一种高压开关柜局部放电在线监测装置的制作方法

本发明属于高压配电技术领域，具体的，涉及一种高压开关柜局部放电在线监测装置。

背景技术：

高压开关柜作为电力系统配电网络的重要基础单元，其运行情况影响着整个电力系统的可靠性，因此保证其稳定可靠运行十分重要。据近年来统计发现，高压开关柜事故主要是由于绝缘故障导致的，局部放电作为设备出现绝缘故障前的征兆，高压开关柜的局部放电监测能及时发现开关柜的绝缘故障，进而减少高压开关柜的故障事故。目前对高压开关柜局放测量，大多采用暂态地电压测量、超声测量和超高频测量等方法，并且一般都是柜外测量，而高压开关柜运行现场干扰源较多，会使测量结果受到一定的干扰，另外柜外测量时，接收信号的效果相对柜内也较差，测量参数相对单一也会导致测量结果准确性不高。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种高压开关柜局部放电在线监测装置，该监测装置分别从柜内和柜外同时测量局放信号，一方面提高了测量结果的可靠性，另一方面采用复合式TEV-AE传感器，在安装方面更为方便，并且克服了单一信号测量的不足，在多种信号综合分析基础上，使高压开关柜局放情况的判别更为准确。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种高压开关柜局部放电在线监测装置，其特征在于：包括装置主机、数据采集卡、报警模块、无线通讯模块、复合式TEV-AE传感器、内置UHF传感器、外置UHF传感器、滤波器、放大器、检波器、电子显示屏和同轴电缆。复合式TEV-AE传感器通过放大器和同轴电缆与数据采集卡相连，内置、外置UHF传感器分别通过滤波器、放大器、检波器以及同轴电缆与数据采集卡相连，数据采集卡与装置主机相连，报警模块、无线通讯模块、电子显示屏与装置主机相连。

所述的装置主机采用高性能CPU的嵌入式工控机，采用因特尔酷睿i5及以上处理器，主频为2.7GHz及以上。

所述的数据采集卡为HS6DIFF-200高速数据采集卡，符合USB3.0接口标准，具有4路同步模拟量输入通道，4通道同步采样频率可达50MS/s，采用BNC插座连接器分别与传感器连接，采用带屏蔽的4线USB电缆与装置主机连接。数据采集卡采集复合式TEV-AE传感器、内置UHF传感器和外置UHF传感器变换后的局放信号，并传输到装置主机。

所述的报警模块为蜂鸣报警器。若装置主机检测到局放程度超标，则报警模块接收装置主机指令发出蜂鸣警报声。

所述的无线通讯模块为DW-M1F无线数据收发器，采用金属外壳，抗电磁干扰能力强，非常适合远距离数据传输，接口支持RS232和RS485串行接口传输标准。无线通讯模块与装置主机相连。

所述复合式TEV-AE传感器型号为TWTA-01，其内部集成了TEV信号检测器和超声信号检测器，能够方便的实现对局放信号的检测和定位。复合式TEV-AE传感器通过滤波器和同轴电缆与数据采集卡相连。

所述的内置UHF传感器采用蝶形天线，其具有体积小、宽频特性以及平面结构和稳定的特点，非常适合放置在高压开关柜狭小的内部空间里。内置UHF传感器依次通过滤波器、放大器、检波器与数据采集卡相连。

所述的外置UHF传感器采用阿基米德螺旋天线，其具有宽频带，尺寸小，效率高的特性，适合用于较为封闭式组合电器的局放特高频检测。外置UHF传感器依次通过滤波器、放大器、检波器与数据采集卡相连。

所述的滤波器为微带带通滤波器，可通过500MHz～1500MHz信号。

所述的放大器具有传输频率高、噪声低、增益高等优点，工作频率能满足400MHz～3GHz，放大增益达到20dB及以上。

所述的检波器为高灵敏度零偏置肖特基二极管包络检波器，主要由二极管和RC低通滤波器组成，能将局放产生的高频电磁波输出为频率较低脉冲包络。

所述的同轴电缆为RG316射频线，特性阻抗为50Ω。

所述的电子显示屏为6英寸液晶彩色显示屏，与装置主机通过液晶排线相连，当检测到开关柜局部放电产生时，在电子屏上输出提示信息。

本实用新型的积极效果：(1)通过内置、外置传感器同时测量放电信号，提高了局放信号捕获的可靠性，避免监测中漏检现象。(2)采用复合式传感器安装更为方便，并克服单一传感器只对特定信号敏感的不足，同时利用同轴电缆传输，抗干扰能力更强。(3)装置主机同步采集4个通道信号，采用两通道以上报警统计报警方法，避免误报警和漏报警，提高了开关柜局部放电判别准确性。

附图说明

图1为本实例一种高压开关柜在线监测装置连接示意图。

其中，1.装置主机，2.数据采集卡，3.报警模块，4.无线通讯模块，5.复合式TEV-AE传感器，6.内置UHF传感器，7.外置UHF传感器，8.放大器，9.滤波器，10.检波器，11.电子显示屏，12.同轴电缆。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种高压开关柜局部放电在线监测装置，通过安装在开关柜表面的复合式TEV-AE传感器、内置和外置的UHF传感器分别采集局放产生的暂态地电压信号、超声信号以及特高频电磁波信号，经同轴电缆进入放大器然后送入数据采集卡中，或沿着同轴电缆依次经过滤波器、放大器、检波器间接送入采集卡中，采集卡将采集到的各种局放信号传输给装置主机，装置主机处理收集到的信号，计算出局放的程度以及判断出局放的位置，若局放程度超过预设的值，装置主机发送指令给报警模块，报警模块发出蜂鸣警告声，并在电子屏上输出提示信息，且通过无线通讯模块通知运维人员进行检修。

如图1所示，本实用新型的装置包括：装置主机1、数据采集卡2、报警模块3、无线通讯模块4、复合式TEV-AE传感器5、内置UHF传感器6、外置UHF传感器7、放大器8、滤波器9、检波器10、电子显示屏11、同轴电缆12。

所述复合式TEV-AE传感器型号为TWTA-01，其内部集成了TEV信号检测器和超声信号检测器，能够方便的实现对局放的检测和定位。复合式TEV-AE传感器检测高压开关柜局放产生的暂态地电压信号与超声信号，沿着同轴电缆经放大器降噪放大后直接送入数据采集卡。

所述的内置UHF传感器采用蝶形天线，其具有体积小、宽频特性以及平面结构和稳定的特点，非常适合放置在高压开关柜狭小的内部空间里。内置UHF传感器检测高压开柜内侧的局放超高频信号，沿着同轴电缆依次通过滤波器、放大器、检波器送入数据采集卡。

所述的外置UHF传感器采用阿基米德螺旋天线，其具有宽频带，尺寸小，效率高的特性，适合用于较为封闭式组合电器的局放特高频检测。外置UHF传感器检测高压开关柜外侧的超局放高频信号，沿着同轴电缆依次通过滤波器、放大器、检波器送入数据采集卡相连。

所述的滤波器为微带带通滤波器，可通过500MHz～1500MHz信号。

所述的放大器具有传输频率高、噪声低、增益高等优点，工作频率能满足400MHz～3GHz，放大增益达到20dB及以上。

所述的检波器为高灵敏度零偏置肖特基二极管包络检波器，主要由二极管和RC低通滤波器组成，能将局放产生的高频电磁波输出为频率较低脉冲包络，使采样频率为50MS/s的数据采集卡能检测到UHF频段局部放电信号。

所述的数据采集卡为HS6DIFF-200高速数据采集卡，具有4路同步模拟量输入通道，4通道同步采样频率可达50MS/s，模拟量采用BNC插座连接器分别与传感器连接，采用USB3.0标准与装置主机连接。据采集卡将采集到的各种局放信号传输给装置主机。

所述的装置主机采用高性能CPU嵌入式工控机，采用因特尔酷睿i5及以上处理器，主频为2.7GHz及以上。装置主机采用外部触发模式控制HS6DIFF-200采集卡，当传感器输出模拟量大于预先设置阈值则启动高速数据采集过程，然后对比四个输入通道采集信号的幅值和尖峰出现位置，若有两个以上通道出现超出阈值超标即判别为发生局部放电；根据放电信号幅值和频率统计结果计算高压开关柜发生局放的严重程度，确认发生局部放电后可以在电子显示屏上显示结果，并利用报警模块输出报警信号。

所述的报警模块为蜂鸣报警器。若装置主机检测到局放程度超标，则报警模块接收装置主机指令发出蜂鸣警报声。

所述的无线通讯模块为DW-M1F无线数据收发器，采用金属外壳，抗电磁干扰能力强，非常适合远距离数据传输，接口支持RS232和RS485串行接口传输标准。若装置主机检测到局放程度超标，则通过无线通讯模块告知运维人员进行维修。

所述的同轴电缆为RG316射频线，特性阻抗为50Ω。

所述的电子显示屏为6英寸液晶彩色显示屏，与装置主机通过液晶排线相连，检测到开关柜局放超标时在屏幕上给出警示信息，告知值班人员安排维修。