基于m-bus的局部放电监测系统与方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于M-BUS的局部放电监测系统与方法，所述系统包括：并接在同一高频屏蔽信号总线上的多个局部放电传感电路，将检测到的局部放电信号上传至高频屏蔽信号总线；高频屏蔽信号总线，用于连接局部放电传感电路，一端与数据采集及控制终端相连，另一端为开路端；M-BUS控制线，用于控制信号开关电路、以及电源开关电路；数据采集及控制终端，分别连接高频屏蔽信号总线、以及M-BUS控制线。本发明安装调试简单，是高灵敏度和高准确度的局部放电监测方法，可以对变电站全站多个电力设备进行在线监测，能够及时发现绝缘缺陷并实现初定位，提高设备运行安全。
【专利说明】基于M-BUS的局部放电监测系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号监测与定位方法，尤其涉及一种变电站多源局部放电信号的在线监测与定位方法，具体涉及基于M-BUS的局部放电监测方法与系统。
【背景技术】
[0002]局部放电检测作为绝缘诊断的重要手段，因其能及时有效地反映电力系统电气设备的绝缘状况，正为电力部门所普及。
[0003]目前国内外基本都是针对变电站的具体电力设备进行局部放电监测与监测技术的研究，主要应用的检测原理和方法包括脉冲电流法、特高频法(UHF)、超声波法、化学法、光学法等，其中特高频法和超声波法是比较实用可行的方法。
[0004]目前局部放电检测的重点和难点在于使用低成本的方案，在实施局部放电检测过程中实现局部放电源的定位与放电程度的评估，从而实现电力设备绝缘状态的评估。
[0005]目前对于变电站设备的局部放电监测和定位主要针对GIS、变压器、容性设备等具体单一设备进行，对要监测的设备各自安装一套监测系统。而变电站中的任何高压电力设备均可能会发生局部放电故障，要想对全站进行一次电气设备实施监测，就需要安装多套监测装置，再对其进行综合。这样的监测系统架构，所需费用极高，监测系统的使用效率也低，而且对众多在线监测装置本身的维护工作量也很大。
[0006]随着经济和社会的发展，对供电可靠性的要求越来越高，研制一种低成本、高可靠性、能够实现对全站高压电气设备进行实时状态监测、定位的新型在线监测装置非常有必要。
[0007]从文献查阅的结果看，现有技术提出了如下几种变电站全站监测的方法。
[0008]第一种是使用固定安装式或者车载式特高频天线阵列，基于天线阵列接收局部放电特高频信号的时差进行局部放电源的三维或者方向角的定位。其基于电磁波空间定位技术，改变以往对单个设备安装在线监测装置的常规做法，在全站的立体空间安装一组超宽带UHF传感器阵列接收局部放电发出的电磁波信号，利用各个传感器接收到的信号的时差，计算定位局部放电位置。用一套装置对全站设备进行局部放电的监测，获取和分析整个变电站站域的放电情况。
[0009]该第一种方案的不足之处是，由于传感器设置距离设备较远，因为信号在空气中的衰减，该技术适合于比较明显的局部放电检测，且设备成本比较高。
[0010]第二种是采用传感器并联的方式，所有信号均在一环状信号总线上传输，信号直接的隔离通过自触发开关实现，该系统基于所并联信号传输到信号环两端存在固定时差，且各个信号的传播时差不同而实现局放源的定位。该系统可以实现一套系统同步监测多个电力设备，但系统的不足之处是对采集系统的采样率有一定的要求，信号时差计算的精度也对相邻传感器在信号总线上的连接距离提出了一定的要求。
[0011]该第二种方案的不足之处是，对采集系统的采样率有一定的要求。信号时差计算的精度也对相邻传感器在信号总线上的连接距离提出了一定的要求。
【发明内容】
[0012]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是:在变电站电力设备上按照监测要求安装局部放电传感电路，该局部放电传感电路包括局部放电传感器及其信号调理电路。多个局部放电传感电路通过一个M-BUS控制的开关电路并行连接到一高频屏蔽线上。局部放电传感电路的供电由M-BUS提供，传感信号的上传均由M-BUS控制的开关所控制。从而实现一套局部放电监测系统，监测变电站全站多个电力设备的目的。而各个局部放电传感器所传感局部放电信号的上传由M-BUS控制，系统采用轮换的方式从I至η依次打开每一个开关，保证每次只接通I路传感信号，从而识别所传感信号的位置，再通过直接传输信号与高频屏蔽线终端反射信号的时差进行定位验证，通过直接传输信号与反射信号的幅值对局部放电源信号进行幅值评估。
[0013]根据本发明的一个方面，提供一种基于M-BUS的局部放电监测系统，包括如下部分:
-并接在同一高频屏蔽信号总线上的多个局部放电传感电路Si, i=fn，局部放电传感电路包括局部放电传感器、信号调理电路、信号开关电路、以及电源开关电路，局部放电传感器检测到的局部放电信号经信号调理电路形成检波脉冲信号，检波脉冲信号经信号开关电路上传至高频屏蔽信号总线； -高频屏蔽信号总线，用于连接局部放电传感电路，一端与数据采集及控制终端相连，另一端为开路端；
-M-BUS控制线，用于控制信号开关电路、以及电源开关电路；
-数据采集及控制终端，分别连接高频屏蔽信号总线、以及M-BUS控制线。
[0014]优选地，数据采集及控制终端通过M-BUS控制线以轮换的方式依次接通各路局部放电传感电路，从而识别局部放电信号所对应局放信号源的位置，再通过检波脉冲信号的直接传输信号与反射信号的时差进行定位验证，通过直接传输信号与反射信号的幅值评估局部放电信号的幅值；数据采集及控制终端通过M-BUS控制线经电源开关电路向信号调理电路供电；
其中，直接传输信号，是指检波脉冲信号进入高频屏蔽信号总线后直接到达数据采集及控制终端的信号，反射信号，是指检波脉冲信号进入高频屏蔽信号总线后先到达高频屏蔽信号总线开路端再经反射到达数据采集及控制终端的信号。
[0015]优选地，数据采集及控制终端根据下式评估局部放电信号的幅值:
【权利要求】
1.一种基于M-BUS的局部放电监测系统，其特征在于，包括如下部分: -并接在同一高频屏蔽信号总线上的多个局部放电传感电路Si, i=fn，局部放电传感电路包括局部放电传感器、信号调理电路、信号开关电路、以及电源开关电路，局部放电传感器检测到的局部放电信号经信号调理电路形成检波脉冲信号，检波脉冲信号经信号开关电路上传至高频屏蔽信号总线； -高频屏蔽信号总线，用于连接局部放电传感电路，一端与数据采集及控制终端相连，另一端为开路端； -M-BUS控制线，用于控制信号开关电路、以及电源开关电路； -数据采集及控制终端，分别连接高频屏蔽信号总线、以及M-BUS控制线。
2.根据权利要求1所述的基于M-BUS的局部放电监测系统，其特征在于，数据采集及控制终端通过M-BUS控制线以轮换的方式依次接通各路局部放电传感电路，从而识别局部放电信号所对应局放信号源的位置，再通过检波脉冲信号的直接传输信号与反射信号的时差进行定位验证，通过直接传输信号与反射信号的幅值评估局部放电信号的幅值；数据采集及控制终端通过M-BUS控制线经电源开关电路向信号调理电路供电； 其中，直接传输信号，是指检波脉冲信号进入高频屏蔽信号总线后直接到达数据采集及控制终端的信号，反射信号，是指检波脉冲信号进入高频屏蔽信号总线后先到达高频屏蔽信号总线开路端再经反射到达数据采集及控制终端的信号。
3.根据权利要求2所述的基于M-BUS的局部放电监测系统，其特征在于，数据采集及控制终端根据下式评估局部放电信号的幅值:
4.根据权利要求1所述的基于M-BUS的局部放电监测系统，其特征在于，局部放电传感器包括如下传感器中的任一种或任多种传感器: -特高频传感器； -高频电流传感器； -超声传感器。
5.根据权利要求2所述的基于M-BUS的局部放电监测系统，其特征在于，数据采集及控制终端通过M-BUS控制线，使得: -在信号开关电路闭合连通前控制电源开关电路闭合连通，以向局部放电传感电路的?目号调理电路供电； -在关断信号调理电路的电源前先使得信号开关电路关闭。
6.根据权利要求1所述的基于M-BUS的局部放电监测系统，其特征在于，高频屏蔽信号总线的长度小于或等于500米。
7.一种根据权利要求1所述的基于M-BUS的局部放电监测装置的监测方法，其特征在于，具体为: 令多个局部放电传感电路S1, i=fn，并接到同一高频屏蔽信号总线上，其中，局部放电传感电路包括局部放电传感器、信号调理电路、信号开关电路、以及电源开关电路，局部放电传感器检测到的局部放电信号经信号调理电路形成检波脉冲信号，检波脉冲信号经信号开关电路上传至高频屏蔽信号总线；其中，高频屏蔽信号总线的一端为信号输出端，另一端为开路端； 利用M-BUS控制线，对信号开关电路和电源开关电路进行开闭控制，并通过电源开关电路向?目号调理电路供电； 通过M-BUS控制线以轮换的方式依次接通各路局部放电传感电路，从而识别局部放电信号所对应局放信号源的位置；再在高频屏蔽信号总线的信号输出端，通过检波脉冲信号的直接传输信号与反射信号的时差进行定位验证，通过直接传输信号与反射信号的幅值评估局部放电信号的幅值； 其中，直接传输信号，是指检波脉冲信号进入高频屏蔽信号总线后直接到达信号输出端的信号，反射信号，是指检波脉冲信号进入高频屏蔽信号总线后先到达高频屏蔽信号总线开路端再经反射到达信号输出端的信号。
8.根据权利要求7所述的基于M-BUS的局部放电监测方法，其特征在于，根据下式评估局部放电信号的幅值:
9.根据权利要求7所述的基于M-BUS的局部放电监测方法，其特征在于，通过M-BUS控制线，使得: -在信号开关电路闭合连通前控制电源开关电路闭合连通，以向局部放电传感电路的?目号调理电路供电； -在关断信号调理电路的电源前先使得信号开关电路关闭。
10.根据权利要求7所述的基于M-BUS的局部放电监测方法，其特征在于，高频屏蔽信号总线的长度小于或等于500米；局部放电传感器包括如下传感器中的任一种或任多种传感器: -特高频传感器； -高频电流传感器； -超声传感器。
【文档编号】G01R31/12GK103713241SQ201310676309
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】胡岳 申请人:胡岳