CN208283503U - 一种开关柜局部放电检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关柜局部放电检测系统，涉及电力系统检测技术领域。所述开关柜局部放电检测系统，包括超声波传感器、地电波传感器、多个特高频传感器、多个滤波放大单元、FPGA控制高速A/D采样单元、DSP综合数字处理单元以及存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元；通过超声波传感器、地电波传感器以及特高频传感器分别采集超声频段、地电波频段以及特高频段的信号，实现对开关柜局部放电类型、放电强度以及放电点位置的准确检测，避免了因不同放电类型能量释放方式不同以及不同检测方法的实用性和灵敏性差异而导致的检测准确度不高的缺陷，有效提高了检测精确度。

Description

一种开关柜局部放电检测系统

技术领域

本实用新型属于电力系统检测技术领域，尤其涉及一种开关柜局部放电检测系统。

背景技术

当前，配电网的10KV、35KV高压开关柜成套设备已经广泛应用于电力系统中，是配电网中非常重要的电气设备，其可靠运行直接关系到电力系统供电的可靠性。

在开关柜绝缘系统中，各部位的电场强度存在差异，某个区域的电场强度一旦达到其击穿场强时，该区域就会出现放电现象，不过施加电压的两个导体之间并未贯穿整个放电过程，即放电未击穿绝缘系统，这种现象即为局部放电。局部放电是局部绝缘击穿，如果任其不断蔓延和发展，就会引起绝缘的损伤，将会导致绝缘贯通性击穿，造成开关柜内部的短路事故。因此，对高压开关柜局部放电的研究和监测具有重要的意义。

目前开关柜产生越来越紧凑，绝缘裕度越来越小，尤其在空气温度较大的南方，高压开关柜的内部设备如有放电异常现象，运维人员在设备巡视过程中往往很难发现内部设备的故障，因此，对高压开关柜设备除了进行定期检修外，还有必要对运行中的开关柜进行局部放电检测，找出放电原因，以便及时处理。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种开关柜局部放电检测系统。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种开关柜局部放电检测系统，包括超声波传感器、地电波传感器、多个特高频传感器、多个滤波放大单元、FPGA控制高速A/D采样单元、DSP综合数字处理单元以及存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元；

所述超声波传感器、地电波传感器和多个特高频传感器分别与多个滤波放大单元连接，所述多个滤波放大单元分别与FPGA控制高速A/D采样单元连接；所述DSP综合数字处理单元分别与FPGA控制高速A/D采样单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元连接；

所述工频信号输入单元还与信号变压器连接，所述信号变压器与220V工频电压源连接；220V工频电压经信号变压器降压处理为5V交流信号，5V交流信号经工频信号输入单元后形成正方波信号，并传输至DSP综合数字处理单元，正方波信号与FPGA控制高速A/D采样单元处理后的AD采样信号进行叠加分析，形成与相位有关的局放信号谱图库。

通过超声波传感器、地电波传感器以及特高频传感器分别采集超声频段、地电波频段以及特高频段的信号，实现开关柜运行状态全面检测和判断。

进一步的，所述超声波传感器及其滤波放大单元的频率范围为20k～40kHz。

进一步的，所述地电波传感器及其滤波放大单元的频率范围为3M～100MHz。

进一步的，所述特高频传感器的频率范围为300M～1000MHz。

进一步的，所述地电波传感器带电安装在开关柜体的外壳上，其结构和安装过程不影响开关设备内部的电场分布，可以带电安装。

进一步的，所述超声波传感器安装在开关柜体的外壳上，所述特高频传感器通过开关柜的观察孔检测开关柜内的特高频信号。

本实用新型的开关柜局部放电检测系统的工作过程为：

（1）通过超声波传感器采集开关柜超声频段的信号，该信号经过滤波放大处理后，传送至DSP综合数字处理单元进行处理分析，判断开关柜内是否存在超声波局部放电信号、放电类型和放电强度；

（2）通过地电波传感器采集开关柜地电波频段的信号，该信号经过滤波放大处理后，传送至DSP综合数字处理单元，结合局放信号谱图库对该信号进行处理分析，判断开关柜内是否存在地电波局部放电信号、放电类型和放电强度等；

（3）通过多个特高频传感器采集开关柜特高频段的信号，该信号经过滤波放大处理后，传送至DSP综合数字处理单元，结合局放信号谱图库对该信号进行处理分析，判断开关柜内是否存在特高频局部放电信号、放电类型和放电强度等；同时根据多个特高频传感器采集信号的时间差，判断局部放电信号的传导方向，从而确定局部放电的放电点位置；

（4）通过显示单元显示DSP综合数字处理单元的判断结果，该结果包括局部放电类型、放电强度以及放电点位置；根据放电类型、放电强度、放电点与工频相位的关系，判断得出极板、颗粒、悬浮、表面污闪等各种局部放电类型。

与现有技术相比，本实用新型所提供的开关柜局部放电检测系统，包括超声波传感器、地电波传感器、多个特高频传感器、多个滤波放大单元、FPGA控制高速A/D采样单元、DSP综合数字处理单元以及存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元；通过超声波传感器、地电波传感器以及特高频传感器分别采集超声频段、地电波频段以及特高频段的信号，实现对开关柜局部放电类型、放电强度以及放电点位置的准确检测，避免了因不同放电类型能量释放方式不同以及不同检测方法的实用性和灵敏性差异而导致的检测准确度不高的缺陷，有效提高了检测精确度；

本实用新型的检测系统提高了开关柜局部放电的全面检测能力，便于运维人员及时发现和处理开关柜的绝缘故障，降低开关柜的绝缘故障率，保证电力系统的稳定可靠运行；

本实用新型的FPGA控制高速A/D采样单元是通过高速FPGA直接对AD采样芯片的数据吞吐进行控制，充分利用了FPGA器件的高速高效优势，从而解决了传统使用CPU或单片机数据接口速度慢的问题，实现了高速数据采样存储的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本实用新型开关柜局部放电检测系统的结构示意图；图2是本实用新型开关柜局部放电检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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作出创造性劳动的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。

如图1所示，本实用新型所提供的一种开关柜局部放电检测系统，包括超声波传感器、地电波传感器、2个特高频传感器、4个滤波放大单元、FPGA控制高速A/D采样单元、DSP综合数字处理单元以及存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元；

超声波传感器、地电波传感器和2个特高频传感器分别与4个滤波放大单元连接，4个滤波放大单元分别与FPGA控制高速A/D采样单元连接；DSP综合数字处理单元分别与FPGA控制高速A/D采样单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元连接；

工频信号输入单元还与信号变压器连接，信号变压器与220V工频电压源连接；220V工频电压经信号变压器降压处理为5V交流信号，5V交流信号经工频信号输入单元后形成正方波信号，并传输至DSP综合数字处理单元，正方波信号与FPGA控制高速A/D采样单元处理后的AD采样信号进行叠加分析，形成与相位有关的局放信号谱图库。

通过超声波传感器、地电波传感器以及特高频传感器分别采集超声频段、地电波频段以及特高频段的信号，实现开关柜运行状态全面检测和判断。

超声波传感器及其滤波放大单元的频率范围为20k～40kHz。

地电波传感器及其滤波放大单元的频率范围为3M～100MHz。

特高频传感器的频率范围为300M～1000MHz。

地电波传感器带电安装在开关柜体的外壳上，其结构和安装过程不影响开关设备内部的电场分布，可以带电安装。

超声波传感器安装在开关柜体的外壳上，特高频传感器通过开关柜的观察孔检测开关柜内的特高频信号。

如图2所示，本实用新型的开关柜局部放电检测系统的工作过程为：

（1）通过超声波传感器采集开关柜超声频段的信号，该信号经过滤波放大处理后，传送至DSP综合数字处理单元进行处理分析，判断开关柜内是否存在超声波局部放电信号、放电类型和放电强度；

（2）通过地电波传感器采集开关柜地电波频段的信号，该信号经过滤波放大处理后，传送至DSP综合数字处理单元，结合局放信号谱图库对该信号进行处理分析，判断开关柜内是否存在地电波局部放电信号、放电类型和放电强度等；

（3）通过2个特高频传感器采集开关柜特高频段的信号，该信号经过滤波放大处理后，传送至DSP综合数字处理单元，结合局放信号谱图库对该信号进行处理分析，判断开关柜内是否存在特高频局部放电信号、放电类型和放电强度等；同时根据2个特高频传感器采集信号的时间差，判断局部放电信号的传导方向，从而确定局部放电的放电点位置；

（4）通过显示单元显示DSP综合数字处理单元的判断结果，该结果包括局部放电类型、放电强度以及放电点位置；根据放电类型、放电强度、放电点与工频相位的关系，判断得出极板、颗粒、悬浮、表面污闪等各种局部放电类型。

本实用新型所提供的开关柜局部放电检测系统，通过超声波传感器、地电波传感器以及特高频传感器分别采集超声频段、地电波频段以及特高频段的信号，实现对开关柜局部放电类型、放电强度以及放电点位置的准确检测，避免了因不同放电类型能量释放方式不同以及不同检测方法的实用性和灵敏性差异而导致的检测准确度不高的缺陷，有效提高了检测精确度。

传统的A/D采样通常是用CPU或单片机控制，有很大的局限性，一般只能用于10M/SPS以下的AD采样；而采样频率大于10M/SPS甚至达到1G/SPS时，须用高速FPGA直接控制对AD采样芯片的数据吞吐进行的控制，充分利用了FPGA器件的高速高效优势，从而解决了传统使用CPU或单片机数据接口速度慢的问题，实现了高速数据采样存储的要求。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开关柜局部放电检测系统，其特征在于：包括超声波传感器、地电波传感器、多个特高频传感器、多个滤波放大单元、FPGA控制高速A/D采样单元、DSP综合数字处理单元以及存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元；

所述超声波传感器、地电波传感器和多个特高频传感器分别与多个滤波放大单元连接，所述多个滤波放大单元分别与FPGA控制高速A/D采样单元连接；所述DSP综合数字处理单元分别与FPGA控制高速A/D采样单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、通信接口以及工频信号输入单元连接；

所述工频信号输入单元还与信号变压器连接，所述信号变压器与220V工频电压源连接。

2.如权利要求1所述的开关柜局部放电检测系统，其特征在于：所述超声波传感器及其滤波放大单元的频率范围为20k～40kHz。

3.如权利要求1所述的开关柜局部放电检测系统，其特征在于：所述地电波传感器及其滤波放大单元的频率范围为3M～100MHz。

4.如权利要求1所述的开关柜局部放电检测系统，其特征在于：所述特高频传感器的频率范围为300M～1000MHz。

5.如权利要求1或3所述的开关柜局部放电检测系统，其特征在于：所述地电波传感器带电安装在开关柜体的外壳上。

6.如权利要求1所述的开关柜局部放电检测系统，其特征在于：所述超声波传感器安装在开关柜体的外壳上。