CN209496103U - 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 - Google Patents
高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209496103U CN209496103U CN201821976475.4U CN201821976475U CN209496103U CN 209496103 U CN209496103 U CN 209496103U CN 201821976475 U CN201821976475 U CN 201821976475U CN 209496103 U CN209496103 U CN 209496103U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- switch cabinet
- voltage switch
- monitoring device
- line monitoring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，包括穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元、FPGA单元、微处理器单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元、视频监视单元、电源单元；所述穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元和FPGA单元依次耦接，所述FPGA单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元和视频监视单元分别耦接所述微处理器单元，所述电源单元耦接FPGA单元和微处理器单元用于供电。本实用新型的监测装置，综合三种监测数据，可实现高压开关柜绝缘子局部放电的有效监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气技术领域，具体涉及高压开关柜绝缘子局部放电监测装置。
背景技术
国家对高压电气设备的绝缘特性有着严格的要求，但是由于受到生产工艺或者材料本身的限制，绝缘体内部总是存在一些诸如杂质、尖刺、气泡间隙等等的瑕疵。高电压形成的强电场在这种绝缘体内部无法均匀分布，在存在瑕疵的部分电场强度会相对变强，导致这一部分容易发生只存在于这一局部的放电现象，称作局部放电。单独一次的局部放电并不能击穿绝缘体，但是随着局部放电次数的增多，绝缘特性下降导致更加频繁的发生局部放电，最终对绝缘体产生大的破坏性击穿，从而引发各类电气故障问题。因此对于电网整体来说，电力系统故障的重要诱因之一就是局部放电导致得电气设备绝缘劣化乃至损坏。在这一前提下，对于高压开关柜绝缘子的局部放电进行在线监测可以有效预测装置绝缘特性情况，提前防备发生电力事故，对高压开关柜故障进行预警。
实用新型内容
为此本实用新型提出一种高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，通过综合监测绝缘子表面对地放电电流波形及频谱、绝缘子表面温升和表面灼烧痕迹实现对高压开关柜绝缘子局部放电的有效监测。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，包括穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元、FPGA单元、微处理器单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元、视频监视单元、电源单元；
所述穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元和FPGA单元依次耦接，所述FPGA单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元和视频监视单元分别耦接所述微处理器单元，所述电源单元耦接 FPGA单元和微处理器单元用于供电；
所述穿心式电流互感器包括环形坡莫合金铁芯、线圈和非闭合磁路屏蔽罩，所述线圈均匀绕制在环形坡莫合金铁芯上，所述非闭合磁路屏蔽罩包围所述环形坡莫合金铁芯和线圈；待检测绝缘子对地引线穿过所述穿心式电流互感器。
进一步的，所述测温传感器单元为非接触式红外测温传感器，用于测量绝缘子表面温升。
进一步的，所述测温传感器单元测量时取绝缘子表面温度和环境温度的差值，作为温升是否升高的判据。
进一步的，所述视频监视单元为带红外补光的短焦距摄像头，用于捕捉绝缘子表面局部放电产生的灼烧痕迹。
进一步的，所述环境温度传感器单元为热敏电阻，用于采集环境温度值。
进一步的，所述显示单元为触摸屏，用于显示放电电流波形及频谱图、温升值、灼烧痕迹及灼烧程度对比值。
进一步的，所述信号调理单元采用高速运放跟随，以提高其输入阻抗。
进一步的，所述高速采样单元为12位的AD9226芯片。
进一步的，所述FPGA单元采用EP4CE10E22C8N，用于接收所述高速采样单元输出的采样数据并转送到所述微处理器单元。
进一步的，所述微处理器单元采用STM32F407ZGT6芯片，用于对所述 FPGA单元转送的采样数据基于汉宁窗函数进行时域变换，获得局部放电频谱。
本实用新型的有益效果如下：
通过综合监测高压开关柜绝缘子表面对地放电电流波形及频谱和高压开关柜绝缘子表面温升数据，获得绝缘子内部气泡、裂纹局部放电信息，并通过监视高压开关柜绝缘子表面灼烧痕迹，获得绝缘子外部污浊、裂纹局部放电信息，从而实现高压开关柜绝缘子局部放电在线监测，使绝缘子放电监测更加准确，保障了高压开关柜的安全运行。
附图说明
图1为本实用新型实施例的监测装置单元组成及连接关系示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。
本实用新型实施例提供了一种高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，如图1所示，包括穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元、FPGA单元、微处理器单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元、视频监视单元、电源单元。
其中，穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元和FPGA单元依次耦接，所述FPGA单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元和视频监视单元分别耦接所述微处理器单元，所述电源单元耦接FPGA单元和微处理器单元用于供电。
具体的，穿心式电流互感器包括环形坡莫合金铁芯、线圈和非闭合磁路屏蔽罩，线圈均匀绕制在环形坡莫合金铁芯上，非闭合磁路屏蔽罩将环形坡莫合金铁芯和线圈包围在里面，为了防止磁路被短路屏蔽罩为非闭合形式。待检测绝缘子对地引线穿过所述穿心式电流互感器，以测量绝缘子对地引线中的电流。其测量原理是放电时会使绝缘子表面泄漏电流增加的同时，还会使泄漏电流的波形发生畸变，且产生高频频谱，经采集处理后即可作为放电判断依据。
作为优选实施方案，测温传感器单元为非接触式红外测温传感器，用于测量绝缘子表面温升。为了消除环境温度对测量的影响，测量时取绝缘子表面温度和环境温度的差值，作为温升是否升高的判据。
作为优选实施方案，视频监视单元为带红外补光的短焦距摄像头，用于捕捉绝缘子表面局部放电产生的灼烧痕迹，作为判断绝缘子是否发生局部放电发生的依据。
作为优选实施方案，环境温度传感器单元为热敏电阻，用于采集环境温度值。
作为优选实施方案，显示单元为触摸屏，用于显示放电电流波形及频谱图、温升值、灼烧痕迹及灼烧程度对比值。
作为优选实施方案，信号调理单元采用高速运放跟随，以提高其输入阻抗。
作为优选实施方案，高速采样单元为12位的AD9226芯片。
作为优选实施方案，FPGA单元采用EP4CE10E22C8N，用于接收所述高速采样单元输出的采样数据并转送到所述微处理器单元。同时，微处理器单元采用STM32F407ZGT6芯片，用于对所述FPGA单元转送的采样数据基于汉宁窗函数进行时域变换，获得局部放电频谱。
本实施例中，FPGA单元采用EP4CE10E22C8N，选择50M有源晶振提供时钟源，通过内部锁相环可以分频或倍频成实际需要的频率，FPGA采样速率是 50MSPS，一个工频信号周期内高速模数转换器共采集100万条数据。在进行快速傅里叶变换时，变换输入的点数越多，得到的结果越精确，但是受嵌入式微处理器处理性能制约，大量的数据处理会影响系统整体运行的流畅性，因此只能使用其中一部分数据进行FFT。综合考虑处理器性能和最终结果，最终选择以数据峰值中心为基准从其两侧对称抽样各取2048个点，截取信号峰值处的4096个采样点进行FFT变换。由于FFT变换相当于截取了一长串信号数据的一部分，对于局部放电这种非周期信号，截取信号始终达不到原始信号的整数倍，此时就会出现频谱泄漏问题，使得测量结果就会与实际结果产生误差。为了尽可能的缩小频谱泄漏造成的影响，此时需要对取出的4096个数据点进行合理的时域变换，也就是选择合适的开窗函数，本实施例选择汉宁窗函数进行时域变换，获得局部放电频谱。
之后，结合绝缘子表面温升和表面灼烧痕迹的监测，即可实现对高压开关柜绝缘子局部放电的有效监测。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：包括穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元、FPGA单元、微处理器单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元、视频监视单元、电源单元；
所述穿心式电流互感器、信号调理单元、高速采样单元和FPGA单元依次耦接，所述FPGA单元、显示单元、环境温度传感器单元、通信接口单元、测温传感器单元和视频监视单元分别耦接所述微处理器单元，所述电源单元耦接FPGA单元和微处理器单元用于供电；
所述穿心式电流互感器包括环形坡莫合金铁芯、线圈和非闭合磁路屏蔽罩，所述线圈均匀绕制在环形坡莫合金铁芯上，所述非闭合磁路屏蔽罩包围所述环形坡莫合金铁芯和线圈；待检测绝缘子对地引线穿过所述穿心式电流互感器。
2.如权利要求1所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述测温传感器单元为非接触式红外测温传感器，用于测量绝缘子表面温升。
3.如权利要求2所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述测温传感器单元测量时取绝缘子表面温度和环境温度的差值，作为温升是否升高的判据。
4.如权利要求1所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述视频监视单元为带红外补光的短焦距摄像头，用于捕捉绝缘子表面局部放电产生的灼烧痕迹。
5.如权利要求1所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述环境温度传感器单元为热敏电阻，用于采集环境温度值。
6.如权利要求1所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述显示单元为触摸屏，用于显示放电电流波形及频谱图、温升值、灼烧痕迹及灼烧程度对比值。
7.如权利要求1-6任一项所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述信号调理单元采用高速运放跟随，以提高其输入阻抗。
8.如权利要求7所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述高速采样单元为12位的AD9226芯片。
9.如权利要求8所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述FPGA单元采用EP4CE10E22C8N，用于接收所述高速采样单元输出的采样数据并转送到所述微处理器单元。
10.如权利要求9所述的高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置，其特征在于：所述微处理器单元采用STM32F407ZGT6芯片，用于对所述FPGA单元转送的采样数据基于汉宁窗函数进行时域变换，获得局部放电频谱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821976475.4U CN209496103U (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821976475.4U CN209496103U (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209496103U true CN209496103U (zh) | 2019-10-15 |
Family
ID=68152031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821976475.4U Active CN209496103U (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209496103U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109387754A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-26 | 杭州电力设备制造有限公司 | 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 |
-
2018
- 2018-11-28 CN CN201821976475.4U patent/CN209496103U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109387754A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-26 | 杭州电力设备制造有限公司 | 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gongchang et al. | Development of full frequency bandwidth measurement of VFTO in UHV GIS | |
| CN103913679B (zh) | 高压开关柜局部放电在线监测系统 | |
| CN202502204U (zh) | Gis内部放电试验检测系统 | |
| WO2020125090A1 (zh) | 变压器监测系统及方法 | |
| CN204044296U (zh) | 一种局部放电检测系统 | |
| CN202916392U (zh) | 一种脉冲电流法和地电波法的开关柜局部放电在线监测系统 | |
| CN207096378U (zh) | 一种开关柜声电联合局部放电检测系统 | |
| JP2008216145A (ja) | 部分放電検出方法 | |
| CN110672931A (zh) | 电磁脉冲辐射场测试探头、测试系统及测试方法 | |
| Kong et al. | High-voltage circuit-breaker insulation fault diagnosis in synthetic test based on noninvasive switching electric-field pulses measurement | |
| CN104793038A (zh) | 一种电力系统全光学过电压监测装置 | |
| JP2022538874A (ja) | 商用電圧及びインパルス電圧の重畳電圧波形の測定方法及びシステム | |
| CN104914313A (zh) | 一种基于扫频阻抗测量的接地网故障诊断方法 | |
| CN209496103U (zh) | 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 | |
| CN103983371A (zh) | 基于声表面波的变压器引线接头运行温度测量方法 | |
| CN108732478A (zh) | 基于特高频穿心电流传感器的开关柜局部放电在线监测系统及方法 | |
| CN109387754A (zh) | 高压开关柜绝缘子局部放电在线监测装置 | |
| Ji et al. | Review of partial discharge detection technology for transient earth voltage of HV switchgear cabinet | |
| CN203178416U (zh) | 基于脉冲电流和地电波的开关柜局部放电在线监测系统 | |
| CN103983372A (zh) | 基于声表面波的电力电缆接头运行温度测量方法 | |
| CN110045199A (zh) | 一种eft/esd/cs电磁干扰分析仪 | |
| CN202351380U (zh) | 一种开关柜局部放电定位仪 | |
| CN103809012A (zh) | 基于光学电场传感器的电压波形信号同步输出装置 | |
| CN217954610U (zh) | 一种特高频局部放电信号模拟测试装置 | |
| CN203241511U (zh) | 基于超高频和脉冲电流的开关柜局放在线监测及定位装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |