MDS型开关柜故障检测告警装置的制作方法

本发明涉及一种mds型开关柜故障检测告警装置。

背景技术：

变变电站mds型开关柜内避雷器、电压互感器等设施因密封不良、高温受潮原因易发生放电短路、高温过热缺陷。当前变电站用高压开关柜尚未见有安装局放检测等状态诊断装置，尤其是mds型开关柜，因生产日期较早，未考虑带电检测手段的应用，且该型号开关柜易发生内部放电事故，影响严重。当前采用手持式局放测试仪或红外测试仪进行带电检测，有以下几项弊端：一是对人员专业素质要求较高，各种带电检测方法学习成本高；二是对巡视周期要求高，只有高频率的巡视才能及时发现内部放电或过热等事故缺陷；三是每次巡视对所有开关柜侦测一遍耗费时间长，检测效率低下，易漏测。

技术实现要素：

本本发明要解决的技术问题是提供一种可上安装状态实时诊断开关柜状态并及时告警的mds型开关柜故障检测告警装置。

为解决上述技术问题，本发明包括mds型开关柜，其结构特点是所述mds型开关柜内安装有超声波传感器、超高频局放传感器、红外测温传感器，所述超声波传感器、超高频局放传感器、红外测温传感器的信号输出端分别与在线监测装置电连接，所述在线检测装置的信号输出端与后台告警系统电连接。

所述超声波传感器、超高频局放传感器、红外测温传感器分别配备有信号调理单元。

所述超声波传感器的阵元数为7，阵元中心距离为5mm，所述阵元的长度和宽度相等。

所述超声波传感器紧贴mds型开关柜内侧设置，所述mds型开关柜由钢板制成，所述超声波传感器通过磁铁紧固在mds型开关柜上。

所述超高频局放传感器的谐振频率为20-180khz，灵敏度为85[-75]v(m/s)[v/ubar](db)，输出信号为差分信号。

所述超高频局放传感器采用频带扩展的uhf传感器阵列。

所述超高频局放传感器的背面和侧面使用金属材料制成。

所述红外测温传感器工作波段为8～12μm，所述红外探测器采用氧化钒晶体，其测温视域mfov为1。

所述红外测温传感器采用热电堆红外传感器ts118-1。

所述在线检测装置的外壳由铝合金材料制作。

采用上述结构后，本发明中同时采用超声波检测、红外测温、局部放电检测三种手段，并利用在线检测装置综合分析处理进行实时诊断，可以及时判断mds型开关柜内部是否出现发热或放电痕迹，一旦有事故征兆，及时安排相关人员赴现场处理，相比手持式人工检测，事故判断更加精准，状态监测更加高效。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为在线检测装置数据处理流程图。

具体实施方式

如图1和图2所示，mds型开关柜故障检测告警装置包括mds型开关柜1，mds型开关柜内设有位于下部的电缆室2、位于上部的母线室3、继电器仪表室4、手车室5，开关柜内安装有超声波传感器6、超高频局放传感器7、红外测温传感器8，各个传感器根据开关柜内设备的不同选择设置在合适的位置，超声波传感器、超高频局放传感器、红外测温传感器的信号输出端分别与在线监测装置电连接，在线检测装置的信号输出端与后台告警系统电连接。

超声波传感器包括方形压电晶片平面阵列、吸声背衬、声匹配层、电极引线、外壳等。超声波传感器的阵元数为7，阵元中心距离为5mm，为保证传感器在长度方向和宽度方向的一致性，阵元的长度和宽度相等。超声波传感器紧贴mds型开关柜内侧设置，mds型开关柜由钢板制成，超声波传感器通过磁铁紧固在mds型开关柜上，以保证阵列传感器与钢板外壁之间耦合良好。

局部放电及所产生的声发射信号具有一定的随机性，每次局部放电的声波信号频谱不同，但整个局部放电声波信号的频率分布范围变化不大，基本处于20-110khz频段，因此本实施例中超高频局放传感器谐振频率选择在30khz，其最大宽度为20-180khz，灵敏度为85[-75]v(m/s)[v/ubar](db)，输出信号为差分信号，抗干扰能力强。超高频局放传感器采用频带扩展的uhf传感器阵列，满足放电诊断对精确性、实用性和安全性的要求。为有效接收绝缘子泄露出的电磁波信号，超高频局放传感器背面和侧面使用金属材料制成进行屏蔽以抑制外界的干扰。

红外测温传感器工作波段为8～12μm，红外探测器采用氧化钒晶体，其测温视域mfov为1,温度测量时精确到1个像素点。氧化钒红外探测器的温度稳定性好、寿命长，温度漂移小，测量范围为0°-150°；测温精度为±1.8%；响应时间250ms。本实施例中红外测温传感器选用热电堆红外传感器ts118-1。热电堆红外传感器ts118-1以非接触的方式检测物体发射出来的红外线能量，并将其转换成相应的电压信号输出，其采用stc12c5616ad单片机，该单片机不仅具有代码完全兼容传统8051单片机、运算速度快等特点，而且还有较大的ram、rom空间和8路10位的a/d转换功能。因此，它能够降低设计的复杂性和节省元器件。

本发明中超声波传感器、超高频局放传感器、红外测温传感器均采用基于分散传感阵列信号时延的局部放电检测定位方法，传感器安装在mds型开关柜内部，能够全方位检测开关柜内触头、电压互感器、母线及避雷器等相关部件，并能将检测数据通过电缆以电信号传输给在线检测装置，在线检测装置通过多物理量同步采集、数据综合处理、分析判断，根据设定的系统参数评估设备运行健康状态，并将发热、放电等故障痕迹及时上传给后台机，通过后台上报故障信号。具体数据流程图见图3。

超声波传感器、超高频局放传感器、红外测温传感器分别配备有信号调理单元。超高频信号接入超高速同步数据采集系统（采样率100m/s）,超声信号及工频信号接入低速同步采集系统（采样率最高2.5m/s）。超高频信号的采集通过检测到超高频脉冲信号自触发，同时将该触发信号传输到多路低速采集系统，以实现超高速采集系统及低速采集系统的同步采集。

在线检测装置的外壳由铝合金材料制作，选用高频脉冲信号传输到低速采集系统及信号调理电路，利用多种算法进行信号分析处理。在线检测装置通过特征提取以提高局放类型识别的准确性，选取的特征参数包括脉冲等效时频特征、脉冲多尺度线调频特征、脉冲幅值分布特征、统计特征等，并通过各种特征选择方法以降低特征空间维度，提高模式识别的效率。由于各种局放的机理不同、局放源距离传感器位置不同、信号耦合与传播途径不同，本系统通过分析计算获得局放信号的特征视频参数，并以此为依据进行聚类，将多源局放信号及干扰信号进行分离。并基于iec61850通信协议将故障告警信号上传至后台，运维人员通过后台告警信号及时发现mds型开关柜内设备放电过热等缺陷，及时处理。

本发明中同时采用超声波检测、红外测温、局部放电检测三种手段，并利用在线检测装置综合分析处理进行实时诊断，可以及时判断mds型开关柜内部是否出现发热或放电痕迹，一旦有事故征兆，及时安排相关人员赴现场处理，相比手持式人工检测，事故判断更加精准，状态监测更加高效。

综上所述，本发明不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的前提下，可做若干更改或修饰，上述更改或修饰均落入本发明的保护范围。