本實用新型涉及放電監(jiān)測技術領域，特別涉及一種開關柜放電監(jiān)測裝置。

背景技術：

開關柜內(nèi)部空間狹小、零件繁多、結(jié)構(gòu)復雜，絕緣距離小，因此比其它電力設備更容易出現(xiàn)絕緣缺陷，如氣泡間隙、雜質(zhì)、尖刺等；在強電場作用下，設備絕緣內(nèi)部的電場分布不均勻，在缺陷部位的電場強度增大，從而容易導致該部位發(fā)生未貫穿整個絕緣的放電，即局部放電。局部放電一般不會引起絕緣的穿透性擊穿，但是卻會導致絕緣介質(zhì)的局部損壞。若其長期存在，則會在一定條件下造成絕緣裝置電氣強度的破壞，最終造成設備絕緣擊穿。因而對于開關柜而言，其內(nèi)部電氣設備發(fā)生局部放電現(xiàn)象是導致其絕緣老化或劣化甚至損壞從而引發(fā)設備損毀及電力系統(tǒng)事故的重要原因之一，同時局部放電也是設備絕緣完整性退化的標志。

因此對開關柜電氣設備的局部放電進行在線監(jiān)測是評估設備絕緣狀況的重要手段，也是發(fā)現(xiàn)設備潛伏性故障，最終實現(xiàn)故障預警，避免故障發(fā)生的有效措施之一。

傳統(tǒng)的局部放電檢測方法，其檢測信號的頻率一般不超過 1MHz，而且現(xiàn)場局部放電測試特別是在線檢測，常常會受到各種電磁干擾的影響；當干擾信號與局部放電信號具有相同或者相似的特征時，被測信號往往被干擾所淹沒。

天線傳感器在不加放大濾波電路的前提下也能夠檢測到信號，但在實際運用中，高壓開關柜內(nèi)部的局部放電信號通常比較微弱，加之前文對開關柜內(nèi)部電磁傳播特性的研究可得，開關柜內(nèi)部的局部放電信號在開關柜中的傳播過程會產(chǎn)生多次折反射，信號衰減嚴重。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種開關柜放電監(jiān)測裝置。

本實用新型一種開關柜放電監(jiān)測裝置，包括設置于所述開關柜內(nèi)的天線傳感器、前置信號處理電路、工控機；

所述前置信號處理電路包括濾波器、放大器；所述濾波器為二級濾波器；所述濾波器前接所述天線傳感器，后接所述放大器；

所述工控機包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)存儲器；所述數(shù)據(jù)采集單元前接所述放大器，后接所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器后接所述數(shù)據(jù)存儲器。

進一步的，所述天線傳感器設置于超高頻天線上，所述超高頻天線設置于開關柜內(nèi)，所述超高頻天線工作頻段為500MHz-1500MHz；通帶信噪比小于等于2.5；方向性不小于170度。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集單元還與所述工頻電壓采集電路通過高頻同軸電纜連接。

進一步的，所述天線傳感器與所述濾波器通過高頻同軸電纜連接。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集單元為基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡可直接插入所述工控機的PCI插槽。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣率大于1GS/s，具有數(shù)字觸發(fā)和模擬觸發(fā)2種方式。

進一步的，所述濾波器的頻帶為500MHz-1500MHz。

進一步的，所述數(shù)據(jù)存儲器為所述工控機的硬盤。

本實用新型的有益效果為：通過設置濾波器、放大器，對天線傳感器接收的信號進行預處理，解決了開關柜內(nèi)部局部放電信號在開關柜內(nèi)傳播過程中多次折返射，信號衰減及電磁干擾嚴重的問題；可以選擇手動采集和自動采集模式，在自動采集模式下，可對開關柜內(nèi)的局部放電信號自動進行采集，實現(xiàn)在線監(jiān)測；對采集、處理后的信號進行存儲，便于后期故障評估、分析；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠、合理，市場應用前景廣闊。

附圖說明

圖1所示為本實用新型實施例一種開關柜放電監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-開關柜、2-天線傳感器、3-前置信號處理電路、4-工控機、5-工頻電壓采集電路、31-濾波器、32-放大器、41-數(shù)據(jù)采集單元、42-數(shù)據(jù)處理器、43-數(shù)據(jù)存儲器。

具體實施方式

下文將結(jié)合具體附圖詳細描述本實用新型具體實施例。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標號代表相同的特征或者部件，可應用于不同實施例中。

本實用新型一種開關柜放電監(jiān)測裝置，包括設置于所述開關柜內(nèi)的天線傳感器2、前置信號處理電路3、工控機4；

所述前置信號處理電路3包括濾波器31、放大器32；所述濾波器31為二級濾波器；所述濾波器31前接所述天線傳感器2，后接所述放大器32；

所述工控機4包括數(shù)據(jù)采集單元41、數(shù)據(jù)處理器42、數(shù)據(jù)存儲器43；所述數(shù)據(jù)采集單元41前接所述放大器32，后接所述數(shù)據(jù)處理器42，所述數(shù)據(jù)處理器42后接所述數(shù)據(jù)存儲器43。

所述天線傳感器2設置于超高頻天線上，所述超高頻天線設置于開關柜1內(nèi)，所述超高頻天線工作頻段為500MHz-1500MHz；通帶信噪比小于等于2.5；方向性不小于170度。

所述數(shù)據(jù)采集單元41還與所述工頻電壓采集電路5通過高頻同軸電纜連接。

所述天線傳感器2與所述濾波器31通過高頻同軸電纜連接。

所述數(shù)據(jù)采集單元41為基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡可直接插入所述工控機4的PCI插槽。

所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣率大于1GS/s，具有數(shù)字觸發(fā)和模擬觸發(fā)2種方式。

所述濾波器31的頻帶為500MHz-1500MHz。

所述數(shù)據(jù)存儲器43為所述工控機的硬盤。

本實用新型實施例通過安裝在開關柜1內(nèi)的超高頻天線對局部放電信號進行接收，通過高頻同軸電纜傳送至前置信號處理電路3，進行濾波去噪后進入放大器32，然后將處理過的放電模擬信號輸入數(shù)據(jù)采集單元41，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換進入數(shù)據(jù)處理器42，數(shù)據(jù)處理器42對采集到的信號進行識別，并最終保存至數(shù)據(jù)存儲器43。

天線傳感器2在不加放大器32、濾波器31的前提下也能夠檢測到信號，但在實際運用中，開關柜1內(nèi)部的局部放電信號通常比較微弱，加之開關柜1內(nèi)部的局部放電信號在開關柜1中的傳播過程會產(chǎn)生多次折反射，信號衰減嚴重；同時，開關柜1局部放電檢測現(xiàn)場條件復雜，干擾源較多，干擾強度大，其柜體內(nèi)部往往也存在著較多干擾信號。而且從天線傳感器2出發(fā)，雖然其頻帶能對干擾信號進行抑制，但其在非頻帶上的損耗并不是趨近于無窮大，也就是說，當干擾信號的能量較大時，天線還是能耦合到電磁干擾信號?；诖耍捎梅糯笃?2、濾波器31組成的前置信號處理電路3對天線傳感器2接收的信號進行預處理，以增加信噪比以及提高局部放電的檢測靈敏度，采用二級濾波器31，濾波效果較普通濾波器效果更好。

考慮到開關柜1中局部放電的超高頻檢測的頻帶在 300MHz～3GHz，但由于其放電能量主要集中在低頻段，頻率在 1GHz 以上時，局部放電信號能量已經(jīng)非常小，所以濾波器31的頻帶選為 500MHz-1500MHz。

局部放電超高頻信號經(jīng)過超高頻天線接收后，再經(jīng)過前置信號處理電路3的濾波放大處理，進入到數(shù)據(jù)采集單元41，該部分對預處理后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號輸送至下一單元，對于整個監(jiān)測裝置而言，該單元的性能直接關系整套系統(tǒng)監(jiān)測的準確性。

根據(jù)奈奎斯特采樣定律，數(shù)據(jù)采集單元41最小的采樣率必須為被采集信號最大頻率的兩倍，才不至于出現(xiàn)頻率混疊現(xiàn)象。因此本裝置數(shù)據(jù)采集單元41的采樣率至少要在 1GS/s 以上，才能對開關柜1超高頻信號進行有效采集。

優(yōu)選的，數(shù)據(jù)采集單元1采用高速數(shù)據(jù)采集卡，采用PCI 總線方式，選擇該種總線方式的原因是因為基于 PCI 總線的數(shù)據(jù)采集卡在性能、靈活性和易用性等方面具有絕對優(yōu)勢，而且其板卡為插卡式，具有與工控機4插卡相同的尺寸，可直接將板卡插入工控機4的PCI 插槽即可使用，系統(tǒng)構(gòu)架簡單，方便，還可充分利用工控機4的資源來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及處理、故障分析診斷和過程控制等智能測控。相對于基于其它總線的數(shù)據(jù)采集設備，其價格的優(yōu)勢能有效降低系統(tǒng)成本。

所述數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字觸發(fā)和模擬觸發(fā)的兩種方式，這樣將開關柜1的工頻電壓信號經(jīng)過方波變換接入該采集卡的外部模擬信號觸發(fā)端口，使得該數(shù)據(jù)采集卡能夠在工頻周期內(nèi)對輸入的局部放電信號進行采集。

所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣方式為瞬時采樣，該種采樣方式使得測量的局部放電信號能具有放電相位信息，而且每個采樣通道均具有獨立的采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有較高的準確性。

所述數(shù)據(jù)采集卡的模擬帶寬為 1GHz，由于本系統(tǒng)運用的天線傳感器2的頻帶在 1GHz以下，因此 1GHz 的模擬帶寬能夠滿足精確測量的頻帶要求，避免了因為帶寬過窄帶來的信號幅值及相位信號的丟失等情況。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為 8 位，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)直接決定了轉(zhuǎn)換器的精度，本系統(tǒng)是對局部放電信號進行測量，局部放電信號的電壓幅值大多都是 1V 以下，這樣該采集卡對應最小分辨率為 1V/28，即約為 4mV,該精度能夠滿足精度要求。

本實用新型的有益效果為：通過設置濾波器、放大器，對天線傳感器接收的信號進行預處理，解決了開關柜內(nèi)部局部放電信號在開關柜內(nèi)傳播過程中多次折返射，信號衰減及電磁干擾嚴重的問題；可以選擇手動采集和自動采集模式，在自動采集模式下，可對開關柜內(nèi)的局部放電信號自動進行采集，實現(xiàn)在線監(jiān)測；對采集、處理后的信號進行存儲，便于后期故障評估、分析；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠、合理，市場應用前景廣闊。

本文雖然已經(jīng)給出了本實用新型的幾個實施例，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本實用新型精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應以本文的實施例作為本實用新型權(quán)利范圍的限定。