CN202041613U - 一种电气设备局部放电监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电气设备局部放电监测系统，包括依次连接的用于采样绝缘设备内部超高频局部放电信号的信号采样单元；用于对接收到的所述局部放电信号进行放大的信号放大单元；用于对放大后的局部放电信号进行模-数转换及存储的信号变换单元；用于对所述信号变换单元输出的局部放电信号进行处理及分析，以判断所测的电气设备的绝缘状况的信号处理单元及用于通过无线通讯电路控制所述信号采样单元、信号放大单元、信号变换单元及信号处理单元工作的中央控制单元。本实用新型电气设备局部放电监测系统的检测精度高、抗干扰性强、可靠性好且使用维护方便。

Description

一种电气设备局部放电监测系统

【技术领域】

本实用新型涉及电气设备在线监测的技术领域，尤其是涉及一种电气设备局部放电监测系统。

【背景技术】

电气设备是整个电网运行的基础，为了保障电网的正常运行，预防降低事故的发生率，需不间断地对电气设备进行检修。现有的检修方法一般包括定期计划检修和状态检修，而状态检修，亦称视情检修、预知检修、适应性检修等，其是指根据电网设备的运行状态合理安排检修时间和检修项目，其基本思想是：设备应尽可能长时间地处于运行状态，只要设备结构和性能即将破坏的临界状态才停运检修，改变以时间为基准的预防性检修为以状态为基准的响应性检修，做到该修才修。所以状态检修与定期计划检修的主要区别是以实际运行状态取代固定的检修周期。状态检修可以减少停电次数，提高供电可靠性；可以减少检修的费用开支，提高经济效益；可以减少设备事故和避免人身伤亡事故。

目前，国家电网公司“十一五”规划中明确提出要大力研制推广和应用状态检修技术。其中，电气设备在线监测系统作为状态检修的基础，是常见的一种能准确地对运行设备进行监测的技术。

具体来说，电气设备的在线监测就是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行带电检测，以便判断设备是否处于正常状态。其中，GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘断路器)是电力系统的重要设备，是保证供电可靠性的基础，一旦发生故障必将引起局部甚至全部地区停电。而导致设备故障的主要原因是GIS绝缘性能的劣化。大型GIS的故障可能造成的经济损失巨大，甚至由于故障的突发性爆炸造成恶性事故。随着国民经济的发展，社会对供电可靠性的要求越来越高。所以对运行中的GIS的绝缘状况进行在线监测成了解决该问题的最有效手段。

GIS设备内部的放电现象是造成其绝缘劣化的主要起因，也是绝缘劣化的征兆和表现形式，而且在GIS运行过程中由于放电的存在造成GIS的绝缘性能逐步劣化，这种情况也是定期维护不易及时发现的，因此有必要在运行的设备上安装局部放电监测系统，能有效地反映设备内部绝缘的潜伏性缺陷，对突发性故障做到及早发现，降低事故发生率，提高电网运行的可靠性。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种检测精度高、抗干扰性强、可靠性好且使用维护方便的电气设备局部放电监测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电气设备局部放电监测系统，所述系统包括：

依次连接的用于采样绝缘设备内部超高频局部放电信号的信号采样单元；

用于对接收到的所述局部放电信号进行放大的信号放大单元；

用于对放大后的局部放电信号进行模-数转换及存储的信号变换单元；

用于对所述信号变换单元输出的局部放电信号进行处理及分析，以判断所测的电气设备的绝缘状况的信号处理单元；及

用于通过无线通讯电路控制所述信号采样单元、信号放大单元、信号变换单元及信号处理单元工作的中央控制单元。

进一步，在上述监测系统中，所述信号放大单元及信号变换单元之间还设有信号滤波整形单元。

进一步，在上述监测系统中，所述中央控制单元为逻辑控制器。

进一步，在上述监测系统中，所述逻辑控制器为单片机或微处理器或可编程控制器。

进一步，在上述监测系统中，所述逻辑控制器还连接有一用于提供低功率直流电的电源，所述电源为储电池或太阳能充电电池。

进一步，在上述监测系统中，所述信号变换单元包括高速A/D转换器及大容量数据存储器。

进一步，在上述监测系统中，所述A/D转换器的精度为8位。

进一步，在上述监测系统中，所述系统还包括用于控制多个所述信号采样单元，并将其所接收的局部放电信号上传至所述中央控制单元的上位管理单元。

进一步，在上述监测系统中，所述无线通讯电路包括特定频率的无线信号发生电路及接收电路，或者为无线载波信号发生电路及接收电路。

进一步，在上述监测系统中，所述信号采样单元的超声测量范围0.1pC～100000nC。

本实用新型电气设备局部放电监测系统的检测精度高、抗干扰性强、可靠性好且使用维护方便。

【附图说明】

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型电气设备局部放电监测系统较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中信号变换单元的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，图1是本实用新型电气设备局部放电监测系统较佳实施例的结构示意图。所述系统包括依次连接的信号采样单元10、信号放大单元20、信号变换单元30、信号处理单元40及中央控制单元50，中央控制单元50用于通过无线通讯电路控制信号采样单元10、信号放大单元20、信号变换单元30及信号处理单元40工作。

其中，信号采样单元10设置为对准待测的GIS设备附近，用于采样绝缘设备内部(因局部放电而泄漏出)的超高频的局部放电信号并发送给信号放大单元20，其通过设置的天线接收所述局部放电信号，其发送方式可以是有线或无线。本实施例中信号采样单元10为至少一个无线传感器，其通过无线通讯电路将局部放电信号发送出去。

信号放大单元20用于对接收到的所述局部放电信号进行放大，主要是通过高增益射频放大器增强所述局部放电信号的传输和处理过程中的信噪比。

信号变换单元30用于对放大后的局部放电信号进行模-数转换及存储，以供后台分析软件调用、显示、存储和进一步处理。

信号处理单元40用于对信号变换单元30输出的局部放电信号进行处理及分析，以判断所测的电气设备的绝缘状况，为用户后续的波形分析、放电类型识别、故障查找等提供依据。

进一步，作为本实用新型的一实施例，在所述信号放大单元20及信号变换单元30还设有信号滤波整形单元(图未示)，用于对采样到的局部放电信号的电压、电流信号进行过滤、放大，并对其波形和波幅进行整理，使得所述局部放电信号的模拟信号更加规整，提高了其在转换为数字信号的精确度。

进一步，作为本实用新型的一实施例，信号变换单元30包括高速A/D转换器302、大容量数据存储器304及逻辑控制器306。在基于DSP设计的逻辑控制器306的作用下，信号放大单元30传输的局部放电信号不断被采集并经高速A/D转换器302变换为数字信号，并将转换后的结果自动存入大容量数据存储器304，供上位机调用，其抗干扰性能好，提高了测量准确性和运行可靠性。由于局部放电检测是一种模糊的定性检测手段，对A/D转换器的精度没有太高的要求。同时，过高的数据采集精度也会限制A/D转换器的转换效率，因此本实施例的A/D转换器302精度为8位，但转换速度可高达80MHz。这种处理模式一方面能够基本满足局部放电检测对采集精度的要求，降低设备成本，另一方面也可以大幅度提高相位检测的精确度。

作为本实用新型的一实施例，所述逻辑控制器306为单片机或微处理器或可编程控制器。可以理解，逻辑控制器306还连接有一用于提供低功率直流电的电源(图未示)，其可为储电池或太阳能充电电池。

作为本实用新型的一实施例，信号处理单元40可同时接收两路局部放电检测信号的输入，用户既可以通过比较两路信号的幅值来完成简单的故障定位，也可以将其中一路复用为同步信号输入，实现局部放电信号的相位测量。

本实用新型电气设备局部放电监测系统还包括一上位管理单元(图未示)，用于控制多个信号采样单元10，并将其所接收的信号采样单元10的局部放电信号上传至所述中央控制单元50。

所述无线通讯电路包括特定频率的无线信号发生电路及接收电路，也可以是无线载波信号发生电路及接收电路，也可以在无线通讯电路中设置有无线载波发生和接收电路。其中，所述上位管理单元是介于信号采样单元10(传感器)和中央控制单元之间的区域性信号传递装置，一个上位管理单元可以控制其信号覆盖区域内的若干个传感器，并将其所接收的各传感器数据信号的上传至中央控制单元。

本实用新型的电气设备局部放电监测系统工作过程如下：

所述中央控制单元50通过无线通讯电路向逻辑控制器306发出控制信号，逻辑控制器306接收到所述控制信号后，启动信号采样单元10对被测设备电流或电压信号进行同步采样，并向同步信号变换单元30发出开关指令，信号变换单元30将采集放大后的局部放电信号进行数字化处理，并通过所述无线通讯电路向中央控制单元输出处理后的局部放电信号。

当逻辑控制器306监测到来自所述中央控制单元发出的某一特定频率的载波信号后，启动同步信号变换单元30并处理采集的检测数据，再通过无线通讯电路上传输出载波同步数据信号。

当逻辑控制器306监测到召唤该传感器的地址信息后，启动同步变换电路并处理采集的检测数据，再通过无线通讯电路上传输出本地址同步数据信号。

当无线通讯电路接收到同步指令后，直接通知同步信号变换单元30开启通知逻辑控制器306处理采集的检测数据，再由逻辑控制器306控制无线通讯电路上传输出同步数据信号。

本实用新型的监测系统采用多通道测量，经试验测试其超声测量范围0.1pC～100000nC，系统检测灵敏度达到0.1pC，多频道采样速率，且采样精度达到12Bit。

相比于现有技术，本实用新型电气设备局部放电监测系统的有益效果为：

1、就地进行被测设备信号的A/D转换，并将转换结果通过无线网络传送至测量系统，所有无线传感器能同时采样，保证所测设备均在同一时刻进行数据采集，因而能对被测设备的相位进行相对测量，同步误差小；

2、测量设备之间无电气联接，最大限度避免电磁场干扰，提高整个系统的测量准确性和运行可靠性；

3、信号采集与无线传输一体化，天线能够检测出300MHz～1.5GHz频带内的无线电信号，对于被测设备内部发生的各种类型的局部放电现象都能够有效感知，电源采用可充电池或太阳能电池供电，低功耗设计，彻底杜绝强电磁场干扰对测量信号的影响；

4、无需现场布线施工，标准化模块设计，安装、维护快捷，使用极为方便，便于实用化推广。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电气设备局部放电监测系统，其特征在于，所述系统包括：

依次连接的用于采样绝缘设备内部超高频局部放电信号的信号采样单元；

用于对接收到的所述局部放电信号进行放大的信号放大单元；

用于对放大后的局部放电信号进行模-数转换及存储的信号变换单元；

用于对所述信号变换单元输出的局部放电信号进行处理及分析，以判断所测的电气设备的绝缘状况的信号处理单元；及

用于通过无线通讯电路控制所述信号采样单元、信号放大单元、信号变换单元及信号处理单元工作的中央控制单元。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述信号放大单元及信号变换单元之间还设有信号滤波整形单元。

3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述中央控制单元为逻辑控制器。

4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：所述逻辑控制器为单片机或微处理器或可编程控制器。

5.根据权利要求3或4所述的监测系统，其特征在于：所述逻辑控制器还连接有一用于提供低功率直流电的电源，所述电源为储电池或太阳能充电电池。

6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述信号变换单元包括高速A/D转换器及大容量数据存储器。

7.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于：所述A/D转换器的精度为8位。

8.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述系统还包括用于控制多个所述信号采样单元，并将其所接收的局部放电信号上传至所述中央控制单元的上位管理单元。

9.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述无线通讯电路包括特定频率的无线信号发生电路及接收电路，或者为无线载波信号发生电路及接收电路。

10.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述信号采样单元的超声测量范围0.1pC～100000nC。

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