一種開關柜局部放電檢測系統的制作方法

本發明屬于電力技術領域，特別涉及一種開關柜局部放電檢測系統。

背景技術：

目前，已經廣泛應用于電力系統中的10KV、35KV高壓開關柜成套設備，是電力系統中非常重要的電氣設備，它的可靠運行直接關系到電力系統的電能質量以及供電的可靠性。由于存在電、熱、化學等因素的影響，電氣設備在長期運行中必然存在絕緣劣化現象，進而引發局部放電。局部放電事故的不斷蔓延和發展，就會引起絕緣的損傷，如果任其發展最終將會導致絕緣喪失介電性能，造成嚴重的事故，破壞系統的安全穩定能力。根據1998年-2002年間全國電力系統6-10KV開關柜事故統計，開關柜及爆炸事故時有發生，而其中絕緣和載流部分引起的故障占總數的40.2％，絕緣部分的閃絡造成的事故占絕緣事故總數的79％，因此對高壓開關柜局部放電的研究和監測具有重要的意義。

對于高壓開關柜，目前的檢測方法，通常是采用定期檢修的制度。但是，這種方法檢修周期長，不能及時的發現兩次檢修之間發生的缺陷，也有可能對沒有故障的設備檢修過度，造成資源的浪費和成本的增加。另外，目前開關柜產生越來越緊湊，絕緣裕度越來越小，尤其在南方空氣溫度較大，高壓開關柜柜內設備如有放電出現異常，運行人員在設備巡視過程中往往很難看到內部設備的故障，因此，對高壓開關柜設備除了進行適度的定期檢修外，還需要對其運行的狀態進行檢修。

因此，現在亟需一種開關柜局部放電檢測系統，能夠針對開關柜局部放電的特性進行類型識別，對放電點進行準確定位，以便及時進行處理，達到預防開關柜電氣設備發生故障的目的。

技術實現要素：

本發明提出一種開關柜局部放電檢測系統，解決了現有技術中開關柜依靠人工檢修周期長，難以及時發現開關柜故障的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：開關柜局部放電檢測系統，包括第一傳感器和第二傳感器，所述第一傳感器和第二傳感器設置于開關柜表面，所述第一傳感器通過濾波放大電路連接有數據采集單元，所述第二傳感器通過檢波放大電路連接所述數據采集單元，所述數據采集單元連接有數據處理單元，所述數據處理單元單元連接有控制終端，所述檢波放大電路對第一傳感器的第一信號轉換為低頻信號后實現第二信號的放大，所述濾波放大電路濾掉第二傳感器的第二信號中的低頻信號，提高第二信號的信噪比。

作為一種優選的實施方式，所述數據處理單元根據所述數據采集單元采集的來自于第一傳感器的第一信號和來自于第二傳感器的第二信號，根據第一信號建立局部放電源的電流源的時域模型，根據第二信號對開關柜進行仿真網格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標系，將仿真網格模型劃分成的元胞與三維坐標系中坐標進行對應，根據電流源的時域模型以及仿真網格模型劃分成的元胞，確定電流源的放電位置。

作為一種優選的實施方式，電流源的時域模型表示為：I(t)＝I₀exp(4π(t-t₀)²/τ²，其中τ為常數，表示電流脈沖的寬度，I₀為脈沖峰值，當t＝t₀時，脈沖峰值出現。

作為一種優選的實施方式，所述第一傳感器頻率段位于10KHz-100MHz之間，且第一信號(mV)與輸出信號(dB)之間滿足dB＝20log(mV)。

作為一種優選的實施方式，根據所述第一傳感器檢測的第一信號圖譜，所述數據處理單元將第一信號與預設信號類型進行對比，對第一信號的幅值均做歸一化處理，再對第一信號的典型放電結果數據做二次歸一化處理，識別第一信號的區別特征，確定第一信號的放電類型。

作為一種優選的實施方式，所述放電類型包括懸浮放電、電暈放電、沿面放電和/或內部放電中的任意一種或者幾種。

作為一種優選的實施方式，識別第一信號的區別特征，包括如下步驟：

S1：首先通過第一信號的趨勢分析中的縱、橫向對比，確定信號的幅值水平是否超出正常閾值，如果沒有則不出現局放，如有則確定是否為背景或者外界干擾；

S2：如果第一信號幅值超過閾值，確定第一信號是否出現規律性，如果出現工頻周期性，則判定為開關柜內沒有局部放電；

S3：如果第一信號超出正常閾值且出現明顯工頻周期性，則判定柜體內部出現局部放電，如果出現的頻率為20ms，則判定為電暈放電和/或沿面放電，再根據信號的形狀確定放電類型；如果出現的頻率為20ms，則判定為懸浮放電或內部放電，再根據信號的形狀確定放電類型。

作為一種優選的實施方式，根據第二信號對開關柜進行仿真網格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標系，包括在形狀柜外壁安放若干超聲波傳感器，利用若干超聲波傳感器檢測到的時延，計算出放電源的位置。

作為一種優選的實施方式，定義放電點的位置坐標為P(x,y,z)，超聲波傳感器的數量為4個，A₁、A₂、A₃、A₄分別為四個超聲波傳感器的位置，坐標為Ai(x_i,y_i,z_i)，t_i為四個超聲波傳感器檢測到的時延，其中i＝1,2,3,4；則√(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝Vt_i。

作為一種優選的實施方式，當第一信號的幅值小于第二閾值時，定義為輕微放電。

采用了上述技術方案后，本發明的有益效果是：通過對開關柜內局部放電特點的分析，設計了四種典型的放電類型，利用超聲波傳感器對開關柜建立空間模型，劃分成若干元胞并建立三維坐標系，然后根據第一傳感器的第一信號確定放電的位置，本發明通過數學方法，提高了識別的效率和準確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的方框示意圖；

圖2為本發明識別第一信號的區別特征的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1所示，開關柜局部放電檢測系統，包括第一傳感器和第二傳感器，所述第一傳感器和第二傳感器設置于開關柜表面，所述第一傳感器通過濾波放大電路連接有數據采集單元，所述第二傳感器通過檢波放大電路連接所述數據采集單元，所述數據采集單元連接有數據處理單元，所述數據處理單元單元連接有控制終端，所述檢波放大電路對第一傳感器的第一信號轉換為低頻信號后實現第二信號的放大，所述濾波放大電路濾掉第二傳感器的第二信號中的低頻信號，提高第二信號的信噪比。

所述數據處理單元根據所述數據采集單元采集的來自于第一傳感器的第一信號和來自于第二傳感器的第二信號，根據第一信號建立局部放電源的電流源的時域模型，根據第二信號對開關柜進行仿真網格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標系，將仿真網格模型劃分成的元胞與三維坐標系中坐標進行對應，根據電流源的時域模型以及仿真網格模型劃分成的元胞，確定電流源的放電位置。

電流源的時域模型表示為：I(t)＝I₀exp(4π(t-t₀)²/τ²，其中τ為常數，表示電流脈沖的寬度，I₀為脈沖峰值，當t＝t₀時，脈沖峰值出現。

所述第一傳感器頻率段位于10KHz-100MHz之間，且第一信號(mV)與輸出信號(dB)之間滿足dB＝20log(mV)。

根據所述第一傳感器檢測的第一信號圖譜，所述數據處理單元將第一信號與預設信號類型進行對比，對第一信號的幅值均做歸一化處理，再對第一信號的典型放電結果數據做二次歸一化處理，識別第一信號的區別特征，確定第一信號的放電類型。

所述放電類型包括懸浮放電、電暈放電、沿面放電和/或內部放電中的任意一種或者幾種。

如圖2所示，識別第一信號的區別特征，包括如下步驟：

S1：通過第一信號的趨勢分析中的縱、橫向對比，確定信號的幅值水平是否超出正常閾值，如果沒有則不出現局放，如有則確定是否為背景或者外界干擾；

S2：如果第一信號幅值超過閾值，確定第一信號是否出現規律性，如果出現工頻周期性，則判定為開關柜內沒有局部放電；

S3：如果第一信號超出正常閾值且出現明顯工頻周期性，則判定柜體內部出現局部放電，如果出現的頻率為20ms，則判定為電暈放電和/或沿面放電，再根據信號的形狀確定放電類型；如果出現的頻率為20ms，則判定為懸浮放電或內部放電，再根據信號的形狀確定放電類型。

根據第二信號對開關柜進行仿真網格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標系，包括在形狀柜外壁安放若干超聲波傳感器，利用若干超聲波傳感器檢測到的時延，計算出放電源的位置。

定義放電點的位置坐標為P(x,y,z)，超聲波傳感器的數量為4個，A₁、A₂、A₃、A₄分別為四個超聲波傳感器的位置，坐標為Ai(x_i,y_i,z_i)，t_i為四個超聲波傳感器檢測到的時延，其中i＝1,2,3,4；則√(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝Vt_i。

當第一信號的幅值小于第二閾值時，定義為輕微放電。

該開關柜局部放電檢測系統：通過對開關柜內局部放電特點的分析，設計了四種典型的放電類型，利用超聲波傳感器對開關柜建立空間模型，劃分成若干元胞并建立三維坐標系，然后根據第一傳感器的第一信號確定放電的位置，本發明通過數學方法，提高了識別的效率和準確性。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。