CN218956717U - 充气式开关柜局部放电多参量监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供充气式开关柜局部放电多参量监测装置，属于开关柜绝缘保护技术领域。包括：装置壳体、处理模块，以及与所述处理模块电性连接的采集模块、显示模块和供电模块，所述处理模块由所述供电模块供电，所述显示模块、所述采集模块均由电池供电，所述采集模块安装于所述充气式开关柜内部、与所述处理模块之间通过信号传输线相连接，所述采集模块、所述处理模块安装在所述装置壳体内部，所述显示模块安装在所述装置壳体上，所述装置壳体安装在所述充气式开关柜的柜体表面。

Description

充气式开关柜局部放电多参量监测装置

技术领域

本实用新型涉及开关柜绝缘保护技术领域，尤其涉及一种充气式开关柜局部放电多参量监测装置。

背景技术

充气式开关柜作为电力系统输电、变电、配电和电能转换过程中开合、控制、保护用电设备的关键设备日益增多。充气式开关柜中，可分离连接器首端连接于充气式开关柜内部气室，尾端接入高压电缆进线，为充气式开关柜同外界电气设备连接的重要设备，若可分离连接器发生了局部放电，其表面绝缘介质会相应地受到放电损害，长期的放电损害会使绝缘介质受到破坏，进而损坏充气式开关柜内部的其他元器件，影响充气式开关柜的正常使用，因此，探究可分离连接器的绝缘状态、监测充气式开关柜内局部放电情况具有重要的意义。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种充气式开关柜局部放电多参量监测装置，用于探究充气式开关柜中可分离连接器的绝缘状态、监测充气式开关柜内局部放电情况。

本实用新型实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种充气式开关柜局部放电多参量监测装置，用于监测充气式开关柜中可分离连接器的绝缘状态，包括装置壳体、处理模块，以及与所述处理模块电性连接的采集模块、显示模块和供电模块，所述处理模块由所述供电模块供电，所述显示模块、所述采集模块均由电池供电，所述采集模块安装于所述充气式开关柜内部、与所述处理模块之间通过信号传输线相连接，所述采集模块、所述处理模块安装在所述装置壳体内部，所述显示模块安装在所述装置壳体上，所述装置壳体安装在所述充气式开关柜的柜体表面，其中：

所述采集模块包括局部放电采集电路和气体传感器组，所述局部放电采集电路与所述可分离连接器的接地端子相连接、采集的是脉冲电流信号；所述气体传感器组安装在所述充气式开关柜的柜体内壁上、采集的是用于表征特征气体浓度的电压幅值信号，所述特征气体是所述可分离连接器的表面绝缘层由于局部放电现象导致绝缘劣化所产生的气体；

所述处理模块，为微处理器，输入的是所述采集模块的所述脉冲电流信号和一组特征气体传感信号；输出的是局部放电提示信号和所述特征气体浓度信号；

所述显示模块，为用于显示局部放电提示信息和特征气体浓度信息的显示屏。

较优地，还包括上位机：所述上位机与所述显示模块相连接。

较优地，所述气体传感器的输出端连接于所述微处理器的输入端I/O口，所述气体传感器的输出端的输出信号电压最高为5V；

所述局部放电采集电路的输出端连接于所述微处理器的输入端I/O口，所述局部放电采集电路的输出端的输出信号电压最高为5V。

较优地，所述局部放电采集电路由滤波器、耦合电容、续流二极管、保护开关、续流电容、信号调理装置组成，其中，所述接地端子、所述滤波器、所述信号调理装置以及所述微处理器的输入端依次串联连接，所述耦合电容的一端连接在所述滤波器与所述信号调理装置之间、另一端接地，所述续流二极管并联在所述滤波器两端，所述保护开关和所述续流电容串联，所述保护开关和所述续流电容并联在所述滤波器两端，所述信号调理装置包括放大器和噪声滤波器。

较优地，所述气体传感器的类型为电化学气体传感器。

较优地，所述可分离连接器的表面绝缘层所产生的所述特征气体包括乙烯、乙炔、硫化氢和一氧化碳，所述气体传感器包括乙烯监测传感器、乙炔监测传感器、硫化氢监测传感器、一氧化碳监测传感器。

由上述技术方案可知，本实用新型实施例提供的充气式开关柜局部放电多参量监测装置，包括装置壳体、处理模块，以及与处理模块电性连接的采集模块、显示模块和供电模块，采集模块安装于充气式开关柜内部、与处理模块之间通过信号传输线相连接，采集模块、处理模块安装在装置壳体内部，装置壳体安装在充气式开关柜的柜体表面，采集模块包括局部放电采集电路和气体传感器组，局部放电采集电路与可分离连接器的接地端子相连接、采集的是脉冲电流信号；气体传感器组安装在充气式开关柜的柜体内壁上、采集的是用于表征特征气体浓度的电压幅值信号。本实用新型的装置用于探究充气式开关柜中可分离连接器的绝缘状态、监测充气式开关柜内局部放电情况。

附图说明

图1为本实用新型的充气式开关柜局部放电多参量监测装置的结构图。

图2为本实用新型的充气式开关柜内外安装示意图。

图3为本实用新型的局部放电采集电路结构图。

图4为可分离连接器的典型结构图。

图中：装置壳体1、处理模块2、采集模块3、显示模块4、供电模块5、上位机6、可分离连接器7、充气式开关柜8、局部放电采集电路31、气体传感器组32、滤波器311、耦合电容312、续流二极管313、保护开关314、续流电容315、信号调理装置316、接地端子71、高压电极72、环氧树脂73、聚四氟乙烯74、放电源75、电缆76。

具体实施方式

以下结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

本实用新型提供一种充气式开关柜局部放电多参量监测装置，安装于充气式开关柜中，用于监测充气式开关柜中可分离连接器的绝缘状态。

如图1-3所示，包括装置壳体1、处理模块2，以及与处理模块2电性连接的采集模块3、显示模块4和供电模块5，处理模块2由供电模块供电5，显示模块4、采集模块3均由电池供电，采集模块3安装于充气式开关柜8内部、与处理模块2之间通过信号传输线相连接，采集模块3、处理模块2安装在装置壳体1内部，显示模块4安装在装置壳体1上，装置壳体1安装在充气式开关柜8的柜体表面，其中：

如图1所示，采集模块3包括局部放电采集电路31和气体传感器组32，局部放电采集电路31与可分离连接器7的接地端子71相连接、采集的是脉冲电流信号；气体传感器组32安装在充气式开关柜8的柜体内壁上、采集的是用于表征特征气体浓度的电压幅值信号，这里，特征气体是可分离连接器7的表面绝缘层由于局部放电现象导致绝缘劣化所产生的气体；

处理模块2，为微处理器，输入的是采集模块31的脉冲电流信号和一组特征气体传感信号；输出的是局部放电提示信号和特征气体浓度信号；

显示模块4，为用于显示局部放电提示信息和特征气体浓度信息的显示屏。

本实用新型从可分离连接器7的接地端子71位置接入局部放电采集电路31，并将可分离连接器7由直接接地更改为通过局部放电采集电路31接地。如图2和图4所示，开关柜中可分离连接器7为典型电容性结构，高压电极72与表面接地端子71之间为环氧树脂73、聚四氟乙烯74等绝缘介质，相应的绝缘介质等效为电容，若可分离连接器内部、充气式开关柜内部存在局部放电信号，相应的高频局部放电脉冲信号可通过接地端子与接地点之间的接地线传入大地。将可分离连接器7的接地端子71与接地点之间的接地线替换为图3所示的局部放电采集电路31：

图3所示局部放电采集电路31由滤波器311（为一种整流滤波器）、耦合电容312、续流二极管313、保护开关314、续流电容315、信号调理装置316组成，其中，接地端子71、滤波器311、信号调理装置316以及微处理器的输入端依次串联连接，耦合电容312的一端连接在滤波器311与信号调理装置316之间、另一端接地，续流二极管313并联在滤波器两端，保护开关314和续流电容315串联，保护开关314和续流电容315并联在滤波器311两端，信号调理装置316包括放大器和噪声滤波器。可分离连接器7通过局部放电采集电路31内部的耦合电容接地，滤波器311将相应的脉冲电流信号转化为脉冲电压信号，通过信号耦合，将脉冲电压信号传输至信号调理装置，信号调理装置用于滤除信号噪声，并将相应的信号特征进行放大，信号调理装置输出电信号至处理模块2。

为确保主回路滤波装置中滤波器状态不良，导致检测系统虚接，回路中并联了续流二极管、保护开关、续流电容。滤波器回路无虚接则续流二极管支路与保护开关支路处于短接状态，如滤波器发生虚接，耦合电容电压发生变化，续流电容通过续流二极管、保护开关构成回路，使保护开关合闸，确保接地系统正常。

局部放电采集电路31的输出端连接于微处理器的输入端I/O口，局部放电采集电路31的输出端的输出信号电压最高为5V。

环氧树脂、聚四氟乙烯为高分子材料聚合物，是由基础环氧树脂、酸酐固化剂、填料等，经高温固化反应成型的聚合物。环氧树脂、聚四氟乙烯是碳、氢、氧三者的化合物，在局部放电现象的影响下，相应的特征气体产物为甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳等。从而相应的绝缘劣化特征气体传感器采用现有可采集甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳等特征气体传感器，进行绝缘劣化特征气体产物。

因此，气体传感器组32可包括乙烯监测传感器、乙炔监测传感器、硫化氢监测传感器、一氧化碳监测传感器，相应地，特征气体传感信号包括乙烯浓度信号、乙炔浓度信号、硫化氢浓度信号、一氧化碳浓度信号。气体传感器组32中各个气体传感器的输出端均连接于微处理器的输入端I/O口，气体传感器的输出端的输出信号电压最高为5V；气体传感器的类型为电化学气体传感器。

进一步地，本实用新型还包括上位机6，上位机6与显示模块4相连接，用于接收显示模块传输的局部放电提示信号和特征气体浓度信号，上位机根据局部放电提示信号和特征气体浓度信号给出停电检修建议。若装置未检测到乙烯、甲烷、一氧化碳等特征气体，则通过显示模块仅将局部放电提示信号发送至上位机，上位机给出跟踪复测的建议。

显示模块4也可以选用充气式开关柜固有的带电显示装置，即直接将充气式开关柜的显示装置取代本实用新型装置的显示模块4，如此可将置放处理模块2和供电模块5的装置壳体1安装在充气式开关柜内部侧壁或者是开关柜的PC板上。

在具体使用中，局部放电采集电路31的输入为脉冲电流信号，经过电流内部的滤波器311整流，输出为脉冲电压信号；微处理器首先接收局部放电采集电路31输出的脉冲电压信号，微处理器首先基于脉冲电压信号对放电特征进行分析，分析内容主要包括相位分布特征、相位幅值、信号持续时间进行分析，若信号幅值、持续时间达到触发阈值，则通过采集卡采集气体传感器组32的传感信号(为电压信号)，了解开关柜气室内部绝缘劣化特征气体如气体成分中检测到乙烯、甲烷、一氧化碳等特征气体的浓度信号；微处理器根据脉冲电压信号生成局部放电提示信号并发送至显示模块4进行显示，以提示开关柜内部带电；气体传感器组32采集特征气体浓度信号，微处理器将特征气体浓度信息发送至显示模块4进行显示，以供检测工作人员通过对该信号的分析来判断充气式开关柜内部绝缘状态，其中，若可分离连接器7的表面绝缘介质未遭受局放损坏，则气体传感器组32采集到特征气体浓度信号为0，检测工作人员可根据检测结果给出跟踪复测建议。

本实用新型基于可分离连接器典型结构、充气式开关柜的内部气室环境等，提出了脉冲电流法与绝缘介质劣化特征气体的多参量融合检测方案，可用于探究充气式开关柜中可分离连接器、气室内部组部件的绝缘状态，监测充气式开关柜内局部放电情况。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种充气式开关柜局部放电多参量监测装置，用于监测充气式开关柜中可分离连接器、气室内部组部件的绝缘状态，其特征在于，包括装置壳体、处理模块，以及与所述处理模块电性连接的采集模块、显示模块和供电模块，所述处理模块由所述供电模块供电，所述显示模块、所述采集模块均由电池供电，所述采集模块安装于所述充气式开关柜内部、与所述处理模块之间通过信号传输线相连接，所述采集模块、所述处理模块安装在所述装置壳体内部，所述显示模块安装在所述装置壳体上，所述装置壳体安装在所述充气式开关柜的柜体表面，其中：

所述采集模块包括局部放电采集电路和气体传感器组，所述局部放电采集电路与所述可分离连接器的接地端子相连接、采集的是脉冲电流信号；所述气体传感器组安装在所述充气式开关柜的柜体内壁上、采集的是用于表征特征气体浓度的电压幅值信号，所述特征气体是所述可分离连接器的表面绝缘层由于局部放电现象导致绝缘劣化所产生的气体；

所述处理模块，为微处理器，输入的是所述采集模块的所述脉冲电流信号和一组特征气体传感信号；输出的是局部放电提示信号和所述特征气体浓度信号；

所述显示模块，为用于显示局部放电提示信息和特征气体浓度信息的显示屏。

2.如权利要求1所述的充气式开关柜局部放电多参量监测装置，其特征在于，还包括上位机：所述上位机与所述显示模块相连接。

3.如权利要求2所述的充气式开关柜局部放电多参量监测装置，其特征在于，所述气体传感器的输出端连接于所述微处理器的输入端I/O口，所述气体传感器的输出端的输出信号电压最高为5V；

所述局部放电采集电路的输出端连接于所述微处理器的输入端I/O口，所述局部放电采集电路的输出端的输出信号电压最高为5V。

4.如权利要求3所述的充气式开关柜局部放电多参量监测装置，其特征在于，所述局部放电采集电路由滤波器、耦合电容、续流二极管、保护开关、续流电容、信号调理装置组成，其中，所述接地端子、所述滤波器、所述信号调理装置以及所述微处理器的输入端依次串联连接，所述耦合电容的一端连接在所述滤波器与所述信号调理装置之间、另一端接地，所述续流二极管并联在所述滤波器两端，所述保护开关和所述续流电容串联，所述保护开关和所述续流电容并联在所述滤波器两端，所述信号调理装置包括放大器和噪声滤波器。

5.如权利要求4所述的充气式开关柜局部放电多参量监测装置，其特征在于，所述气体传感器的类型为电化学气体传感器。

6.如权利要求5所述的充气式开关柜局部放电多参量监测装置，其特征在于，所述可分离连接器的表面绝缘层所产生的所述特征气体包括乙烯、乙炔、硫化氢和一氧化碳，所述气体传感器包括乙烯监测传感器、乙炔监测传感器、硫化氢监测传感器、一氧化碳监测传感器。

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