本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的10KV、35KV高壓開關(guān)柜成套設(shè)備，是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備，它的可靠運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量以及供電的可靠性。由于存在電、熱、化學(xué)等因素的影響，電氣設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中必然存在絕緣劣化現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)局部放電。局部放電事故的不斷蔓延和發(fā)展，就會(huì)引起絕緣的損傷，如果任其發(fā)展最終將會(huì)導(dǎo)致絕緣喪失介電性能，造成嚴(yán)重的事故，破壞系統(tǒng)的安全穩(wěn)定能力。根據(jù)1998年-2002年間全國(guó)電力系統(tǒng)6-10KV開關(guān)柜事故統(tǒng)計(jì)，開關(guān)柜及爆炸事故時(shí)有發(fā)生，而其中絕緣和載流部分引起的故障占總數(shù)的40.2％，絕緣部分的閃絡(luò)造成的事故占絕緣事故總數(shù)的79％，因此對(duì)高壓開關(guān)柜局部放電的研究和監(jiān)測(cè)具有重要的意義。

對(duì)于高壓開關(guān)柜，目前的檢測(cè)方法，通常是采用定期檢修的制度。但是，這種方法檢修周期長(zhǎng)，不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)兩次檢修之間發(fā)生的缺陷，也有可能對(duì)沒有故障的設(shè)備檢修過度，造成資源的浪費(fèi)和成本的增加。另外，目前開關(guān)柜產(chǎn)生越來越緊湊，絕緣裕度越來越小，尤其在南方空氣溫度較大，高壓開關(guān)柜柜內(nèi)設(shè)備如有放電出現(xiàn)異常，運(yùn)行人員在設(shè)備巡視過程中往往很難看到內(nèi)部設(shè)備的故障，因此，對(duì)高壓開關(guān)柜設(shè)備除了進(jìn)行適度的定期檢修外，還需要對(duì)其運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行檢修。

因此，現(xiàn)在亟需一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，能夠針對(duì)開關(guān)柜局部放電的特性進(jìn)行類型識(shí)別，對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以便及時(shí)進(jìn)行處理，達(dá)到預(yù)防開關(guān)柜電氣設(shè)備發(fā)生故障的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)柜依靠人工檢修周期長(zhǎng)，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜故障的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：開關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，包括第一傳感器和第二傳感器，所述第一傳感器和第二傳感器設(shè)置于開關(guān)柜表面，所述第一傳感器通過濾波放大電路連接有數(shù)據(jù)采集單元，所述第二傳感器通過檢波放大電路連接所述數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元連接有數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元單元連接有控制終端，所述檢波放大電路對(duì)第一傳感器的第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻信號(hào)后實(shí)現(xiàn)第二信號(hào)的放大，所述濾波放大電路濾掉第二傳感器的第二信號(hào)中的低頻信號(hào)，提高第二信號(hào)的信噪比。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集單元采集的來自于第一傳感器的第一信號(hào)和來自于第二傳感器的第二信號(hào)，根據(jù)第一信號(hào)建立局部放電源的電流源的時(shí)域模型，根據(jù)第二信號(hào)對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行仿真網(wǎng)格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標(biāo)系，將仿真網(wǎng)格模型劃分成的元胞與三維坐標(biāo)系中坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，根據(jù)電流源的時(shí)域模型以及仿真網(wǎng)格模型劃分成的元胞，確定電流源的放電位置。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，電流源的時(shí)域模型表示為：I(t)＝I₀exp(4π(t-t₀)²/τ²，其中τ為常數(shù)，表示電流脈沖的寬度，I₀為脈沖峰值，當(dāng)t＝t₀時(shí)，脈沖峰值出現(xiàn)。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一傳感器頻率段位于10KHz-100MHz之間，且第一信號(hào)(mV)與輸出信號(hào)(dB)之間滿足dB＝20log(mV)。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，根據(jù)所述第一傳感器檢測(cè)的第一信號(hào)圖譜，所述數(shù)據(jù)處理單元將第一信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)類型進(jìn)行對(duì)比，對(duì)第一信號(hào)的幅值均做歸一化處理，再對(duì)第一信號(hào)的典型放電結(jié)果數(shù)據(jù)做二次歸一化處理，識(shí)別第一信號(hào)的區(qū)別特征，確定第一信號(hào)的放電類型。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述放電類型包括懸浮放電、電暈放電、沿面放電和/或內(nèi)部放電中的任意一種或者幾種。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，識(shí)別第一信號(hào)的區(qū)別特征，包括如下步驟：

S1：首先通過第一信號(hào)的趨勢(shì)分析中的縱、橫向?qū)Ρ?，確定信號(hào)的幅值水平是否超出正常閾值，如果沒有則不出現(xiàn)局放，如有則確定是否為背景或者外界干擾；

S2：如果第一信號(hào)幅值超過閾值，確定第一信號(hào)是否出現(xiàn)規(guī)律性，如果出現(xiàn)工頻周期性，則判定為開關(guān)柜內(nèi)沒有局部放電；

S3：如果第一信號(hào)超出正常閾值且出現(xiàn)明顯工頻周期性，則判定柜體內(nèi)部出現(xiàn)局部放電，如果出現(xiàn)的頻率為20ms，則判定為電暈放電和/或沿面放電，再根據(jù)信號(hào)的形狀確定放電類型；如果出現(xiàn)的頻率為20ms，則判定為懸浮放電或內(nèi)部放電，再根據(jù)信號(hào)的形狀確定放電類型。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，根據(jù)第二信號(hào)對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行仿真網(wǎng)格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標(biāo)系，包括在形狀柜外壁安放若干超聲波傳感器，利用若干超聲波傳感器檢測(cè)到的時(shí)延，計(jì)算出放電源的位置。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，定義放電點(diǎn)的位置坐標(biāo)為P(x,y,z)，超聲波傳感器的數(shù)量為4個(gè)，A₁、A₂、A₃、A₄分別為四個(gè)超聲波傳感器的位置，坐標(biāo)為Ai(x_i,y_i,z_i)，t_i為四個(gè)超聲波傳感器檢測(cè)到的時(shí)延，其中i＝1,2,3,4；則√(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝Vt_i。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)的幅值小于第二閾值時(shí)，定義為輕微放電。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是：通過對(duì)開關(guān)柜內(nèi)局部放電特點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)了四種典型的放電類型，利用超聲波傳感器對(duì)開關(guān)柜建立空間模型，劃分成若干元胞并建立三維坐標(biāo)系，然后根據(jù)第一傳感器的第一信號(hào)確定放電的位置，本發(fā)明通過數(shù)學(xué)方法，提高了識(shí)別的效率和準(zhǔn)確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的方框示意圖；

圖2為本發(fā)明識(shí)別第一信號(hào)的區(qū)別特征的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，開關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，包括第一傳感器和第二傳感器，所述第一傳感器和第二傳感器設(shè)置于開關(guān)柜表面，所述第一傳感器通過濾波放大電路連接有數(shù)據(jù)采集單元，所述第二傳感器通過檢波放大電路連接所述數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元連接有數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元單元連接有控制終端，所述檢波放大電路對(duì)第一傳感器的第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻信號(hào)后實(shí)現(xiàn)第二信號(hào)的放大，所述濾波放大電路濾掉第二傳感器的第二信號(hào)中的低頻信號(hào)，提高第二信號(hào)的信噪比。

所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集單元采集的來自于第一傳感器的第一信號(hào)和來自于第二傳感器的第二信號(hào)，根據(jù)第一信號(hào)建立局部放電源的電流源的時(shí)域模型，根據(jù)第二信號(hào)對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行仿真網(wǎng)格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標(biāo)系，將仿真網(wǎng)格模型劃分成的元胞與三維坐標(biāo)系中坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，根據(jù)電流源的時(shí)域模型以及仿真網(wǎng)格模型劃分成的元胞，確定電流源的放電位置。

電流源的時(shí)域模型表示為：I(t)＝I₀exp(4π(t-t₀)²/τ²，其中τ為常數(shù)，表示電流脈沖的寬度，I₀為脈沖峰值，當(dāng)t＝t₀時(shí)，脈沖峰值出現(xiàn)。

所述第一傳感器頻率段位于10KHz-100MHz之間，且第一信號(hào)(mV)與輸出信號(hào)(dB)之間滿足dB＝20log(mV)。

根據(jù)所述第一傳感器檢測(cè)的第一信號(hào)圖譜，所述數(shù)據(jù)處理單元將第一信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)類型進(jìn)行對(duì)比，對(duì)第一信號(hào)的幅值均做歸一化處理，再對(duì)第一信號(hào)的典型放電結(jié)果數(shù)據(jù)做二次歸一化處理，識(shí)別第一信號(hào)的區(qū)別特征，確定第一信號(hào)的放電類型。

所述放電類型包括懸浮放電、電暈放電、沿面放電和/或內(nèi)部放電中的任意一種或者幾種。

如圖2所示，識(shí)別第一信號(hào)的區(qū)別特征，包括如下步驟：

S1：通過第一信號(hào)的趨勢(shì)分析中的縱、橫向?qū)Ρ?，確定信號(hào)的幅值水平是否超出正常閾值，如果沒有則不出現(xiàn)局放，如有則確定是否為背景或者外界干擾；

S2：如果第一信號(hào)幅值超過閾值，確定第一信號(hào)是否出現(xiàn)規(guī)律性，如果出現(xiàn)工頻周期性，則判定為開關(guān)柜內(nèi)沒有局部放電；

S3：如果第一信號(hào)超出正常閾值且出現(xiàn)明顯工頻周期性，則判定柜體內(nèi)部出現(xiàn)局部放電，如果出現(xiàn)的頻率為20ms，則判定為電暈放電和/或沿面放電，再根據(jù)信號(hào)的形狀確定放電類型；如果出現(xiàn)的頻率為20ms，則判定為懸浮放電或內(nèi)部放電，再根據(jù)信號(hào)的形狀確定放電類型。

根據(jù)第二信號(hào)對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行仿真網(wǎng)格模型劃分成若干元胞，并建立三維坐標(biāo)系，包括在形狀柜外壁安放若干超聲波傳感器，利用若干超聲波傳感器檢測(cè)到的時(shí)延，計(jì)算出放電源的位置。

定義放電點(diǎn)的位置坐標(biāo)為P(x,y,z)，超聲波傳感器的數(shù)量為4個(gè)，A₁、A₂、A₃、A₄分別為四個(gè)超聲波傳感器的位置，坐標(biāo)為Ai(x_i,y_i,z_i)，t_i為四個(gè)超聲波傳感器檢測(cè)到的時(shí)延，其中i＝1,2,3,4；則√(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝Vt_i。

當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)的幅值小于第二閾值時(shí)，定義為輕微放電。

該開關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)：通過對(duì)開關(guān)柜內(nèi)局部放電特點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)了四種典型的放電類型，利用超聲波傳感器對(duì)開關(guān)柜建立空間模型，劃分成若干元胞并建立三維坐標(biāo)系，然后根據(jù)第一傳感器的第一信號(hào)確定放電的位置，本發(fā)明通過數(shù)學(xué)方法，提高了識(shí)別的效率和準(zhǔn)確性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。