專利名稱：基于局部放電監(jiān)測的電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本專利涉及電力設備在線監(jiān)測技術領域，尤其是一種用于在線監(jiān)測電壓等級為 35kV以下變電站的電容器的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
在現代電力工業(yè)中，為了減少線路損耗，提高功率因數和穩(wěn)定線路末端電壓，城鄉(xiāng)電力網和用電較多的工業(yè)企業(yè)的變電所都設有大量的補償電容器。并聯電容器在系統(tǒng)中的裝設量可達到裝機總容量的一半左右。因此并聯電容器的安全運行對于整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、正常供電起著至關重要的作用。相關統(tǒng)計表明，電力設備運行中的70%左右的故障是由絕緣故障引起的，為確保運行安全，須對設備進行檢修。長期以來，傳統(tǒng)的停電預防性試驗一直作為對電容設備進行故障檢測的主要手段，已有的電力電容器在線診斷技術則集中于對電容量、介質損耗角等的測量。停電狀態(tài)下進行的實驗通常有電壓低、周期長的特點，結果不能十分真實地反映設備的故障狀況，而且無論是可以觀測到的故障現象還是測量所得的電容量的變化和介質損耗角的變化都是故障積累到一定程度以后，產生的滯后的結果。常規(guī)停電預防試驗會使電力部門的正常運轉受到影響，造成不必要的浪費。有專家對電力電容器常見故障做了現場運行和診斷實踐統(tǒng)計，除外部連接不良外，認為內部故障主要包括受潮、絕緣老化、支架放電、漏油、連接片脫焊、浸漬不良等集中類型。由若干種故障原因分析匯總，可知故障初期通常會伴隨局部放電現象發(fā)生。因此認為局部放電現象是電力電容器普遍事故的初征兆。采用直接對放電現象的監(jiān)測，能夠更早，更及時的發(fā)現和防范事故的發(fā)生，更符合在線要求。局部放電電檢測法是根據局部放電時引起電極間電荷的轉移和短持續(xù)時間的放電脈沖產生的高頻電磁信號而產生的。常見的電檢測方法有脈沖電流法、無線電干擾電壓法和超高頻檢測法等。脈沖電流法靈敏度高，但極容易受干擾；超高頻檢測法抗干擾性強， 可有效地實現噪聲抑制；無線電干擾電壓法常用射頻傳感器檢測放電，故又叫射頻檢測法， 采用羅氏線圈傳感器抗干擾性強、在高頻信號下鐵耗小、線性度高且測試頻帶較寬，檢測設備不改變電力系統(tǒng)的運行方式。非電量檢測法則是基于局部放電時產生聲波、發(fā)光、發(fā)熱以及出現新的生成物而產生的局部放電檢測技術，包括光測法、聲測法、紅外熱測法、油色譜分析法等。聲測法在復雜設備放電源定位方面有獨到的優(yōu)點，對電磁干擾不敏感，但聲波在傳播途徑中衰減、畸變嚴重，聲測法基本不能反映放電量的大小，這使得實際中一般不獨立使用聲測法而將聲測法和電測法結合起來使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過集合局部放電電檢測法和聲檢測法兩種檢測方法的優(yōu)勢，提出了一種局部放電聲電聯合檢測的系統(tǒng)，即射頻檢測法與超聲波檢測法相結合。主要將射頻檢測法應用于局放在線檢測，超聲波檢測則作為主要的輔助測量手段用于定性判斷局放信號的有
3無，以及結合電脈沖信號或直接利用超聲信號對局放源進行物理定位。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的高壓電力電容器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，基本構成包括前置傳感和放大單元、信號處理單元、AD轉換單元、控制處理和顯示單元，以及遠程監(jiān)控計算機?？刂铺幚砗惋@示單元里又包含主板指令控制、DSP信號處理、信號發(fā)送、報警等單元?？刂铺幚砗惋@示單元負責整個系統(tǒng)的協(xié)調與管理。所述的前置傳感和放大單元包括接于整個電容設備的接地線(因為整個電容設備電位最低處位于它的接地線或末屏上，因此，表面放電或內部放電大多信號都應該通過該地線游走)的羅可夫斯基線圈傳感器、緊帖在電容器外壁上的四個超聲波傳感器，射頻放大器和超聲放大器。射頻傳感器和超聲波傳感器分別與射頻放大器和超聲波放大器相連接以輸出射頻傳感信號和超聲波傳感信號，射頻放大器對接收到的射頻傳感信號進行脈沖展寬和對數放大并輸出至前端信號處理單元，超聲放大器對接收到的超聲傳感信號進行 100倍或1000倍放大并輸出至前端信號處理單元。信號處理單位對前級經放大器放大后的射頻信號和超聲信號進行信號分配并傳感器識別后輸出至AD采集單元。由AD采集單元輸出至控制處理和顯示單元作數據處理分析?？刂铺幚砗惋@示單元有專業(yè)的軟件對數據進行處理。得到放電信號的持續(xù)時間、幅值、 發(fā)生時刻、頻譜，放電強度等特征參數。與數據庫中的規(guī)范頻譜分析數據進行比較，當超出預設的參數閾值時，將會由報警單元發(fā)出聲光顯示?？刂铺幚砗惋@示單元處理后的全部數據通過GPRS通信網絡發(fā)送給遠程監(jiān)控計算機和技術人員做數據存儲、進一步診斷、決策和控制。本發(fā)明集合了射頻檢測法和超聲波檢測法的優(yōu)勢，對電容器故障的初征兆局部放電現象在線監(jiān)測，同時還及時診斷和發(fā)出報警信號，保證了電力系統(tǒng)的供電安全可靠。


圖1為本發(fā)明的原理示意圖；
具體實施例方式如圖1所示，高壓電力電容器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，傳感器包括電容器接地端接有的羅可夫斯基線圈傳感器和電容器外壁上緊貼的4個超聲波傳感器，還有包括前置放大單元、信號處理單元、AD轉換單元以及控制處理和顯示單元。還包括一個遠程監(jiān)控計算機。關于羅可夫斯基傳感線圈。把一個空芯的螺線管線圈的兩頭對接并環(huán)繞在一個載流導體上，就構成一個羅可夫斯基線圈。由于測量端子接地引出線上的對地電位很低，電容器任何部位的閃絡放電信號都會通過它流向大地。將羅可夫斯基線圈繞制在此接地線上， 可以準確測量放電信號。羅可夫斯基線圈的頻率響應較寬(最高測量頻率可達30MHZ)，適于在線采集各種高壓設備的放電信號。射頻放大器對接收到的射頻傳感信號進行脈沖展寬和對數放大輸出至信號處理單元、超聲波放大器對接收到的超聲傳感信號進行100倍或1000倍放大輸出至信號處理單兀。
信號處理單位對前級經放大器放大后的射頻信號和超聲信號進行信號分配并傳感器識別后輸出至AD采集單元。以上各部分電路均可選用標準的集成電路芯片。經過一系列的濾波、跟隨、AD轉換后，送入控制處理和顯示單元進行數據分析處理。由于局部放電信號比較微弱，而現場干擾信號卻非常的強，因此必須對監(jiān)測的數據進行數據處理?；跁r空濾波的局部放電數據預處理方法可以大大提高信噪比，而且無需預定義濾波器系數；ADT算法則克服了小波消噪算法中小波基難以選取的問題，完全基于信號局部特征進行自適應的處理，具有很好的自適應能力，并可進一步的抑制噪聲干擾。將二種方法結合起來的軟件用于對局部放電信號進行提取與頻譜分析，得到放電信號的持續(xù)時間、幅值、發(fā)生時刻、頻譜，放電強度等特征參數。由于干擾、內部和外部放電信號頻率差異較大，與數據庫中的規(guī)范頻譜分析數據進行比較，可判定是否電容器放電，放電強度如何。電力電容器在線監(jiān)測局部放電的主要內容包括1.測量記錄電容器局部放電的起始電壓和熄滅電壓2.測量記錄電容器在規(guī)定電壓下局部放電量的大小，發(fā)生時間。 3.與規(guī)定預設的標準比較檢查電容器在規(guī)定電壓下是否發(fā)生規(guī)定值的局部放電。4.與數據庫中的規(guī)范頻譜分析數據進行比較，當超出預設的參數閾值時，將會由控制處理和顯示單元中的報警單元發(fā)出聲光顯示。所說的報警裝置由聲光顯示器等構成。由控制處理和顯示單元對數據進行計算分析后，將計算所得的各電容器單元的參數與投運之前的原始參數進行逐一比對，并對照預先設定的允許偏離閥值，判斷電容器單元是否存在故障。每次數據處理的結果均可存儲、顯示。最后，判定的故障信號送到報警裝置，由報警裝置發(fā)出聲光顯
7J\ ο控制處理和顯示單元將所有運行數據通過GPRS通信網絡發(fā)送至遠程監(jiān)控計算機，供進一步故障診斷分析和數據存儲用。系統(tǒng)發(fā)生報警的同時通過GPRS通信將故障信息以手機短信方式發(fā)送到技術人員的手機上，以確保對故障的及時維修。
權利要求
1.一種基于局部放電監(jiān)測的電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干個傳感器、放大單元以及信號處理單元、AD轉換單元、控制處理和顯示單元。若干個傳感器將傳感信號分別輸出至放大單元、信號處理單元、AD轉換單元，控制處理和顯示單元負責協(xié)調整個系統(tǒng)的工作。所有信號數據經控制處理和顯示單元后均發(fā)送到遠程監(jiān)控計算機。
2.根據權利要求1所述的基于局部放電監(jiān)測的電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的傳感器包括射頻傳感器和超聲波傳感器，其中射頻傳感器采用羅可夫斯基線圈傳感器， 接于電容器的接地端(或末屏)位置；超聲波傳感器的數量為4個，分別緊貼在電容器外壁。放大單元中，射頻放大器對接收到的射頻傳感信號進行脈沖展寬和對數放大并輸出至前端信號處理單元，超聲放大器對接收到的超聲傳感信號進行100倍或1000倍放大并輸出至前端信號處理單元。
3.根據權利要求1所述的基于局部放電監(jiān)測的電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是控制處理和顯示單元里又包含主板指令控制、DSP信號處理、信號發(fā)送、報警等單元。
4.根據權利要求1和3所述的基于局部放電監(jiān)測的電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是 控制處理和顯示單元中應設有基于ADT算法的軟件對局部放電信號進行處理，同時還應設有存儲器對信號進行存儲；信號發(fā)送單元能將全部運行數據實時發(fā)送至遠程監(jiān)控計算機， 所述遠程監(jiān)控計算機設有專用在線監(jiān)測數據分析軟件；報警單元包括顯示屏或聲光顯示ο
5.根據權利要求1所述的基于局部放電監(jiān)測的電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是各個單元之間的信號傳輸媒介均是帶屏蔽的同軸電纜，與遠程監(jiān)控計算機之間的傳輸通過GPRS 通信網絡。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電容器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干個傳感器、放大器以及信號處理單元、AD轉換單元、控制處理和顯示單元，將傳感信號做一系列的放大、濾波、跟隨、AD轉換、數據分析和處理并存儲，檢測出電容器故障時會啟動自動報警，同時所有運行數據都將發(fā)送至遠程監(jiān)控計算機。本發(fā)明從局部放電的監(jiān)測入手，集合了局部放電電檢測法和聲檢測法兩種檢測方法的優(yōu)勢，提出了一種局部放電聲電聯合檢測的系統(tǒng)，可以連續(xù)監(jiān)測電容器運行工況，及時診斷早期異常，保證了電力系統(tǒng)的供電安全可靠。
文檔編號G01R31/12GK102353881SQ20111019317
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2011年7月12日
發(fā)明者劉國海, 葉小松, 吳振飛, 廖志凌, 梅從立, 邢鳴 申請人:江蘇鎮(zhèn)安電力設備有限公司