CN219574217U - 一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，应用于带电检测与运维技术领域，包括：传感器单元、传输单元和数据分析单元；所述传感器单元设置有两个，分别设置在待测对象两侧；所述传感器单元通过所述传输单元与所述数据分析单元连接；所述数据分析单元根据信号到达两个所述传感器单元的时间进行检测。在应用该装置对架空线路或沿线设备进行局部放电检测时，将两个高频电流互感器非侵入式地安装在待测对象的两侧，实现局部放电检测，并通过脉冲到达时间差判据移除来源于其他设备的噪声干扰，从而实现高噪声情况下的局部放电检测。该装置使用方法简单高效，适用于配网架空线路及沿线设备的局部放电特性的快速诊断。
Description
技术领域
本实用新型涉及带电检测与运维技术领域，更具体的说是涉及一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置。
背景技术
电力设备一旦发生故障，就会导致供电中断。为了确保电力设备的安全运行，多年来电力行业广泛采用多种带电检测装置和仪器，检查和诊断设备的健康状态。局部放电带电检测是日常生产中应用的手段之一。运维人员定期到达现场，在电力设备带电情况下，将局部放电传感器安装在设备的低电位处，如在接地线卡上高频电流互感器(HFCT)或在外壳表面贴上地电波传感器(TEV)等，通过测试观察局部放电活动，即可安全、方便地感知设备健康情况。
然而，随着近些年来新能源设备的广泛接入，其中的电力电子器件产生的高幅值脉冲噪声，由于其波形和频谱与局部放电信号极其相似，时常造成绝缘状态的漏判和误判。因此，改进和提升现有局部放电带电检测技术的抗干扰能力是当前迫切需要解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，以解决现有局部放电带电检测技术的抗干扰能力的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，包括：传感器单元、传输单元和数据分析单元；所述传感器单元设置有两个，分别设置在待测对象两侧；所述传感器单元通过所述传输单元与所述数据分析单元连接；所述数据分析单元根据信号到达两个所述传感器单元的时间进行检测。
优选的，在上述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置中，所述传感器单元包括：电流互感器和电光转换器；所述电流互感器与所述电光转换器电性连接。
优选的，在上述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置中，所述电流互感器为缺口90度的环形磁芯。
优选的，在上述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置中，所述电光转换器为发光二极管。
优选的，在上述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置中，所述传输单元为无铠装的柔性光纤。
优选的，在上述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置中，所述数据分析单元包括：光电转换器、数据采集模块、微处理器和显示器；所述光电转换器设置有两个，分别通过传输单元与所述电光转换器连接；所述数据采集模块将采集结果发送到所述微处理器进行处理，并在所述显示器上显示判断结果。
优选的，在上述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置中，所述微处理器通过所述数据采集模块采集的数据与预设阈值比较，在所述显示器上显示定位图谱。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，在应用该装置对架空线路或沿线设备进行局部放电检测时，将两个高频电流互感器非侵入式地安装在待测对象的两侧，实现局部放电检测，并通过脉冲到达时间差判据移除来源于其他设备的噪声干扰，从而实现高噪声情况下的局部放电检测。该装置使用方法简单高效，适用于配网架空线路及沿线设备的局部放电特性的快速诊断。
本实用新型至少具有如下优点：
本实用新型提出的装置采用缺口型的高频电流互感器，即可实现局部放电的高灵敏度、非侵入式检测，也不存在由于工频大电流导致的磁芯饱和问题。
本实用新型提出的装置采用光纤隔离，既适用于在低压侧安装，也适用于高压侧，使用方式安全且便捷，对于串联和并联型的电力设备均有效。
另外，本实用新型仅仅依靠脉冲源的位置差异实现局部放电源和噪声源的分离，并未利用信号的强度信息，可移除任意强度的脉冲噪声，从而确保高噪声情况下的局部放电有效的检测和识别。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的强噪声干扰抑制原理示意图；
图3(a)为本实用新型的信号波形图；
图3(b)为本实用新型的定位谱图示意图；
图4(a)为本实用新型的架空线局部放电检测实施例示意图；
图4(b)为本实用新型的串联设备局部放电检测实施例示意图；
图4(c)为本实用新型的并联设备局部放电检测实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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做出创造性劳动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。
本实用新型实施例公开了一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，如图1所示，包括：传感器单元、传输单元和数据分析单元；所述传感器单元设置有两个，分别设置在待测对象两侧；所述传感器单元通过所述传输单元与所述数据分析单元连接；所述数据分析单元根据信号到达两个所述传感器单元的时间进行检测。
需要了解的是：噪声信号的来源不会出现在待测区域内，即噪声信号通过所述传感器单元是有先后顺序的；根据信号到达两个传感器单元时间差如果等于或大于待测区域信号传递的时间则表示该信号为外部干扰；信号在检测区域内，两个传感器单元检测到信号的时间差值小于待测区域信号传递的时间，则表示该信号为局部放电信号。
为了进一步优化上述技术方案，所述传感器单元包括：电流互感器和电光转换器；所述电流互感器与所述电光转换器电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，所述电流互感器为缺口90度的环形磁芯。
为了进一步优化上述技术方案，所述电光转换器为发光二极管。
进一步，高频电流互感器(HFCT)采用缺口为90度的环形磁芯，以避免磁芯饱和，其灵敏度为5mV/mA，带宽为1-30MHz。
进一步，电光转换器采用型号为H22E4020IR的低噪声、高速的850nm发光二极管，其带宽为DC-200MHz，等效电磁噪声低于0.5mV。
为了进一步优化上述技术方案，所述传输单元为无铠装的柔性光纤，长度为20米，光损耗小于3dB。
优选的，在上述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置中，所述数据分析单元包括：光电转换器、数据采集模块、微处理器和显示器；所述光电转换器设置有两个，分别通过传输单元与所述电光转换器连接；所述数据采集模块将采集结果发送到所述微处理器进行处理，并在所述显示器上显示判断结果。
具体地，显示器上显示第一传感器单元检测到信号时间为t1，显示第二传感器单元检测到信号时间为t2；两个传感器单元之间的距离已知，信号传播速度已知，便能得到信号经过所需时间T，测试人员仅需根据t1和t2的差值与T进行比较，根据信号到达两个传感器单元时间差如果等于或大于待测区域信号传递的时间则表示该信号为外部干扰；信号在检测区域内，两个传感器单元检测到信号的时间差值小于待测区域信号传递的时间，则表示该信号为局部放电信号，如图2所示。需要强调的是，由于该方法只使用了脉冲信号的到达时间信息，对噪声干扰的幅值不敏感，因此可以实现高噪声情况下的局部放电准确检测和识别。
检测人员可以根据显示的信号差值进行比较确定信号类型，也可以通过微处理器内部的软件实现比较，在显示屏上直接显示信号类型。
进一步，光电转换器采用采用型号为Q62702P0942的低噪声、高速的光电二极管，其带宽为DC-200MHz，等效电磁噪声低于0.4mV。
进一步，数据采集模块包含两个采样通道，每个采样通道的采样率为2.5GS/s，采样位数为8位，带宽为500MHz；
进一步，微处理器采用赛灵思XC7Z035微处理器；显示频采用液晶显示屏，尺寸为20cm*30cm。
为了进一步优化上述技术方案，所述微处理器通过所述数据采集模块采集的数据与预设阈值比较，在所述显示器上显示定位图谱。
所述微处理器在判断脉冲到达时间之前先对获取的脉冲信号进行预处理；
具体地，如图3(a)所示，现场检测的局部放电信号中往往包含了严重的脉冲噪声干扰，其波形与局部放电信号极其相似，且与局部放电信号混杂在一起，为了移除这些脉冲干扰，更加明显识别外部干扰；
首先，因为局部放电缺陷会连续地产生出局部放电脉冲信号，可根据下式计算所有脉冲的定位谱图，计算公式如下：
其中t1和t2分别代表HFCT1和HFCT2检测到的脉冲信号的到达时间，L是两个HFCT之间的距离，v代表局部放电信号的传播速度(近似等于光速298m/us)，l是单个脉冲的定位结果。根据上式，计算图3(a)中所有脉冲的定位结果，结果如图3(b)所示。
然后，根据下述基于脉冲到达时间的局部放电信号识别二进制判据，移除噪声信号，提取局部放电信号。
其中ε代表容许误差，可取10％。当H＝1时，表示该脉冲为局部放电脉冲，当H＝0时，表示该脉冲为干扰脉冲。
图4(a)展示了该实用新型所述检测装置在用于检测架空线上的T型接头、树障等产生的局部放电，在设备两侧(高电位的两端子)接入HFCT；
图4(b)展示了该实用新型所述检测装置在用于检测架空线路以及变电站内的“不接地”设备，例如绝缘子、柱上开关、串联电容中的局放，在设备两侧(高电位的两端子)接入HFCT；
图4(c)展示了该实用新型所述检测装置在用于检测架空线路以及变电站内的“接地”设备，沿架空线或变电站的变压器、电抗器、并联电容、避雷器中的局放，在设备高压出线(高电位的一个端子)接入HFCT，在接地线上(低电位的一个端子)接入HFCT等。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，其特征在于，包括：传感器单元、传输单元和数据分析单元；所述传感器单元设置有两个，分别设置在待测对象两侧；所述传感器单元通过所述传输单元与所述数据分析单元连接；所述数据分析单元根据信号到达两个所述传感器单元的时间进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，其特征在于，所述传感器单元包括：电流互感器和电光转换器；所述电流互感器与所述电光转换器电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，其特征在于，所述电流互感器为缺口90度的环形磁芯。
4.根据权利要求2所述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，其特征在于，所述电光转换器为发光二极管。
5.根据权利要求1所述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，其特征在于，所述传输单元为无铠装的柔性光纤。
6.根据权利要求2所述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，其特征在于，所述数据分析单元包括：光电转换器、数据采集模块、微处理器和显示器；所述光电转换器设置有两个，分别通过传输单元与所述电光转换器连接；所述数据采集模块将采集结果发送到所述微处理器进行处理，并在所述显示器上显示判断结果。
7.根据权利要求6所述的一种高噪声情况下通用型电力设备局部放电带电检测装置，其特征在于，所述微处理器通过所述数据采集模块采集的数据与预设阈值比较，在所述显示器上显示定位图谱。
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