一种配网变压器套管放电定位检测系统及方法与流程

1.本发明属于变压器故障定位技术领域，具体涉及一种配网变压器套管放电定位检测系统及方法。


背景技术：

2.配电变压器作为配电网电能运输的核心设备，在输送、分配和使用过程中发挥着重要的作用。为了避免因配电变压器故障而引发的更大危害，实现配电变压器状态监测与故障预测是减少电网故障、提升电网质量的关键点。变压器套管是特高压、高压输电网络中的关键性绝缘支撑设备，其涵盖了穿墙套管、换流变压器套管、电抗器套管等。作为变压器重要附件之一，变压器套管将变压器内部高、低压引线引到油箱外部，不但起到固定引线作用，同时还作为引线的对地绝缘。变压器出线套管缺陷主要有绝缘受潮、气泡或杂质、局部过热，这些缺陷往往伴随出现局部放电现象。由于其结构紧凑，运行及电磁环境恶劣，局部放电发展迅猛，有可能导致套管运行故障、变压器停运等严重后果。
3.目前，大多变压器局部放电测试研究都只考虑变压器本体的局部放电，而忽略了局部放电发生在变压器套管中的情况。同时，由于变压器结构复杂，区分局部放电的位置，如辨别局部放电发生在变压器油箱还是在变压器套管中，尤其是识别在哪个套管中尤为困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种简单、可靠的配网变压器套管放电定位检测系统及方法。
5.为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
6.一种配网变压器套管放电定位检测系统，包括采集装置、处理器，所述采集装置位于变压器的一侧，且与变压器a、b、c套管位于同一高度，采集装置内部封装有电磁信号传感器、声音传感器，所述电磁信号传感器、声音传感器均与处理器中的放电定位检测模块连接；
7.所述电磁信号传感器、声音传感器分别用于获取电磁波信号、声波信号，并传输给放电定位检测模块；
8.所述放电定位检测模块用于根据采集的电磁波信号与声波信号的时间差确定变压器上放电套管位置。
9.所述电磁信号传感器为局部放电传感器或紫外传感器。
10.所述处理器内部还设置有包络检波处理模块、方波转换模块，所述包络检波处理模块的信号输入端与声音传感器连接，包络检波处理模块的信号输出端通过方波转换模块与放电定位检测模块的信号输入端连接；
11.所述包络检波处理模块用于对声波信号进行包络检波处理，并将检波信号发送至方波转换模块；
12.所述方波转换模块用于将检波信号转换为方波信号后发送至放电定位检测模块。
13.所述处理器为单片机。
14.一种配网变压器套管放电定位检测方法，依次包括以下步骤：
15.步骤a、电磁信号传感器、声音传感器同步获取电磁波信号、声波信号，并传输给放电定位检测模块；
16.步骤b、放电定位检测模块捕获上述两路信号的时间差，并基于时间差确定局部放电信号点；
17.步骤c、放电定位检测模块结合局部放电信号点以及变压器a、b、c套管与采集装置的距离确定哪个套管放电。
18.步骤b中，所述局部放电信号点的计算公式为：
19.h＝δt
·
340
20.上式中，h为局部放电信号点与采集装置的距离，δt为电磁波信号与声波信号的时间差。
21.步骤b中，放电定位检测模块捕获上述两路信号的时间差的方法为：
22.放电定位检测模块捕捉到电磁波信号的上升沿时开启定时器计时，捕捉到声波信号的上升沿时停止定时器计时，并以定时器的累加时间作为电磁波信号与声波信号的时间差。
23.所述处理器内部还设置有包络检波处理模块、方波转换模块，所述包络检波处理模块的信号输入端与声音传感器连接，包络检波处理模块的信号输出端通过方波转换模块与放电定位检测模块的信号输入端连接；
24.所述步骤a包括：电磁信号传感器、声音传感器同步获取电磁波信号、声波信号，并传输给包络检波处理模块，随后包络检波处理模块对电磁波信号、声波信号进行包络检波处理，并将检波信号发送至方波转换模块，接着方波转换模块将检波信号转换为方波信号后发送至放电定位检测模块。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
26.1、本发明一种配网变压器套管放电定位检测系统包括采集装置、处理器，采集装置位于变压器的一侧，且与变压器a、b、c套管位于同一高度，采集装置内部封装有电磁信号传感器、声音传感器，电磁信号传感器、声音传感器均与处理器中的放电定位检测模块连接，该系统运行时，电磁信号传感器、声音传感器同步获取电磁波信号、声波信号，并传输给放电定位检测模块，随后放电定位检测模块捕获上述两路信号的时间差，并基于时间差确定局部放电信号点，接着放电定位检测模块结合局部放电信号点以及变压器a、b、c套管与采集装置的距离确定哪个套管放电，此时完成变压器上放电套管的定位，该系统利用电磁波信号与声波信号在传输速度上具有巨大差异这一特性，基于同步采集的上述两路信号的时间差确定局部放电信号点，从而能够定位到放电套管。因此，本发明实现了变压器放电套管的定位检测，简单、可靠。
27.2、本发明一种配网变压器套管放电定位检测系统中处理器内部还设置有包络检波处理模块、方波转换模块，包络检波处理模块用于对声波信号进行包络检波处理，并将检波信号发送至方波转换模块，方波转换模块用于将检波信号转换为方波信号后发送至放电定位检测模块，该设计使得处理器直接采用单片机的输入捕获功能即能完成定位检测，无
需使用高速采集卡，有效降低了成本。因此，本发明成本较低。
附图说明
28.图1为本发明的布置结构示意图。
29.图2为本发明的控制结构示意图。
30.图中，采集装置1、电磁信号传感器11、声音传感器12、处理器2、放电定位检测模块21、包络检波处理模块22、方波转换模块23。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
32.参见图1、图2，一种配网变压器套管放电定位检测系统，包括采集装置1、处理器2，所述采集装置1位于变压器的一侧，且与变压器a、b、c套管位于同一高度，采集装置1内部封装有电磁信号传感器11、声音传感器12，所述电磁信号传感器11、声音传感器12均与处理器2中的放电定位检测模块21连接；
33.所述电磁信号传感器11、声音传感器12分别用于获取电磁波信号、声波信号，并传输给放电定位检测模块21；
34.所述放电定位检测模块21用于根据采集的电磁波信号与声波信号的时间差确定变压器上放电套管位置。
35.所述电磁信号传感器11为局部放电传感器或紫外传感器。
36.所述处理器2内部还设置有包络检波处理模块22、方波转换模块23，所述包络检波处理模块22的信号输入端与声音传感器12连接，包络检波处理模块22的信号输出端通过方波转换模块23与放电定位检测模块21的信号输入端连接；
37.所述包络检波处理模块22用于对电磁波信号、声波信号进行包络检波处理，并将检波信号发送至方波转换模块23；
38.所述方波转换模块23用于将检波信号转换为方波信号后发送至放电定位检测模块21。
39.所述处理器2为单片机。
40.一种配网变压器套管放电定位检测方法，依次包括以下步骤：
41.步骤a、电磁信号传感器11、声音传感器12同步获取电磁波信号、声波信号，并传输给放电定位检测模块21；
42.步骤b、放电定位检测模块21捕获上述两路信号的时间差，并基于时间差确定局部放电信号点；
43.步骤c、放电定位检测模块21结合局部放电信号点以及变压器a、b、c套管与采集装置1的距离确定哪个套管放电。
44.步骤b中，所述局部放电信号点的计算公式为：
45.h＝δt
·
340
46.上式中，h为局部放电信号点与采集装置的距离，δt为电磁波信号与声波信号的时间差。
47.步骤b中，放电定位检测模块21捕获上述两路信号的时间差的方法为：
48.放电定位检测模块21捕捉到电磁波信号的上升沿时开启定时器计时，捕捉到声波信号的上升沿时停止定时器计时，并以定时器的累加时间作为电磁波信号与声波信号的时间差。
49.所述处理器2内部还设置有包络检波处理模块22、方波转换模块23，所述包络检波处理模块22的信号输入端与声音传感器12连接，包络检波处理模块22的信号输出端通过方波转换模块23与放电定位检测模块21的信号输入端连接；
50.所述步骤a包括：电磁信号传感器11、声音传感器12同步获取电磁波信号、声波信号，并传输给包络检波处理模块22，随后包络检波处理模块22对电磁波信号、声波信号进行包络检波处理，并将检波信号发送至方波转换模块23，接着方波转换模块23将检波信号转换为方波信号后发送至放电定位检测模块21。
51.本发明的原理说明如下：
52.本发明提供了一种配网变压器套管放电定位检测系统，根据声音跟局放信号、紫外灯的传输速度不一样定位局放对象。一般声波在空气中的传输速度是340m/s，电磁波信号一般为300000km/s，根据捕获2个信号的时间的前后时间差就可以定位到放电点。
53.实施例1：
54.参见图1、图2，一种配网变压器套管放电定位检测系统，包括采集装置1、处理器2，所述采集装置1位于变压器的一侧，且与变压器a、b、c套管位于同一高度，采集装置1内部封装有电磁信号传感器11、声音传感器12，所述电磁信号传感器11为局部放电传感器，所述处理器2为单片机，处理器2的内部设置有放电定位检测模块21、包络检波处理模块22、方波转换模块23，所述包络检波处理模块22的信号输入端与电磁信号传感器11、声音传感器12连接，包络检波处理模块22的信号输出端通过方波转换模块23与放电定位检测模块21的信号输入端连接。
55.上述配网变压器套管放电定位检测方法，依次按照以下步骤进行：
56.1、电磁信号传感器11、声音传感器12同步获取局部放电信号、声波信号，并传输给包络检波处理模块22，随后包络检波处理模块22对局部放电信号、声波信号进行包络检波处理，并将检波信号发送至方波转换模块23，接着方波转换模块23将检波信号转换为方波信号后发送至放电定位检测模块21。
57.2、放电定位检测模块21捕捉到电磁波信号的上升沿时开启定时器计时，捕捉到声波信号的上升沿时停止定时器计时，并以定时器的累加时间作为电磁波信号与声波信号的时间差。
58.3、放电定位检测模块21基于时间差确定局部放电信号点：
59.h＝δt
·
340
60.上式中，h为局部放电信号点与采集装置的距离，δt为电磁波信号与声波信号的时间差。
61.3、放电定位检测模块21结合局部放电信号点以及变压器a、b、c套管与采集装置1的距离确定哪个套管放电。
62.实施例2：
63.与实施例1的不同之处在于：
64.所述电磁信号传感器11为紫外传感器。
65.所述步骤1具体为：电磁信号传感器11、声音传感器12同步获取紫外波信号、声波信号，并传输给包络检波处理模块22，随后包络检波处理模块22对声波信号进行包络检波处理，并将检波信号发送至方波转换模块23，接着方波转换模块23将检波信号转换为方波信号、并基于调理电路将紫外信号转换为方波信号后发送至放电定位检测模块21。