CN215866958U - Gis局部放电重症监护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种GIS局部放电重症监护系统，以解决现有的GIS局部放电检测信号不稳定、容易受干扰、检测不准确的技术问题。本实用新型包括信号采集单元、数据处理单元、后台服务器单元，信号采集单元包括传感器组件、信号调理组件、信号采集卡组件，传感器组件用于采集GIS局部放电信号并通过信号调理器组件和信号采集卡组件对应连接，数据处理单元包括工控机和4G网关，工控机包括实时波形查看模块、图谱查看模块、故障定位模块，后台服务单元包括数据存储模块和远程终端模块，数据处理单元通过4G网关和信号采集单元、后台服务器单元通信连接。本实用新型的有益效果在于：测量数据准确，数据处理能力强，操作使用方便。

Description

GIS局部放电重症监护系统

技术领域

本实用新型涉及电力设备带电检测技术领域，具体涉及一种GIS局部放电重症监护系统。

背景技术

由于GIS内的场强很高，当设备内部存在一些缺陷时，就会在日常运行中发生局部放电。局部放电是导致GIS设备绝缘劣化的主要原因之一，同时也是描述GIS绝缘老化的重要特征。通过对局放信号的检测分析，就能判断GIS内部是否存在某种绝缘隐患。

局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理现象和化学变化可以为检测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。根据检测原理和手段的不同，常用的局放检测方法有超声波法、特高频法、高频电流法等。

GIS局部放电检测面临如下问题：局放信号不稳定、受干扰较大、不易识别；局放信号不持续、间断产生；现场发现疑似局放信号，需进一步观察检测；某些重要保电设备不允许出现故障，需要持续监测是否产生局放。

发明内容

本实用新型提供一种GIS局部放电重症监护系统，以解决现有的GIS局部放电检测信号不稳定、容易受干扰、检测不准确的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种GIS局部放电重症监护系统，包括信号采集单元、数据处理单元、后台服务器单元，所述信号采集单元包括传感器组件、信号调理组件、信号采集卡组件，所述传感器组件用于采集GIS局部放电信号并通过所述信号调理器组件和所述信号采集卡组件对应连接，所述数据处理单元包括工控机和4G网关，所述工控机包括实时波形查看模块、图谱查看模块、故障定位模块，所述后台服务单元包括数据存储模块和远程终端模块，所述数据处理单元通过所述4G网关和所述信号采集单元、后台服务器单元通信连接。

进一步的，所述传感器组件包括特高频传感器、高频电流传感器、超声波传感器，所述信号调理组件包括对应的特高频信号调理电路、高频电流信号调理电路、超声波信号调理电路。

进一步的，所述特高频信号调理电路包括用于对传感器信号进行滤波的带阻滤波器、用于放大滤波后的信号的小信号放大器、用于防止特高频信号对电源造成干扰的滤波电感、用于后级隔离直流电源的第一隔直电容。

进一步的，所述高频电流信号调理电路包括两级运算放大器构成二阶有源滤波电路并进行了两次放大。

进一步的，所述超声波信号调理电路包括用于放置超声波信号干扰的滤波电感、用于后级隔离直流电源的第二隔直电容、用于过滤低于截止频率的信号的高通滤波器。

进一步的，所述工控机的实时波形查看模块内部设有计时子模块，用于检测所述传感器组件的信号传输至所述信号调理组件所需的时间。

与现有技术相比，本实用新型的主要有益技术效果在于：

1.本实用新型通过对设备一段时间的连续测量，跟踪每个信号的出现、发展和消失，总结局放信号的规律，从而判断信号的来源和局放的类型；与在线监测系统不同，重症监护系统的主要目的是对信号的跟踪分析和判断，监测时间一般较短，从24小时到几个月不等。

2.本实用新型除了一般监测和分析功能外，还需具备较好的可移动性、可方便地从一个监测点转移到另一个监测点，有助于了解和掌握设备的运行状况，避免重大绝缘事故的发生。

3.本实用新型信号调理电路通过放大、隔直、滤波等模块对传感器信号进行预处理，消除杂波信号，检测更加准确。

附图说明

图1为本实用新型的系统功能图。

图2为本实用新型的超声波信号调理电路。

图3为本实用新型的特高频信号调理电路。

图4为本实用新型的高频信号调理电路。

图5为本实用新型的数据处理单元算法设计功能图。

图6为本实用新型的特高频时差定位原理示意图。

图7为本实用新型实施例中的金属尖端缺陷参考图谱。

图8为本实用新型实施例中的绝缘缺陷参考图谱。

图9为本实用新型实施例中的金属颗粒缺陷参考图谱。

图10为本实用新型实施例中的悬浮电位缺陷参考图谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的单元模块、零部件、结构、机构或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1：一种GIS局部放电重症监护系统，参见图1，包括信号采集单元、数据处理单元、后台服务器单元，信号采集单元包括传感器组件、信号调理组件、信号采集卡组件，传感器组件包括特高频传感器、高频电流传感器、超声波传感器，不同种类传感器的数量可根据实际需求配置；采集卡支持工频同步。信号调理组件包括对应的特高频信号调理电路、高频电流信号调理电路、超声波信号调理电路。传感器组件将采集到的GIS开关柜局部放电信号送入信号调理器组件，信号经过处理之后被送入信号采集卡，信号采集卡通过4G网关和工控机、后台服务器单元通信连接。

上述数据处理单元包括工控机、上位机软件和4G网关，上位机软件主要完成如下功能：局放信号的数据分析及处理，实时波形、PRPD图谱、PRPS图谱的查看，放电信号幅值趋势的统计及查看，故障定位，设备管理。后台服务器单元主要包含服务器、网页及APP，主要完成数据的存储及远程查看功能。

上述超声波信号调理电路如图2，包含供电、放大、隔直、滤波等功能，对传感器就进行供电的直流电源与超声波信号进行交直流叠加，通过同轴电缆进行传输；L9是滤波电感，防止超声波信号对电源造成干扰；信号放大功能由超声波传感器进行前置放大；C57是隔直电容，在后级传输电路中将直流电源隔离掉，只传输超声波信号；C59与R26构成高通滤波器，将频率低于截止频率的信号过滤掉。

上述特高频信号调理电路如图3，包含滤波、供电、放大、隔直等功能。特高频传感器不需要供电；LB1是带阻滤波器，用于对手机信号进行滤波；U5是小信号放大器，增益为21dB，放大器需要DC5V供电，L11是滤波电感，防止特高频信号对电源造成干扰；C67是隔直电容，在后级传输电路中将直流电源隔离掉，只传输特高频信号。

上述高频信号调理电路如图4，包含滤波、供电、放大、隔直等功能。高频电流传感器是将电流信号转换为电压信号，容易产生干扰和弱电压信号，需要进行滤波和放大处理。U7与U6两级运算放大器构成二阶有源滤波电路并进行了两次放大，可以有效解决上述问题。

传感器信号经过调离电路之后经采集卡送入工控机进行数据处理，如图5所示，数据处理过程如下：第一步，从采集卡获取原始数据，每条原始数据为1000个点；第二步，实时波形功能中，直接以波形图的方式呈现原始数据；第三步，PRPD及PRPS图谱功能中，先将1000个点分成360组，每一组2个或3个点，然后找出每一组中的最大值；这样每组只有1个点，共360个点，与工频信号的0°到360°相位一一对应；每360个点按相位对应关系显示在PRPD及PRPS图谱中，这样形成1帧数据；以累积的形式，依次显示120帧数据；第四步，趋势统计功能中，选取12中之内所有点的最大值，以折线图的形式展现；第五步，数据上传功能中，检测到超出已设定阈值的异常数据，连续120帧，保存成功后上传至服务器，供前端网页和APP查看。

根据数据处理生成的PRPD图谱及PRPS图谱，可判断具体的放电类型。典型缺陷类型都提供有参考图谱，金属尖端缺陷、绝缘缺陷、金属颗粒缺陷、悬浮电位缺陷的参考图谱依次如图7、图8、图9、图10所示。

工控机中的实时波形可得出信号传输时间，利用电磁波传播速度的不变性，利用时差定位原理实现故障定位。时差定位原理如图6示，S1、S2为两个特高频传感器，L为两个传感器之间的距离；通过示波器测得两个传感器采集到放电信号的时差为△t，电磁波的传输速度为c，故障点距示波器距离较近的传感器的距离为x，距示波器距离较远的传感器的距离为L-x，则可得下式：L-2x=△t*c=(t2-t1)*c。通过计算得出x的值即可确定故障点位置，使用时需要确保两个特高频传感器到信号调理器及后台示波器的连接电缆长度相等。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，从而形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (6)

1.一种GIS局部放电重症监护系统，其特征在于：包括信号采集单元、数据处理单元、后台服务器单元，所述信号采集单元包括传感器组件、信号调理组件、信号采集卡组件，所述传感器组件用于采集GIS局部放电信号并通过所述信号调理组件和所述信号采集卡组件对应连接，所述数据处理单元包括工控机和4G网关，所述工控机包括实时波形查看模块、图谱查看模块、故障定位模块，所述后台服务器单元包括数据存储模块和远程终端模块，所述数据处理单元通过所述4G网关和所述信号采集单元、后台服务器单元通信连接。

2.根据权利要求1所述的GIS局部放电重症监护系统，其特征在于：所述传感器组件包括特高频传感器、高频电流传感器、超声波传感器，所述信号调理组件包括对应的特高频信号调理电路、高频电流信号调理电路、超声波信号调理电路。

3.根据权利要求2所述的GIS局部放电重症监护系统，其特征在于：所述特高频信号调理电路包括用于对传感器信号进行滤波的带阻滤波器、用于放大滤波后的信号的小信号放大器、用于防止特高频信号对电源造成干扰的滤波电感、用于后级隔离直流电源的第一隔直电容。

4.根据权利要求2所述的GIS局部放电重症监护系统，其特征在于：所述高频电流信号调理电路包括两级运算放大器构成二阶有源滤波单元。

5.根据权利要求2所述的GIS局部放电重症监护系统，其特征在于：所述超声波信号调理电路包括用于放置超声波信号干扰的滤波电感、用于后级隔离直流电源的第二隔直电容、用于过滤低于截止频率的信号的高通滤波器。

6.根据权利要求1所述的GIS局部放电重症监护系统，其特征在于：所述工控机的实时波形查看模块内部设有计时子模块，用于检测所述传感器组件的信号传输至所述信号调理组件所需的时间。

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