一种高压开关柜内局部放电检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压开关柜内局部放电检测装置，包括多个非接触式超高频传感器，它具有一个片状设置的电路板，在所述电路板上设置有用于接收局部放电信号的对称天线平面，以及与所述天线平面连接的包络检波电路，生成局部放电产生的超高频信号包络曲线。本发明高压开关柜内局部放电检测装置可安装在户外高压开关柜中，通过接收柜体内局部放电产生的超高频电磁波，实现局部放电检测和模式识别，并可在设备不停电的情况下进行安装，并对设备状况进行实时动态监测，具有极强的抗干扰能力和较高的灵敏度。
【专利说明】—种高压开关柜内局部放电检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力设备在线监测技术，更特定言之，本发明主要涉及一种高压开关柜内局部放电检测装置。
【背景技术】
[0002]高压开关柜是电力系统非常重要的电气设备，其内部绝缘部分的缺陷或劣化、导电连接部分的接触不良都使安全运行受到威胁。根据1989?1992年间全国电力系统6?1kV开关柜事故统计，绝缘和载流引起的故障占总数的40.2%，其中由于绝缘部分的闪络造成的事故占绝缘事故总数的79.0%。由于在事故潜伏期可能产生放电现象，故可以通过对放电的监测得到相关的信息。而目前的局部放电在线监测装置应用于变电站中，在户外环网柜中鲜见应用。同时这些装置均无法在设备不停电的情况下进行安装。
【发明内容】
[0003]本发明专利技术中的局部放电检测装置可安装在户外高压开关柜中，通过接收柜体内局部放电产生的超高频电磁波，实现局部放电检测和模式识别，并可在设备不停电的情况下进行安装，并对设备状况进行实时动态监测，具有极强的抗干扰能力和较高的灵敏度。
[0004]因此，设计一种高压开关柜内局部放电检测装置，包括非接触式超高频传感器，它具有一个电路板，在所述电路板上设置有用于接收局部放电信号的天线布置平面，为了使天线小型化，电路板通常设置成为板状结构或圆形结构；以及与所述天线平面连接的包络检波电路，生成局部放电产生的超高频信号包络曲线给一个信号处理器进行曲线分析和提取特性值。
[0005]在一个实施例中，所述包络检波电路包括:第一信号转换部件，连接所述天线平面并将接收到的局部放电信号能量转换为表示局部放电特性的交流电信号；第二信号转换部件，连接所述第一信号转换部件并将所述交流电信号转换为模拟脉冲信号；信号检测部件，连接所述的第二信号转换部件，用于抽取其中的模拟正弦波信号并提取信号峰值和相位特性值。
[0006]在一个实施例中，所述第一信号转换部件为射频发射机，所述第二信号转换部件为射频接收机。或者所述第一信号转换部件为光信号编码发射机，所述第二信号转换部件为光信号解码接收机。
[0007]在一个实施例中，所述的电路板具有50?200pF的电容值。
[0008]在一个实施例中，所述天线平面检测的局部放电信号带宽频率为500?1500MHz。
[0009]在一个实施例中，所述信号放大器内嵌入贝塞尔型有源带通滤波器，其放大增益为 40dB。
[0010]本发明设计了局部放电检测的一种新方法，在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得以应用，天线具有外界干扰信号少的特点，其电性能与频率大小无关，具有宽频带、圆极化、尺寸小等优点，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大提高电气设备局部放电检测，特别是在线检测的可靠性和灵敏度。用于高压开关柜在线监测有明显的优点，因此这一技术在例如400kV变电站中取得经验。通过已收集的一万多条涵盖所有不同型号的高压设备的数据库，对高压柜体内器件(如CT、PT)、母线连接处、支持绝缘子表面及开断装置，例如熔断器、拉闸开关等进行了试验验证。
[0011]本发明的技术原理是根据当高压电气设备发生局部放电时，放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分，形成电流脉冲并向各个方向传播。对于内部放电，放电电量聚集在接地屏蔽的内表面，因此，如果屏蔽层是连续时无法在外部检测到放电信号。但实际上，屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现破损而导致不连续，这样，高频信号就会传输到设备外层。放电产生的电磁波通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去。
[0012]在一个实施例中，高压开关柜局部放电在线检测技术对开关设备局部放电状况进行检测及定位，通过耦合式传感探测器在被检环网柜设备的金属外壳上进行探测。装置检测由于局部放电而引起的短暂电压脉冲，测出局部放电电压脉冲的幅度峰值。采用多个耦合式探测器可以检测放电点发出的电磁波瞬间脉冲所经过的时间差来确定放电活动的位置，原理是采用比较电磁脉冲分别到达传感探测器所需要的时间。系统指示哪个通道先被触发，进而表明探测器离放电点的电气距离较近。脉冲是以光速或接近光速进行传播的，所以必须能够分辨很小的时间差，通常为μs级。采用比较电磁脉冲抵达不同探测器的时间差异来确定放电点的方法在本质上优于采用比较信号强度来确定放电点的方法，因为电磁波的多次反射可能造成幅值测量结果不正常。
[0013]基于此，本发明实施例的技术效果显而易见，采用的高压开关柜局部放电检测装置具有测量频带宽、抗干扰能力强、工作稳定性好等优点，能很好地满足开关柜局部放电在线监测的要求；装置在超高频传感器中内嵌了阿基米德双臂螺旋天线，具有宽频带、圆极化、尺寸小、效率高及非接触测量等优点，可实现在高压开关柜不停电工作状态下安装；采用检波电路获得得到局部放电产生的超高频信号的包络曲线，再利用数据处理单元提取信号峰值和相位特征量。这种方式大大降低了数据处理和采集的数据量，有效降低了装置本身的复杂程度及其对通信带宽、监控中心处理能力的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1示意性绘示出本发明局部放电检测装置的功能模块化框图；
【具体实施方式】
[0015]参照图1，高压开关柜内局部放电检测装置，包括非接触式超高频传感器，它具有一个呈片状电路板11，在所述电路板上设置有用于接收局部放电信号的成对称设置的天线平面12，以及与所述天线平面12连接的包络检波电路2，生成局部放电产生的超高频信号包络曲线。包络检波电路2包括:第一信号转换部件21，连接所述天线平面并将接收到的局部放电信号能量转换为表示局部放电特性的交流电信号；第二信号转换部件22，连接所述第一信号转换部件并将所述交流电信号转换为模拟脉冲信号；信号检测部件23，连接所述的第二信号转换部件，用于抽取其中的模拟正弦波信号并提取信号峰值和相位特性值。
[0016]在一个实施例中，所述第一信号转换部件21为射频发射机，所述第二信号转换部件22为射频接收机。
[0017]在一个实施例中，所述的电路板11具有50?200pF的电容值。
[0018]在一个实施例中，所述天线平面检测的局部放电信号带宽频率为500?1500MHz。
[0019]在一个实施例中，所述信号放大器内嵌入贝塞尔型有源带通滤波器，其放大增益为 40dB。
【权利要求】
1.一种高压开关柜内局部放电检测装置，其特征在于包括多个非接触式超高频传感器，它具有一个片状设置的电路板，在所述电路板上设置有用于接收局部放电信号的对称天线平面，以及与所述天线平面连接的包络检波电路，生成局部放电产生的超高频信号包络曲线。
2.根据权利要求1所述的高压开关柜内局部放电检测装置，其特征在于:所述包络检波电路包括:第一信号转换部件，连接所述天线平面并将接收到的局部放电信号能量转换为表示局部放电特性的交流电信号；第二信号转换部件，连接所述第一信号转换部件并将所述交流电信号转换为模拟脉冲信号；信号检测部件，连接所述的第二信号转换部件，用于抽取其中的模拟正弦波信号并提取信号峰值和相位特性值。
3.根据权利要求2所述的高压开关柜内局部放电检测装置，其特征在于:所述第一信号转换部件为射频发射机，所述第二信号转换部件为射频接收机。
4.根据权利要求1所述的高压开关柜内局部放电检测装置，其特征在于:所述的电路板具有50?200pF的电容值。
5.根据权利要求2所述的高压开关柜内局部放电检测装置，其特征在于:所述天线平面检测的局部放电信号带宽频率为500?1500MHz。
6.根据权利要求1所述的高压开关柜内局部放电检测装置，其特征在于:所述信号放大器内嵌入贝塞尔型有源带通滤波器，其放大增益为40dB。
【文档编号】G01R31/12GK104166076SQ201410384328
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】马静君, 陈建红, 徐建华, 徐航, 张明昭, 司拴成, 王晔辰, 郑腾飞 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司金华供电公司, 国网浙江兰溪市供电公司