10kV开关柜局部放电实时在线监测方法及装置与流程

本发明涉及电力输送安全技术领域，确切的说是涉及一种10kv开关柜局部放电实时在线监测方法。

背景技术：

开关柜是电力输送系统中的重要的控制设备，广泛应用于各个变电站、开闭所，一旦失效，必将引起局部甚至全部电网的停电，造成巨大的经济损失。随着社会对电力的需求越来越大，保证电力设备的安全运行显得尤为重要。由于开关柜绝缘设备在制作过程中会产生气泡或杂质，开关柜内部存在高压导体尖刺、金属颗粒群以及设备制造安装缺陷等会引起电场和电介质的不均匀，在交变的电场作用下，电场强度较高的地方就会发生放电现象。正常情况下，局部放电的能量很小，不会影响开关柜设备的绝缘性能，但是持续的局部放电会形成一系列的电脉冲，在放电点的介质上产生很高的温度，使绝缘设备的介电性能劣化，最终致使绝缘击穿和闪络，导致更严重的电弧短路事故，造成不可估量的经济损失。现有的巡检式局放测试仪探测范围有限，周期性的停电检修又常常因为种种原因不能按时进行，导致开关柜内的故障不能及时排除，严重威胁供电安全，因此开发一套开关柜局部放电在线监测系统非常有必要。

技术实现要素：

本发明的一个目的是：提供一种10kv开关柜局部放电实时在线监测方法，以解决现有技术存在的问题。

本发明10kv开关柜局部放电实时在线监测方法的技术方案是：一种10kv开关柜局部放电实时在线监测方法，其首先在开关柜外安装宽带超声波传感器，该宽带超声波传感器可以接受到开关柜内局部放电产生的超声波并将其转换为电信号；第二步通过三级放大电路对电信号进行放大，使其得到40db/60db/80db的增益，从而将微弱的超声波局部放电特征从复杂的背景环境中提取出来；第三步通过数据处理模块对电信号进行数据处理，形成可供工作人员读取的波形数据；第四步通过无线网络将处理后的数据上传至监控平台，监控平台通过数据接收机将接收到的数据实时显示在屏幕上，供工作人员实时监测。

所述的三级放大电路包括80db放大电路、60db放大电路和40db放大电路，宽带超声波传感器产生的电信号首先使用80db放大电路对电信号进行放大，若经过80db放大电路后的电信号测量值小于28db，则对该部分电信号使用60db放大电路进行第二级放大，若经60db放大电路后的电信号测量值小于42db，则对该部分电信号使用40db放大电路进行第三级放大，若经60db放大电路后的电信号测量值不小于28db，则将该部分电信号转入80db放大电路再次进行放大处理，若经过40db放大电路三级放大后的电信号测量值不小于42db，则将该部分电信号转入60db放大电路中再次放大处理。

所述数据处理模块为fpga+dsp处理模块。

所述无线网络为zigbee无线自组网。

本发明还同时提供了一种10kv开关柜局部放电实时在线监测装置，该10kv开关柜局部放电实时在线监测装置的技术方案是：

一种10kv开关柜局部放电实时在线监测装置，包括

宽带超声波传感器，用于拾取到开关柜内局部放电产生的超声波并将其转换为电信号；

三级放大电路，用于对电信号进行放大，使其产生40db/60db/80db的增益；

数据处理模块，用于对放大后的电信号进行数据处理，形成可供工作人员读取的波形数据；

无线发送模块，用于将处理后的波形数据上传至监控平台；以及

监控平台，其通过数据接收机将波形数据显示在屏幕上，供工作人员分析判断。

本发明利用宽带超声波传感器拾取开关柜等设备局部放电产生的超声波并将其转换为电信号，将电信号经过放大分析处理后可以得到设备局部放电信息的各种特征量，通过分析这些特征量，就可以有效地对开关柜内介质的绝缘缺陷情况进行实时监测和判断，从而可以有效的解决现有技术中巡检式局部放电测试仪探测范围有限，周期性的停电检修无法按时进行的问题，保证了开关柜的正常运行。

附图说明

图1为本发明10kv开关柜局部放电实时在线监测方法的原理图。

图2为图1中三级放大电路的逻辑流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的10kv开关柜局部放电实时在线监测方法，其首先在开关柜外安装宽带超声波传感器，该宽带超声波传感器可以接受到开关柜内局部放电产生的超声波并将其转换为电信号；第二步通过三级放大电路对电信号进行放大，使其得到40db/60db/80db的增益，从而将微弱的超声波局部放电特征从复杂的背景环境中提取出来；第三步通过数据处理模块对电信号进行数据处理，形成可供工作人员读取的波形数据；第四步通过无线网络将处理后的数据上传至数据接收机；最后通过数据接收显示模块将接收到的数据实时显示在屏幕上，供工作人员实时监测。

进一步优化方案如图2所示，其中的三级放大电路包括80db放大电路、60db放大电路和40db放大电路，宽带超声波传感器产生的电信号首先使用80db放大电路对电信号进行放大，若经过80db放大电路后的电信号测量值小于28db，则对该部分电信号使用60db放大电路进行第二级放大，若经60db放大电路后的电信号测量值小于42db，则对该部分电信号使用40db放大电路进行第三级放大，若经60db放大电路后的电信号测量值不小于28db，则将该部分电信号转入80db放大电路再次进行放大处理，若经过40db放大电路三级放大后的电信号测量值不小于42db，则将该部分电信号转入60db放大电路中再次放大处理。

进一步的优化方案是，上述的数据处理模块采用fpga+dsp处理模块；上述的无线网络采用zigbee无线自组网。

本发明的工作原理是：当开关柜内部产生局部放电现象时，放电区域内分子间剧烈撞击，以及介质内放电发热会导致体积改变，都会产生频率大于20khz脉冲超声波，因而可将局部放电源看作点脉冲声源，遵循机械波的传播规律，声波以球面波的形式向四周传播，在不同介质中传播速度不同，不同介质交界处会产生反射和折射现象。在开关柜等设备外部安装宽带超声波传感器，可将超声波信号转换为电信号，然后数据处理处理，得到表征设备局部放电信息的各种特征量，通过分析这些特征量，就可以有效地对介质的绝缘缺陷情况进行判断。

本发明同时还提供了一种10kv开关柜局部放电实时在线监测装置，如图1所示，其包括宽带超声波传感器，用于拾取到开关柜内局部放电产生的超声波并将其转换为电信号；三级放大电路，用于对电信号进行放大，使其产生40db/60db/80db的增益；数据处理模块，用于对放大后的电信号进行数据处理，形成可供工作人员读取的波形数据；无线发送模块，用于将处理后的波形数据上传至监控平台；以及监控平台，其通过数据接收机将波形数据显示在屏幕上，供工作人员分析判断。

需要说明的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。