高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，包括高压开关柜体和电源，其特征在于还包括：通过导线依序连接局放监测传感器、信号检测通道切换器、局放信号采集器、综合处理单元和GPRS无线通信模块；GPRS无线通信模块和数据交换机，通过无线电和网络联系的远程接收端。将局部放电检测传感器安装在高压开关柜体的外部或内部，并将检测到的局部放电信号归集到综合处理单元，GPRS无线通信模块和数据交换机通过无线电或网络的发送和传输，将信息传给设备管理人员和技术人员，实现局部放电的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传，解决了高压开关柜局部放电在线监测中现有技术的产品存在的问题。
【专利说明】高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能电网中供电或配电设备在线监测的研究与应用，特别是涉及高压开关柜局部放电信号的监测装置。
【背景技术】
[0002]高压开关柜局部放电是在高压开关柜中有导电电极之间部分绝缘区域产生的放电或火花，或若某区域电场强度超过了绝缘材料的击穿场强，局部放电就可能在该绝缘处发生。局部放电可发生在固体绝缘的气隙中，由于污染或电场不均匀而在绝缘材料表面发生，或发生在液体绝缘中的气泡中，或电极的气体电晕。局部放电辐射能量的方式:电磁辐射，以无线电波、光和热的形式；声波辐射，可听到的或者超声波；臭氧和氮氧化物。局部放电现象说明设备质量恶化并可能造成事故，恶化会越来越严重，以致绝缘不能承受电场，并导致闪络，最终导致严重损坏开关柜中的设施和电网中断。目前，国内外已有多种技术对高压开关柜的局部放电信号进行监测，主要有射频法、脉冲电流法、超声波法与特高频法等。然而，在实际应用中还存在一些问题，主要包括:1、当前监测技术厂家众多，没有统一标准；2、各生产厂家的信号通道、采集装置、数据上传及存储格式各不相同；3、各生产厂家的后台软件对放电量的判定不同，对放电类型的定义也不具有普适性。由此导致监测数据不一致，数据对比分析困难。在现有技术产品中多为孤立检测装置，无法形成包含检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传在线监测综合处理系统。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，将局部放电特高频检测传感器安装在高压开关柜设备本体外部，通常为开关柜观察窗及柜体缝隙附近，并将检测到的局部放电信号归集到综合处理单元，实现局部放电的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传，解决高压开关柜局部放电在线监测中面临的上述问题。
[0004]为达上目的，本实用新型的技术方案为:
[0005]一种高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，包括高压开关柜体和电源，其特征在于还包括:
[0006]设在所述高压开关柜体外部或内部的局放监测传感器；
[0007]输入端通过导线与所述各局放监测传感器信号输出端连接的信号检测通道切换器；
[0008]输入端通过导线与所述信号检测通道切换器信号输出端连接的局放信号采集器；
[0009]输入端通过导线与所述局放信号采集器信号输出端连接的综合处理单元；
[0010]输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的GPRS无线通信模块；
[0011]输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的数据交换机；
[0012]GPRS无线通信模块和数据交换机，通过无线电和网络联系的远程接收端。[0013]所述的局放监测传感器为一个或多个，各局放监测传感器的测量参数不同或相同。
[0014]所述的远程接收端为手机或计算机。
[0015]所述的局放监测传感器是特高频传感器，检测频率在300MHz以上。
[0016]本实用新型的高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，将局部放电检测传感器安装在高压开关柜体的外部或内部，并将检测到的局部放电信号归集到综合处理单元，GPRS无线通信模块和数据交换机通过无线电或网络的发送和传输，将高压开关柜局部放电的信息传给设备管理人员和技术人员，实现局部放电的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传，解决了高压开关柜局部放电在线监测中现有技术的产品存在的问题。并且由于特高频法的检测频率在300MHz以上，可有效避开现场电晕放电及通讯干扰的影响，故在抗干扰能力及检测灵敏度方面明显优于地电波法(检测频率不超过60MHz )，且可通过非进入方式，在开关柜观察窗及柜体缝隙附近检测局放产生的电磁波信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构原理框图；
[0018]图中，局放监测传感器I ;信号检测通道切换器2 ;局放信号采集器3 ;综合处理单元4 ； GPRS无线通信模块5 ;数据交换机6。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。
[0020]图1所示，是本实用新型的结构原理框图，从图中可知，本实用新型包括由局放监测传感器1、信号检测通道切换器2、局放信号采集器3、综合处理单元4和GPRS无线通信模块5,从局放监测传感器I起到GPRS无线通信模块5,上一部分的信号输出端与下一部份的信号输入端通过导线依序连接。其中，综合处理单元4的信号输出端还与数据交换机6的信号输入端通过导线连接；GPRS无线通信模块5和数据交换机6，通过无线电和网络联系的远程接收端。所述的远程接收端为手机或计算机。所述的局放监测传感器I主要是监测电磁辐射信号的特高频传感器，检测频率在介于300MHz与3000MHz之间的射频，安装于高压开关柜柜体外侧，便于安装、观测和维护。通过体外传感原理，实现高压开关柜局部放电的检测和定位，适用于对开关柜的绝缘缺陷进行在线检测和诊断，并可在几秒内得到测试结果，是开展状态监测及故障诊断的有效手段。所述的局放监测传感器根据开关柜的数量及柜体的大小确定，通常采用一柜一只的配置方案。也可为一个或多个，各局放监测传感器的测量参数不同或相同，如测量参数有电磁波辐射信号的。当然，局放监测传感器也可置于高压开关柜内，局部放电的检测和定位更精确；只是安装、观测和维护没那么方便罢了。
[0021]信号检测通道切换器2是将各局放监测传感器产生的多路局部放电检测信号进行选择切换，并将所选信息通过信号线连上传给局部放电信息采集器。
[0022]局放信号采集器3是对输入的检测信息进行识别、编码等预处理，并将处理后的信息上传至综合处理单元。
[0023]综合处理单元4是对局部放电信号采集器上传的信息进行分析诊断、对比及存储，并通过GPRS无线模块5及数据交换机6转发，即将综合处理后的信息通过GPRS无线通信模块5发送到远程接收端；或同时把信息通过数据交换机6接入电力综合数据网。
[0024]GPRS无线通信模块5是利用通用分组无线通信服务技术，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。
[0025]数据交换机6是用于实现局部放电监测数据信息接转的通信设备；通过该数据交换机可以连通电力综合数据网内综合处理单元到远程客户端软件间的通信，以有效地利用数据网内的通信设备和网络资源。
[0026]上述的局放监测传感器1、信号检测通道切换器2、局放信号采集器3、综合处理单元4、GPRS无线通信模块5和数据交换机6均为现有技术和现有技术产品，或由本领域的技术人员根据现有技术和要求容易做出。
[0027]目前，35kV、10 kV金属封闭高压开关柜广泛用于变电站。当高压开关柜内部的电气设备发生局部放电时，放电产生的电磁波将通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去，并发产生暂态电压，通过设备的金属箱外壳而传播至大地。因此，对开关柜内局部放电的检测，既可使用地电波法测量暂态对地电压(简称TEV)，也可使用特高频法直接测量局部放电产生的特高频电磁波信号。由于特高频法的检测频率在300MHz以上，能够有效避开设备现场电晕放电及无线通讯干扰的影响，故在抗干扰能力及检测灵敏度方面明显优于地电波法(检测频率不超过60MHz)，且可通过“非侵入”方式，在开关柜观察窗及柜体缝隙附近实时检测局放产生的电磁波信号。
[0028]本实用新型的工作原理为:
[0029]I)局部放电监测传感器安装于高压开关柜外部或内部，实时监测高压开关柜中对应于内部放电、沿面放电以及电晕放电等局部放电信号；
[0030]2)信号检测通道切换器可对多路检测信号进行切换选择，并将所需的开关柜具体间隔的局放信号上传至局放信号采集器；
[0031]3)通过光纤信号线将局放信号采集器与综合处理单元连接，对检测信号进行预处理，并将处理后信号上传至综合处理单元；
[0032]4)综合处理单元对各局放信号采集器上传的局放信号进行分析诊断、对比及存储，并在第一时间通过GPRS无线模块发送局放预警信号及装置故障信息至设备管理人员
[0033]5)经综合处理单元分析诊断、对比后的局放信号放电类别、谱图信息通过数据数据交换机转发至远程接收端，供技术人员调取查询。
实施例
[0034]1.将局部放电检测传感器安装于高压开关柜柜体外侧，通过体外传感原理检测特高频电磁波信号。特高频传感器检测频带为300MHz?2GHz，可根据需要选用其间的子频段；
[0035]2.在高压开关柜室安装信号检测通道切换器及局放信号采集器，并接入各局部放电检测传感器数据线；
[0036]3.综合处理单元对各采集器上传的局部放电信号进行分析诊断、对比及存储；通过对局部放电信号的分析，可诊断的局部放电类型，包含但不限于金属颗粒、悬浮电位、内部电晕、固体绝缘内部缺陷、固体绝缘表面脏污等典型缺陷产生的局部放电信号。同时，局部放电信号对比包括:局部放电水平对比和纵向对比。具体如下:[0037](I)局部放电水平。在线监测单元提供局放严重程度的判断参考值，根据局部放电水平及纵向比较的变化提供用以判断严重程度的参考依据；
[0038](2)纵向比较。监测装置应具有不同时间段的纵向比较功能，如信号幅值、放电量、脉冲重复频率等参数不同时期内平均值对比功能，在判别局部放电严重程度中提供判断经验值；
[0039]4.综合处理单元对局部放电检测信号的做出初步诊断，并第一时间将设备预警信号及装置故障信息通过GPRS无线通信模块发送设备预警信号至技术人员手机中；预警信号内容包括:预警时间、预警设备名称、在线监测单元测量放电信号的幅值、相位、频谱、放电频次等基本的局部放电表征参数及各种统计特征参数；
[0040]5.技术人员使用专用计算机访问综合处理单元核实确认设备预警信号、装置预警信息，并分析判断，制定相应的应对措施。采取的应对措施包括:现场复测、停电检修等。
[0041]本实用新型与现有技术产品相比，具有以下优点:
[0042](I)配置灵活:信号检测通道切换器可同时采集多路监测传感器信号，实现灵活配置，适应开关柜现场需要。非侵入检测方式，监测传感器可安装于高压开关柜柜体外，不改变设备原有结构及运行方式，实现一次回路与二次回路隔离，不影响电气设备的运行安全；同时安装过程中无须对设备停电；
[0043](2)监测准确:采用特高频局部放电监测技术，抗干扰能力强，可持续检测由局部放电产生的电磁波信号变化，监测功能适应性好，可信度高；同时，可检测、定位并判断H)、颗粒、凸起、松动等开关柜设备缺陷；
[0044](3)维护方便:采用星型拓扑结构的布置方式，确保在对其单个传感器等部件维护时不影响到其它回路的正常运行；
[0045](4)远程诊断:局部放电信号模式能够存储，确保局部放电信号模式的准确性及重复性。通过GPRS无线通信模块及数据交换机及时掌握所测数据，并进行远程维护；
[0046](5)—体化配置:通过传感器、综合处理单元及数据交换机实现从局部放电信号检测、分析诊断、预警及历史数据存储的全过程控制；
[0047](6)现场使用时，操作人员只需将模拟装置放置于开关柜内部，在开关柜表面放置地电波传感器，便可实现对放电量的标定以及放电模式的识别。
【权利要求】
1.一种高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，包括高压开关柜体和电源，其特征在于还包括: 设在所述高压开关柜体外部或内部的局放监测传感器(I); 输入端通过导线与所述各局放监测传感器(I)信号输出端连接的信号检测通道切换器(2)； 输入端通过导线与所述信号检测通道切换器(2)信号输出端连接的局放信号采集器(3)； 输入端通过导线与所述局放信号采集器(3)信号输出端连接的综合处理单元(4); 输入端通过导线与所述综合处理单元(4)信号输出端连接的GPRS无线通信模块(5); 输入端通过导线与所述综合处理单元(5)信号输出端连接的数据交换机(6); GPRS无线通信模块(5 )和数据交换机(6 )，通过无线电和网络联系的远程接收端。
2.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，其特征在于: 所述的局放监测传感器(I)为一个或多个，各局放监测传感器(I)的测量参数不同或相同。
3.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，其特征在于: 所述的远程接收端为手机或计算机。
4.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电信号在线监测综合处理单元，其特征在于: 所述的局放监测传感器(I)是特高频传感器，检测频率在300MHz以上。
【文档编号】G08C17/02GK203479966SQ201320451696
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】张炜, 邓雨荣, 吕泽承, 郭丽娟, 邬蓉蓉, 陶松梅, 梁俊斌 申请人:广西电网公司电力科学研究院