CN203616434U - 一种局部放电监测系统 - Google Patents

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吴高林
王谦
胡岳
毕茂强
汤林
郝建
曹灵钰
江秀臣
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Abstract

本实用新型实施例公开了一种局部放电监测系统，包括：分别装设于电力系统的各个监测点的局部放电传感终端；与所述局部放电传感终端等数量的信号开关；信号采集控制器，其中所述信号采集控制器包括双通道信号采集端口和信号控制端口；连接各个所述局部放电传感终端与所述信号采集控制器的双通道信号采集端口的信号总线；连接各个所述信号开关与所述信号采集控制器的信号控制端口的控制总线，所述信号控制端口输出用于控制各个所述信号开关交替闭合的控制信号，实现了在降低所述局部放电监测系统的安装成本以及维护工作量的前提下，对电力系统的局部放电情况进行在线监测。

Description

一种局部放电监测系统
技术领域
本实用新型涉及局部放电监测技术领域，更具体地说，涉及一种局部放电监测系统。
背景技术
利用局部放电监测技术对电力系统的局部放电情况进行在线监测，以便在发现某一监测点出现绝缘故障时及时进行维护，是保障所述电力系统可靠运行的重要手段。
在现有技术中，通过为所述电力系统中的各个监测点各自安装一套独立的局部放电监测装置，并对得到的监测数据（即采集到的局部放电信号）进行人工汇总，即可排查得到整个电力系统中存在的局部放电源（即存在绝缘故障的监测点）；其中所述局部放电监测装置包括：用于探测得到相应监测点发出的局部放电信号的局部信号探测终端，以及对探测得到的所述局部放电信号进行实时采集的局部信号采集控制器。
但是，对于由上述各个局部放电监测装置组成的局部放电监测系统来说，由于其中包含的局部信号采集控制器数量众多，因此必然会存在监测系统本身的安装成本较高以及维护工作量较大的弊端。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种局部放电监测系统，以实现在降低所述局部放电监测系统的安装成本以及维护工作量的前提下，对电力系统的局部放电情况进行在线监测。
一种局部放电监测系统，包括：
分别装设于电力系统的各个监测点的局部放电传感终端；
与所述局部放电传感终端等数量的信号开关；
信号采集控制器，其中所述信号采集控制器包括双通道信号采集端口和信号控制端口；
连接各个所述局部放电传感终端与所述信号采集控制器的双通道信号采集端口的信号总线；
连接各个所述信号开关与所述信号采集控制器的信号控制端口的控制总线，所述信号控制端口输出用于控制各个所述信号开关交替闭合的控制信号。
其中，所述局部放电传感终端包括：局部放电传感器和与所述局部放电传感器的输出端相连接的信号调理电路。
其中，所述局部放电传感器包括：局部放电特高频传感器。
其中，所述局部放电传感器包括：局部放电高频电流传感器。
其中，所述局部放电传感器包括：局部放电超声传感器。
其中，所述信号调理电路包括：特高频放大器、特高频滤波器、特高频检波器和降频电路。
其中，所述信号调理电路包括：高频放大器和高频滤波器。
其中，所述信号调理电路包括：超声信号放大器。
其中，所述信号总线为高频屏蔽信号总线。
可选的，所述局部放电监测系统还包括分别装设于各个所述局部放电传感终端的电源进线上的电源开关；其中，所述控制总线连接各个所述电源开关和所述信号采集控制器的信号控制端口；所述信号控制端口还输出用于控制各个所述电源开关交替闭合的控制信号。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例利用分别装设于各个监测点的局部放电传感终端来探测得到不同监测点发出的局部放电信号，并在所述各个局部放电传感终端的输出端分别设置一个信号开关，由此，通过控制各个信号开关的交替闭合，即可使得本实施例所述的信号采集控制器依次采集得到不同监测点发出的局部放电信号，从而达到了对整个电力系统的局部放电情况进行在线监测的目的。相较于现有技术，本实施例所述的局部放电监测系统仅仅通过设置一个信号采集控制器，即可实现对整个电力系统发出的局部放电信号的在线采集控制、且该采集控制过程无需人工汇总，因此降低了所述局部放电监测系统的安装成本以及维护工作量、节约了工作人员排查得到整个电力系统中存在绝缘故障的监测点的排查时间；
此外，由于现有的局部信号采集控制器仅仅在其所在的监测点发生绝缘故障时才能够进行局部放电信号的采集控制工作，因此设备利用率较低，而本实施例所述的信号采集控制器则是用于依次采集各个监测点发出的局部放电信号，因此提高了设备的利用率、降低了设备投资成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一公开的一种局部放电监测系统结构示意图；
图2为本实用新型实施例二公开的又一种局部放电监测系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，本实用新型实施例一公开了一种局部放电监测系统，以实现在降低所述局部放电监测系统的安装成本以及维护工作量的前提下，对电力系统的局部放电情况进行在线监测，包括：
分别装设于电力系统的各个监测点的局部放电传感终端100；
与局部放电传感终端100等数量的信号开关200；
信号采集控制器300，其中信号采集控制器300包括双通道信号采集端口和信号控制端口；
连接各个局部放电传感终端100与信号采集控制器300的双通道信号采集端口的信号总线401；
连接各个信号开关200与信号采集控制器300的信号控制端口的控制总线402，所述信号控制端口输出用于控制各个信号开关200交替闭合的控制信号。
在本实施例一中，信号总线401的两端分别与所述双通道信号采集端口的两个信号采集卡相连接，且各个局部放电传感终端100并联接入信号总线401，由此，每一个局部放电传感终端100探测得到的局部放电信号输出到信号总线401后，即可分两路传输到信号总线401的双通道信号采集端口；也就是说，在信号总线401上传输的局部放电信号（也即所述双通道信号采集端口采集到的局部放电信号）即为分两路传输的局部放电信号。
在所述局部放电监测系统工作过程中，与各个信号开关200相连的控制总线402传输所述信号控制端口输出的控制信号，此时由于各个信号开关200交替闭合，因此在同一时间之内，只有一个局部放电传感终端100探测得到的局部放电信号能够传输到信号总线401上、并被采集到信号采集控制器300中，因此本实施例一所述的信号采集控制器300每采集到一次所述分两路传输的局部放电信号，即可准确定位得到此时对应的局部放射源，从而利用一个信号采集控制器300代替现有的众多局部信号采集控制器，达到了对整个电力系统的局部放电情况进行在线监测的效果。
由上述描述可知，本实施例一利用分别装设于各个监测点的局部放电传感终端来探测得到不同监测点发出的局部放电信号，并在所述各个局部放电传感终端的输出端分别设置一个信号开关，由此通过控制各个信号开关的交替闭合，即可使得本实施例一所述的信号采集控制器依次采集得到不同监测点发出的局部放电信号，从而达到了对整个电力系统的局部放电情况进行在线监测的目的。相较于现有技术，本实施例一所述的局部放电监测系统仅仅通过设置一个信号采集控制器，即可实现对整个电力系统发出的局部放电信号的在线采集控制、且该采集控制过程无需人工汇总，因此降低了所述局部放电监测系统的安装成本以及维护工作量、节约了工作人员排查得到整个电力系统中存在绝缘故障的监测点的排查时间。
其中，仍参见图1，局部放电传感终端100作为用于探测得到相应监测点发出的局部放电信号的终端设备，在其结构组成上可具体包括：局部放电传感器101和与局部放电传感器101的输出端相连接的信号调理电路102。
其中，局部放电传感器101，用于传感得到相应监测点发出的局部放电信号；在实际应用中，根据其所需安装形式的不同，可灵活选用内置式局部放电传感器和/或外置式局部放电传感器；此外为增强局部放电传感器101的灵敏度和抗干扰能力，根据监测环境的不同，可酌情选用局部放电特高频传感器、局部放电高频电流传感器和/或局部放电超声传感器来作为局部放电传感器101，选用形式较为灵活。
其中，信号调理电路102，用于对局部放电传感器101传感得到的局部放电信号进行相应处理，以得到可供信号采集控制器300的双通道信号采集端口识别的标准信号。具体的：
与所述局部放电特高频传感器直接相连的信号调理电路102，可包括：特高频放大器、特高频滤波器、特高频检波器和降频电路等；其中，所述局部放电特高频传感器可适用于局部放电信号频率介于500MHz～1.5GHz之间的监测环境，所述特高频滤波器可选用通道频率范围分别为300MHz～500MHz、600MHz～800MHz或1.1GHz～1.3GHz的滤波器，所述特高频放大器可选用放大增益不小于30dB的放大器，所述特高频检波器可采用时间常数不大于1μs的包络检波器。
与所述局部放电高频电流传感器直接相连的信号调理电路102，可包括：高频放大器和高频滤波器等；其中，所述局部放电高频电流传感器可适用于局部放电信号频率介于1MHz～80MHz之间的监测环境，所述高频滤波器可选用通道频率大小不高于1MHz的高通滤波器，所述高频放大器可选用放大增益不小于20dB的放大器。
与所述局部放电超声传感器直接相连的信号调理电路102，可包括：超声信号放大器；其中，所述局部放电超声传感器可适用于局部放电信号频率介于20KHz～80KHz之间的监测环境，所述超声信号放大器可选用放大增益介于20dB～60dB之间的放大器。
此外，为避免外来干扰信号进入信号总线401对所述分两路传输的局部放电信号的传输过程造成干扰，因此本实施例一优选高频屏蔽信号总线作为信号总线401；另外考虑到信号在总线上传输时必然会存在信号衰减、致使信号幅值降低，因此为保证所述分两路传输的局部放电信号传输到信号采集控制器300的双通道信号采集端口时，两路信号均有一定的幅值，因此本实施例一设定所述高频屏蔽信号总线的长度不超过1000米。
基于实施例一，本实用新型实施例二公开了又一种局部放电监测系统，以实现在降低所述局部放电监测系统的安装成本以及维护工作量的前提下，对电力系统的局部放电情况进行在线监测，参见图2，包括：
分别装设于电力系统的各个监测点的局部放电传感终端100、与局部放电传感终端100等数量的信号开关200、信号采集控制器300、信号总线401、控制总线402以及分别装设于各个局部放电传感终端100的电源进线上的电源开关500；
其中，信号采集控制器300包括双通道信号采集端口和信号控制端口；
控制总线402连接各个电源开关500和信号采集控制器300的信号控制端口；所述信号控制端口还输出用于控制各个电源开关500交替闭合的控制信号。
具体的，信号采集控制器300用于在控制某一信号开关200闭合后，首先控制与该信号开关200相对应的电源开关500闭合；同时在检测到该信号开关200即将断开时，首先控制与该信号开关200相对应的电源开关500断开；与某一信号开关200相对应的电源开关500，为与该信号开关200连接于同一个局部放电传感终端100上的电源开关500。
由上述描述可知，本实施例二随着信号开关的交替闭合，来控制与之对应的电源开关进行交替闭合，从而保证了在所述局部放电监测系统工作过程中，仅有一个局部放电传感终端处于工作状态，最大限度的降低了负载大小、节约了电能。
此外，信号采集控制器300还可包括输出端口，用于输出利用信号衰减计算公式计算得到的原始局部放电信号的幅值；其中，所述原始局部放电信号即为发生信号衰减之前的局部放电信号，即由局部放电传感终端100直接输出、尚未进入信号总线401的局部放电信号。
具体的，局部放电传感终端100输出的局部放电信号进入信号总线401后，开始向两边传输（即分两路向信号采集控制器300传输），并最终被采集到信号采集控制器300的双通道信号采集端口；但是由于信号采集控制器300采集到的局部放电信号（即分两路传输的局部放电信号）在信号总线401上传播的过程中存在信号衰减、且根据传输距离的不同其信号衰减程度也不相同，因此有必要对所述分两路传输的局部放电信号的幅值进行还原计算；
其中，利用所述信号衰减计算公式，计算得到所述原始局部放电信号的幅值的过程，具体如下：
首先为便于描述，预先设定如下：所述分两路传输的局部放电信号包括第一路局部放电信号和第二路局部放电信号，所述双通道信号采集端口包括用于采集所述第一路局部放电信号的第一信号采集端口和用于采集所述第二路局部放电信号的第二信号采集端口；
所述信号衰减计算公式为：
A = 2 A 1 * A 2 / e ( a + b * X ) / 20 ,
其中，A表示所述原始局部放电信号的幅值，A1表示所述第一路局部放电信号的幅值，A2表示所述第二路局部放电信号的幅值，a表示所述第一路局部放电信号传输在所述信号总线上的传输长度，b表示所述第二路局部放电信号传输在所述信号总线上的传输长度，X表示所述信号总线对所述双通道信号采集端口采集到的局部放电信号的衰减系数，a+b即为信号总线300的总长度；
由此，根据信号采集控制器300的双通道信号采集端口采集到的局部放电信号的幅值（即上述A1和A2），利用所述信号衰减计算公式，即可直接计算得到所述原始局部放电信号的幅值A；
其中所述信号衰减计算公式的推导过程可简要概述如下：
所述第一路局部放电信号和所述第二路局部放电信号所占的信号能量均为所述分两路传输的局部放电信号的总能量的0.5倍，因此必然存在下述公式1-2：
0.5*A*ea*X/20＝A1（公式1），
0.5*A*eb?X/20＝A2（公式2），
由此，根据所述公式1-2即可直接推导得到公式
Figure BDA0000437279930000081
由上述描述可知，本实施例二通过计算得到发生信号衰减之前的原始局部放电信号的幅值，使得工作人员可通过所述信号采集控制器直接获知各局部放射源的原始放电状态，确保了局部放电源排查工作的准确进行。
此外，本实用新型实施例二所述的局部放电监测系统还可包括：与信号采集控制器300相连接的通信模块（图2未示出），用于将信号采集控制器300输出的监控数据上传到远程监控中心。
综上所述，本实用新型实施例利用分别装设于各个监测点的局部放电传感终端来探测得到不同监测点发出的局部放电信号，并在所述各个局部放电传感终端的输出端分别设置一个信号开关，由此，通过控制各个信号开关交替闭合，即可使得本实施例所述的信号采集控制器依次采集得到不同监测点发出的局部放电信号，从而达到了对整个电力系统的局部放电情况进行在线监测的目的。相较于现有技术，本实施例所述的局部放电监测系统仅仅通过设置一个信号采集控制器，即可实现对整个电力系统发出的局部放电信号的在线采集控制、且该采集控制过程无需人工汇总，因此降低了所述局部放电监测系统的安装成本以及维护工作量、节约了工作人员排查得到整个电力系统中存在绝缘故障的监测点的排查时间；
此外，由于现有的局部信号采集控制器仅仅在其所在的监测点发生绝缘故障时才能够进行局部放电信号的采集控制工作，因此设备利用率较低，而本实施例所述的信号采集控制器则是用于依次采集各个监测点发出的局部放电信号，因此提高了设备的利用率、降低了设备投资成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种局部放电监测系统，其特征在于，包括：
分别装设于电力系统的各个监测点的局部放电传感终端；
与所述局部放电传感终端等数量的信号开关；
信号采集控制器，其中所述信号采集控制器包括双通道信号采集端口和信号控制端口；
连接各个所述局部放电传感终端与所述信号采集控制器的双通道信号采集端口的信号总线；
连接各个所述信号开关与所述信号采集控制器的信号控制端口的控制总线，所述信号控制端口输出用于控制各个所述信号开关交替闭合的控制信号。
2.根据权利要求1所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述局部放电传感终端包括：局部放电传感器和与所述局部放电传感器的输出端相连接的信号调理电路。
3.根据权利要求2所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述局部放电传感器包括：局部放电特高频传感器。
4.根据权利要求2所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述局部放电传感器包括：局部放电高频电流传感器。
5.根据权利要求2所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述局部放电传感器包括：局部放电超声传感器。
6.根据权利要求3所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述信号调理电路包括：特高频放大器、特高频滤波器、特高频检波器和降频电路。
7.根据权利要求4所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述信号调理电路包括：高频放大器和高频滤波器。
8.根据权利要求5所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述信号调理电路包括：超声信号放大器。
9.根据权利要求1所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述信号总线为高频屏蔽信号总线。
10.根据权利要求1所述的局部放电监测系统，其特征在于，所述局部放电监测系统还包括：分别装设于各个所述局部放电传感终端的电源进线上的电源开关；
其中，所述控制总线连接各个所述电源开关和所述信号采集控制器的信号控制端口；所述信号控制端口还输出用于控制各个所述电源开关交替闭合的控制信号。
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