CN213633686U - 一种基于tev检测传感器的gis局部放电监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，属于设备放电监测领域。本实用新型的GIS局部放电监测装置，包括两组结构相同且独立控制的第一传感器监测机构和第二传感器监测机构，利用两组传感器监测机构同时对高压开关柜的局部放电进行监测，且两组传感器监测机构中的TEV传感器组件能够在横向上改变监测位置，在出现局部放电时，利用两组TEV传感器组件实现不同位置的多次对比检测，通过两个不同检测点接收到的电磁波先后时间来逐步缩小锁定发生局部放电位置的范围，进而在提前发现GIS设备出现潜在故障的同时，能够更加准确锁定故障点的位置，为后续监测和维护提供判断依据，保证GIS设备安全可靠运行。

Description

一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种GIS局部放电监测装置，更具体地说，涉及一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置。

背景技术

GIS设备(全称：气体绝缘金属封闭开关设备)由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管等高压电器组合而成的高压开关柜，全称为全绝缘全封闭金属开关设备，其采用绝缘灭弧性能优异的SF6气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属柜体中，与传统敞开式高压开关柜相比，GIS设备具有占地面积小、元件全部密封且不受环境干扰、运行可靠性高、检修周期长、维护工作量小等优点。

随着电网规模的扩大和变电站自动化水平的提高，开关柜状态监测成为开关柜维护工作的重要发展方向。而局部放电是导致SF6高压开关柜绝缘劣化、发生绝缘故障的主要原因，虽然局部放电一般不会引起绝缘体贯通性击穿，但是可以导致电介质的局部损坏，若局部放电长期存在，则在一定条件下可能造成绝缘介质电气强度的降低，故对开关柜局放进行及时、准确的检测十分必要。

目前，开关柜局部放电检测主要采用非嵌入式局部放电检测方法，该方法主要通过检测局部放电所发出的脉冲电流、电磁波和超声波等来实现局部放电的非嵌入式检测，主流方法包括：超高频法(UHF)、超声波法(AE)、高频电流法(HFCT)和暂态对地电压法(TEV)等。暂态对地电压法是利用TEV传感器贴在箱壁上进行检测，对高压开关及开关柜无任何损害，所有的检测对高压开关及开关柜设备的运行不产生任何影响，因此更加适用于GIS设备的局部放电监测。暂态对地电压法的检测原理是：开关柜发生局部放电现象时，带电离子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移，如配电设备的柜体，并在非带电体上产生电流行波，且快速向各个方向传播。受集肤效应的影响，电流行波往往仅集中在柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体。但是当电流行波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电流行波会由金属柜体内表面转移到外表面，并以电磁波的形式向自由空间传播，且在金属外表面产生暂态对地电压，而该电压可用专用的TEV传感器布置在开关柜外面进行测量。但是，TEV传感器对于局部放电的位置判断准确性较差，不方便快速确定放电位置，进而不便于维护人员定点监测和维护。

中国专利申请号201710225803.0，申请公布日为2017年7月21日，发明创造名称为：一种开关柜局部放电监测系统和监测方法，该申请案涉及一种开关柜局部放电监测系统，包括第一传感器，第二传感器和监测电路，第一、第二传感器分别设置在开关柜表面，第一、第二传感器分别与监测电路连接，监测电路包括前端输入模块、信号滤波及调理模块、AD采样模块、处理模块和控制器，前端输入模块分别与第一、第二传感器电性连接，信号滤波及调理模块分别与前端输入模块和AD采样模块电性连接，处理模块分别与控制器和AD采样模块电性连接，控制器与信号滤波及调理模块电性连接。该专利申请案采用两个电容耦合传感器(即TEV传感器)对开关柜局部放电进行监测，利用两个传感器接收到的电磁波先后时间来判断局部放电位置更靠近哪个传感器，进而进一步地确定出局部放电的大致位置。然而，该时序逻辑鉴别法依然仅能判断局部放电的大致位置，无法进一步缩小局部放电的判断区域范围，对于局部放电的位置确定精度还有待进一步提升。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有GIS设备局部放电监测装置存在局放位置确定精度较差等不足，提供一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，采用本实用新型的技术方案，利用两组传感器监测机构同时对高压开关柜的局部放电进行监测，且两组传感器监测机构中的TEV传感器组件能够在横向上改变监测位置，在出现局部放电时，利用两组TEV传感器组件实现不同位置的多次对比检测，通过两个不同检测点接收到的电磁波先后时间来逐步缩小锁定发生局部放电位置的范围，进而在提前发现GIS设备出现潜在故障的同时，能够更加准确锁定故障点的位置，为后续监测和维护提供判断依据，极大地方便了工程技术人员掌握开关柜的运行状况，保证GIS设备安全可靠运行。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，安装于高压开关柜的柜体外侧，包括第一传感器监测机构和第二传感器监测机构，所述的第一传感器监测机构和第二传感器监测机构的结构相同，均包括TEV传感器组件、用于带动TEV传感器组件沿柜体外壁横向移动的横移驱动机构和用于带动TEV传感器组件与柜体外壁贴合或分离的摆杆机构，所述的摆杆机构设于横移驱动机构上，所述的TEV传感器组件安装于摆杆机构上；所述的第一传感器监测机构和第二传感器监测机构在水平纵向上相互错开，用于带动两组TEV传感器组件对柜体外壁的不同位置进行局部放电检测。

更进一步地，所述的横移驱动机构包括传动丝杆、水平滑轨、丝杆螺母座和驱动电机，所述的水平滑轨平行于柜体外壁安装于柜体的一侧，所述的传动丝杆沿水平滑轨的长度方向设于水平滑轨内侧，所述的丝杆螺母座与传动丝杆采用滚珠丝杆传动机构连接，且丝杆螺母座与水平滑轨滑动配合，所述的TEV传感器组件通过摆杆机构安装于丝杆螺母座上，所述的驱动电机的输出轴与传动丝杆的一端传动连接。

更进一步地，所述的驱动电机为伺服电机，所述的驱动电机的输出轴通过联轴器与传动丝杆的一端传动连接。

更进一步地，所述的摆杆机构包括摆杆、推拉电磁铁和连杆，所述的摆杆的一端铰接在丝杆螺母座上，所述的TEV传感器组件安装于摆杆的另一端，所述的推拉电磁铁通过固定座安装于丝杆螺母座上，所述的推拉电磁铁的推杆通过连杆与摆杆中部相连接。

更进一步地，所述的推拉电磁铁设于摆杆的一侧，且推拉电磁铁得电通过连杆推动摆杆使TEV传感器组件与柜体外壁分离，推拉电磁铁失电在复位弹簧作用下通过连杆拉动摆杆使TEV传感器组件与柜体外壁贴合。

更进一步地，所述的TEV传感器组件的后部与摆杆之间采用万向球铰转动连接。

更进一步地，所述的TEV传感器组件与柜体外壁相贴合的一面上设有磁性橡胶垫。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其包括两组结构相同且独立控制的第一传感器监测机构和第二传感器监测机构，利用两组传感器监测机构同时对高压开关柜的局部放电进行监测，且两组传感器监测机构中的TEV传感器组件能够在横向上改变监测位置，在出现局部放电时，利用两组TEV传感器组件实现不同位置的多次对比检测，通过两个不同检测点接收到的电磁波先后时间来逐步缩小锁定发生局部放电位置的范围，进而在提前发现GIS设备出现潜在故障的同时，能够更加准确锁定故障点的位置，为后续监测和维护提供判断依据，极大地方便了工程技术人员掌握开关柜的运行状况，保证GIS设备安全可靠运行；

(2)本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其横移驱动机构采用滚珠丝杆传动机构，能够带动TEV传感器组件稳定快速水平移动，且移动位置控制简单方便，位置控制精度高；

(3)本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其驱动电机为伺服电机，驱动电机的输出轴通过联轴器与传动丝杆的一端传动连接，运行高效、传动平稳，运行噪音低，且使用寿命长；

(4)本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其摆杆机构采用推拉电磁铁控制摆杆摆动，结构简单紧凑，动作响应速度快，动作稳定性好；

(5)本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其推拉电磁铁得电通过连杆推动摆杆使TEV传感器组件与柜体外壁分离，推拉电磁铁失电在复位弹簧作用下通过连杆拉动摆杆使TEV传感器组件与柜体外壁贴合，这样使得TEV传感器组件检测过程中无需为推拉电磁铁供电，仅需在改变TEV传感器组件位置时给推拉电磁铁供电，减少了推拉电磁铁的通电时间，保证了推拉电磁铁的使用寿命；

(6)本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其TEV传感器组件的后部与摆杆之间采用万向球铰转动连接，使得TEV传感器组件能够相对摆杆在一定范围内转动，使得TEV传感器组件在于柜壁贴合时能够自适应调节，使得TEV传感器组件与柜壁贴合更加紧密，保证了局部放电检测准确性；

(7)本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其TEV传感器组件与柜体外壁相贴合的一面上设有磁性橡胶垫，磁性橡胶垫一方面能够起到缓冲作用，减小TEV传感器组件与柜体的冲击噪音，另一方面能够与柜壁吸附连接，使得TEV传感器组件与柜壁贴合更加紧密，进一步提高了TEV传感器组件的检测可靠性和准确性。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置与高压开关柜的配合结构侧视图；

图2为本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置的侧面结构示意图；

图3为本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置与高压开关柜的配合结构主视图。

示意图中的标号说明：

100、高压开关柜；101、柜体；102、高压电器元件；1、第一传感器监测机构；2、第二传感器监测机构；3、传动丝杆；4、水平滑轨；5、丝杆螺母座；6、驱动电机；7、摆杆；8、TEV传感器组件；8-1、磁性橡胶垫；9、万向球铰；10、固定座；11、推拉电磁铁；12、连杆。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

[实施例]

结合图1、图2和图3所示，本实施例的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其安装于高压开关柜100的柜体101外侧，高压开关柜100的柜体101内部设有高压电器元件102，高压电器元件102包括断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和套管等，其结构原理与现有技术相同，因此对于高压开关柜100不再展开说明。该GIS局部放电监测装置，包括第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2，第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2均安装于高压开关柜100的柜体101同一侧外壁处，第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2的结构相同，均包括TEV传感器组件8、用于带动TEV传感器组件8沿柜体101外壁横向移动的横移驱动机构和用于带动TEV传感器组件8与柜体101外壁贴合或分离的摆杆机构，摆杆机构设于横移驱动机构上，由横移驱动机构带动沿柜体101外壁方向横向移动，TEV传感器组件8安装于摆杆机构上，由摆杆机构带动TEV传感器组件8与柜体101外壁贴合或分离。第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2在水平纵向上相互错开，使得第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2在横向移动过程中不干扰，用于带动两组TEV传感器组件8对柜体101外壁的不同位置进行局部放电检测。具体在本实施例中，第一传感器监测机构1设于靠近柜体101外壁的一侧，第二传感器监测机构2设于第一传感器监测机构1的外侧，在第二传感器监测机构2向外摆动后能够留出供第一传感器监测机构1横向移动而与第二传感器监测机构2不干涉的通道，从而能够使第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2在横向上移动至柜体101外壁的各个位置，在高压开关柜100的不用位置进行局部放电监测。

如图2和图3所示，在本实施例中，上述的横移驱动机构包括传动丝杆3、水平滑轨4、丝杆螺母座5和驱动电机6，水平滑轨4平行于柜体101外壁安装于柜体101的一侧，传动丝杆3沿水平滑轨4的长度方向设于水平滑轨4内侧，丝杆螺母座5与传动丝杆3采用滚珠丝杆传动机构连接，且丝杆螺母座5与水平滑轨4滑动配合，TEV传感器组件8通过摆杆机构安装于丝杆螺母座5上，驱动电机6的输出轴与传动丝杆3的一端传动连接，驱动电机6旋转带动传动丝杆3旋转，进而带动其上的丝杆螺母座5在水平滑轨4上滑动，实现TEV传感器组件8的横向移动。采用滚珠丝杆传动机构，能够带动TEV传感器组件8稳定快速水平移动，且移动位置控制简单方便，位置控制精度高。为了便于横移位置的控制，上述的驱动电机6优选为伺服电机，驱动电机6的输出轴通过联轴器与传动丝杆3的一端传动连接，运行高效、传动平稳，运行噪音低，且使用寿命长。上述的摆杆机构包括摆杆7、推拉电磁铁11和连杆12，摆杆7的一端铰接在丝杆螺母座5上，TEV传感器组件8安装于摆杆7的另一端，推拉电磁铁11通过固定座10安装于丝杆螺母座5上，推拉电磁铁11的推杆通过连杆12与摆杆7中部相连接，推拉电磁铁11的推杆伸缩运动即可通过连杆12带动摆杆7摆动，进而控制TEV传感器组件8与柜体101外壁贴合或分离。该摆杆机构结构简单紧凑，动作响应速度快，动作稳定性好。进一步地，推拉电磁铁11设于摆杆7的一侧，且推拉电磁铁11得电通过连杆12推动摆杆7使TEV传感器组件8与柜体101外壁分离，推拉电磁铁11失电在复位弹簧作用下通过连杆12拉动摆杆7使TEV传感器组件8与柜体101外壁贴合，这样使得TEV传感器组件8检测过程中无需为推拉电磁铁11供电，仅需在改变TEV传感器组件8位置时给推拉电磁铁11供电，减少了推拉电磁铁11的通电时间，保证了推拉电磁铁11的使用寿命。第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2的区别仅在于两者的摆杆7形状略有差别，第二传感器监测机构2的摆杆7水平方向长度更长一些，在第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2中的TEV传感器组件8均与柜体101外壁贴合后，两组TEV传感器组件8的高度相同(如图3所示)。另外，为了避免第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2中的摆杆7碰撞，位于内侧的第一传感器监测机构1的摆杆7的摆动角度小于位于外侧的第二传感器监测机构2的摆杆7的摆动角度。

此外，在本实施例中，TEV传感器组件8的后部与摆杆7之间采用万向球铰9转动连接，使得TEV传感器组件8能够相对摆杆7在一定范围内转动，使得TEV传感器组件8在于柜壁贴合时能够自适应调节，使得TEV传感器组件8与柜壁贴合更加紧密，保证了局部放电检测准确性。TEV传感器组件8与柜体101外壁相贴合的一面上还设有磁性橡胶垫8-1，磁性橡胶垫8-1既具有磁性，又具有一定弹性，一方面能够起到缓冲作用，减小TEV传感器组件8与柜体101的冲击噪音，另一方面能够与柜壁吸附连接，使得TEV传感器组件8与柜壁贴合更加紧密，进一步提高了TEV传感器组件8的检测可靠性和准确性。

本实施例的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，在正常情况下(即未检测到局部放电现象)，第一传感器监测机构1和第二传感器监测机构2的驱动电机6和推拉电磁铁11不工作，两组TEV传感器组件8在推拉电磁铁11的复位弹簧作用下始终与高压开关柜100的柜体101外壁贴合，由两组TEV传感器组件8对高压开关柜100进行监测。在发生局部放电现象后，局部放电产生的电磁波被两组TEV传感器组件8监测到，并将检测信号反馈给控制系统，控制系统对检测信号进行处理和对比，判断两组TEV传感器组件8接收电磁波的时间，先收到电磁波的TEV传感器组件8离局部放电位置近，此时控制系统控制另一组较晚接收到电磁波的TEV传感器组件8向先收到电磁波的TEV传感器组件8靠近，然后重新进行检测，再次判断哪组TEV传感器组件8先收到电磁波，经过多次检测对比后，两组TEV传感器组件8接收到电磁波的时间接近，此时即可更加准确地锁定发生局部放电的位置。

至于TEV传感器组件8的结构和原理，其与现有TEV传感器(RF耦合电容器)相同，在此不再赘述。GIS局部放电监测装置的控制系统，其工作原理可参见中国专利申请号201710225803.0公开的“一种开关柜局部放电监测系统和监测方法”，在此也不再详述。

本实用新型的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，利用两组传感器监测机构同时对GIS设备的局部放电进行监测，且两组传感器监测机构中的TEV传感器组件能够在横向上改变监测位置，在出现局部放电时，利用两组TEV传感器组件实现不同位置的多次对比检测，通过两个不同检测点接收到的电磁波先后时间来逐步缩小锁定发生局部放电位置的范围，进而在提前发现GIS设备出现潜在故障的同时，能够更加准确锁定故障点的位置，为后续监测和维护提供判断依据，极大地方便了工程技术人员掌握开关柜的运行状况，保证高压开关柜安全可靠运行。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，安装于高压开关柜(100)的柜体(101)外侧，包括第一传感器监测机构(1)和第二传感器监测机构(2)，其特征在于：所述的第一传感器监测机构(1)和第二传感器监测机构(2)的结构相同，均包括TEV传感器组件(8)、用于带动TEV传感器组件(8)沿柜体(101)外壁横向移动的横移驱动机构和用于带动TEV传感器组件(8)与柜体(101)外壁贴合或分离的摆杆机构，所述的摆杆机构设于横移驱动机构上，所述的TEV传感器组件(8)安装于摆杆机构上；所述的第一传感器监测机构(1)和第二传感器监测机构(2)在水平纵向上相互错开，用于带动两组TEV传感器组件(8)对柜体(101)外壁的不同位置进行局部放电检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其特征在于：所述的横移驱动机构包括传动丝杆(3)、水平滑轨(4)、丝杆螺母座(5)和驱动电机(6)，所述的水平滑轨(4)平行于柜体(101)外壁安装于柜体(101)的一侧，所述的传动丝杆(3)沿水平滑轨(4)的长度方向设于水平滑轨(4)内侧，所述的丝杆螺母座(5)与传动丝杆(3)采用滚珠丝杆传动机构连接，且丝杆螺母座(5)与水平滑轨(4)滑动配合，所述的TEV传感器组件(8)通过摆杆机构安装于丝杆螺母座(5)上，所述的驱动电机(6)的输出轴与传动丝杆(3)的一端传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其特征在于：所述的驱动电机(6)为伺服电机，所述的驱动电机(6)的输出轴通过联轴器与传动丝杆(3)的一端传动连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其特征在于：所述的摆杆机构包括摆杆(7)、推拉电磁铁(11)和连杆(12)，所述的摆杆(7)的一端铰接在丝杆螺母座(5)上，所述的TEV传感器组件(8)安装于摆杆(7)的另一端，所述的推拉电磁铁(11)通过固定座(10)安装于丝杆螺母座(5)上，所述的推拉电磁铁(11)的推杆通过连杆(12)与摆杆(7)中部相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其特征在于：所述的推拉电磁铁(11)设于摆杆(7)的一侧，且推拉电磁铁(11)得电通过连杆(12)推动摆杆(7)使TEV传感器组件(8)与柜体(101)外壁分离，推拉电磁铁(11)失电在复位弹簧作用下通过连杆(12)拉动摆杆(7)使TEV传感器组件(8)与柜体(101)外壁贴合。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其特征在于：所述的TEV传感器组件(8)的后部与摆杆(7)之间采用万向球铰(9)转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于TEV检测传感器的GIS局部放电监测装置，其特征在于：所述的TEV传感器组件(8)与柜体(101)外壁相贴合的一面上设有磁性橡胶垫(8-1)。

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