本實(shí)用新型涉及直接法局部放電檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于脈沖電流法的內(nèi)嵌式帶電指示、局部放電告警裝置。

背景技術(shù)：

隨著用電量的增加，電網(wǎng)規(guī)模在不斷的擴(kuò)大電力設(shè)備的數(shù)目也在日益增加，用戶對用電的可靠性要求也在不斷的提高。設(shè)備運(yùn)維檢修的工作量在不斷的加大，如何及時(shí)有效的解決電力設(shè)備的絕緣損壞問題，保障用電的可靠性，減小設(shè)備運(yùn)維、檢修成本，降低系統(tǒng)故障率成為現(xiàn)在電力系統(tǒng)亟待解決的問題之一。

近年來已有很多關(guān)于絕緣損壞等問題的檢測手段，如暫態(tài)地電壓檢測、超聲波檢測等巡檢設(shè)備；上述的檢測方案在解決絕緣損壞等類型的局部放電故障問題上都起到了一定的作用，但現(xiàn)有的局部放電檢測方案也存在很多不足之處。表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:

1、檢測靈敏度偏低。間接法的局部放電檢測是基于對局部放電伴生現(xiàn)象的研究而產(chǎn)生的一項(xiàng)檢測技術(shù)，通過對局部放電伴生信號(hào)的檢測，實(shí)現(xiàn)對局部放電的檢測。然而這些伴生信號(hào)存在信號(hào)強(qiáng)度低、易受外界干擾等特點(diǎn)，從而導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確度和可參考性偏低。

2、國內(nèi)目前配電設(shè)備運(yùn)維檢測方案為周期性巡檢，按照《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則（報(bào)批稿）》的規(guī)定，配網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)巡檢周期一般按照每年1~2次進(jìn)行。在檢測周期中間出現(xiàn)的缺陷和間歇性放電事故無法及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。因此，兩次巡檢活動(dòng)中間某個(gè)時(shí)刻出現(xiàn)的絕緣缺陷往往會(huì)被疏漏。

3、現(xiàn)有的檢測設(shè)備由于所能檢測信號(hào)頻帶范圍的限制，導(dǎo)致狀態(tài)巡檢活動(dòng)存在“盲區(qū)”。目前的暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)的頻帶范圍通常設(shè)計(jì)為3MHz~100MHz，而超聲波檢測的頻帶則固定設(shè)計(jì)為40kHz。對于配網(wǎng)設(shè)備的放電缺陷來說，則極有可能出現(xiàn)放電頻率位于100kHz~3MHz的情況，此中情況下，現(xiàn)有的檢測方案都有可能失效，致使100kHz~3MHz頻帶范圍內(nèi)的局部放電信號(hào)檢測成為檢測“盲區(qū)”。

4、配網(wǎng)設(shè)備已廣泛采用全金屬封閉結(jié)構(gòu)，敞開式開關(guān)設(shè)備數(shù)量越來越少。柜體內(nèi)部產(chǎn)生的局部放電伴生信號(hào)，如電磁輻射信號(hào)、聲音信號(hào)等在向外傳輸?shù)倪^程中由于受到金屬柜體的屏蔽作用，很難傳輸出來，既使傳輸出來，也會(huì)被大大的削弱，現(xiàn)有的檢測設(shè)備在柜體外部對信號(hào)進(jìn)行檢測時(shí)很難準(zhǔn)確捕捉信號(hào)，造成檢測效果不理想。

5、現(xiàn)有的多數(shù)檢測設(shè)備的功能只是停留在幫助運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)問題上，很少涉及到解決、處理問題的層面。配點(diǎn)設(shè)備狀態(tài)檢修的現(xiàn)狀表現(xiàn)為運(yùn)維檢修人員少，配電設(shè)備數(shù)量多，運(yùn)維檢修模式復(fù)雜：多為運(yùn)維檢修人員利用手持式設(shè)備對配電設(shè)備進(jìn)行相關(guān)測試，然后由專家分析、判斷、給出可行性處理方案，再由運(yùn)維人員來進(jìn)行相應(yīng)的處理，檢修效率非常低，往往造成放電故障延期處理的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種基于脈沖電流法的內(nèi)嵌式帶電指示、局部放電告警裝置，在實(shí)現(xiàn)可靠的局部放電在線監(jiān)測的同時(shí)，還能夠提供局部放電的指示、告警和電力設(shè)備的帶電狀態(tài)指示、閉鎖等功能，協(xié)助電力系統(tǒng)運(yùn)維檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備運(yùn)行故障，做出相應(yīng)處理，減小設(shè)備檢修、運(yùn)營成本，降低系統(tǒng)故障率，保障用戶用電的可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是：基于脈沖電流法的內(nèi)嵌式帶電指示、局部放電告警裝置，告警裝置通過射頻線與一次系統(tǒng)高壓設(shè)備連接，所述的告警裝置包括阻抗匹配電路、局部放電信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)鑒別電路、狀態(tài)顯示與控制電路、以及電源電路，電源電路向阻抗匹配電路、局部放電信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)鑒別電路、狀態(tài)顯示與控制電路供電，所述的信號(hào)鑒別電路由工頻信號(hào)鑒別電路和局部放電信號(hào)鑒別電路組成，所述的狀態(tài)顯示與控制電路由工頻帶電指示與控制電路和局部放電指示和告警電路組成，阻抗匹配電路的一路依次通過局部放電信號(hào)調(diào)理電路、局部放電信號(hào)鑒別電路與局部放電指示和告警電路連接，其另一路通過工頻信號(hào)鑒別電路與工頻帶電指示與控制電路連接。

本實(shí)用新型述的局部放電信號(hào)調(diào)理電路由依次相連的程控增益放大器、正反跟隨器、雙路帶通濾波器、絕對值峰值檢波電路和跟隨器組成。

本實(shí)用新型所述的阻抗匹配電路、局部放電信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)鑒別電路的帶寬為100kHz-5MHz。

本實(shí)用新型所述的正反跟隨器包括一個(gè)同相放大器和一個(gè)反相放大器。

本實(shí)用新型所述的絕對值峰值檢波由兩個(gè)峰值檢波器構(gòu)成。

本實(shí)用新型所述的工頻信號(hào)鑒別電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路和遲滯比較器組成。

本實(shí)用新型所述的局部放電信號(hào)鑒別電路由局部放電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路和遲滯比較器組成。

本實(shí)用新型有益效果是：

采用直接法的局部放電檢測技術(shù)，提高了局部放電檢測的靈敏度和可靠性；克服了現(xiàn)有檢測設(shè)備的檢測“盲區(qū)”，避免了周期巡檢中對局部放電故障的漏檢現(xiàn)象，解決了金屬封閉式配電設(shè)備帶來的信號(hào)檢測困難問題；能夠接入到SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高效的局部放電故障處理，降低了運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)，提高配電設(shè)備的運(yùn)維效率。

裝置通過技術(shù)思路優(yōu)化了電路設(shè)計(jì)，去除了數(shù)字電路部分，大大降低了局部放電檢測裝置的設(shè)計(jì)成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的功能框圖。

圖2為本實(shí)用新型的局部放電信號(hào)調(diào)理電路功能框圖。

圖3為本實(shí)用新型的電源電路功能框圖。

具體實(shí)施方式

基于脈沖電流法的內(nèi)嵌式帶電指示、局部放電告警裝置，通過以下原理實(shí)現(xiàn)：

1、依據(jù)直接法局部放電檢測理論，采用基于脈沖電流法的局部放電信號(hào)檢測技術(shù)和阻抗檢測技術(shù)，測量的是設(shè)備絕緣缺陷等各類放電故障所造成的瞬間電荷遷移而引起的脈沖電流，本裝置通過直接提取檢測該脈沖電流信號(hào)，獲取強(qiáng)度更高，可靠性更強(qiáng)的信號(hào)。將局部放電所產(chǎn)生的脈沖電流耦合、轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。提高了信號(hào)檢測的靈敏度。

2、本裝置設(shè)計(jì)為在線監(jiān)測類裝置，內(nèi)置有信號(hào)檢測電路、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)鑒別電路和邏輯判斷電路，最終安裝在配電設(shè)備上，可連續(xù)、實(shí)時(shí)對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，然后對所檢測的信號(hào)進(jìn)行處理、鑒別、判斷，并輸出對應(yīng)的邏輯信號(hào)，運(yùn)維人員可以通過將該輸出信號(hào)接入到SCADA系統(tǒng)，給監(jiān)控人員提供即時(shí)故障信息，及時(shí)有效的下達(dá)運(yùn)維檢修指令，對放電故障高效作出相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)局部放電的連續(xù)在線監(jiān)測，克服周期性巡檢活動(dòng)中所帶來的漏檢問題。

3、本裝置所設(shè)計(jì)的信號(hào)檢測、處理、鑒別電路的帶寬為100kHz-5MHz，針對現(xiàn)有的局部放電檢測方案中存在“盲區(qū)”進(jìn)行處理，可有效檢測放電頻率位于100kHz~3MHz局部放電故障，消除檢測“盲區(qū)”。

4、基于脈沖電流法的內(nèi)嵌式局部放電在線監(jiān)測智能儀表，采用了內(nèi)嵌式安裝方式，利用射頻信號(hào)線將裝置接于電力系統(tǒng)中，通過導(dǎo)線的連接關(guān)系來接收信號(hào)，有效解決了配電設(shè)備的全金屬封閉結(jié)構(gòu)對故障信號(hào)檢測造成的困難。

5、本裝置中利用鑒頻和鑒幅電路，通過區(qū)分局部放電發(fā)生的頻率和局部放電的強(qiáng)度，利用局部放電的指示燈滅、閃亮、亮等三種現(xiàn)象以及告警的觸發(fā)、簡短觸發(fā)與不觸發(fā)來指出局部放電的嚴(yán)重、異常與正常三種狀態(tài)。如果在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，局部放電脈沖不重復(fù)出現(xiàn)，則告警指示燈將會(huì)自動(dòng)熄滅，告警繼電器也會(huì)自動(dòng)復(fù)歸。如果上述情況在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，則告警指示燈將會(huì)持續(xù)點(diǎn)亮，告警繼電器也會(huì)吸合，持續(xù)發(fā)出告警。通過裝置對局部放電故障的嚴(yán)重程度判斷來為運(yùn)維人員提供處理故障的依據(jù)，從而提高故障處理的時(shí)效，避免故障延時(shí)處理的問題。

為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1、如圖1所示，本實(shí)用新型涉及的基于脈沖電流法的內(nèi)嵌式帶電指示、局部放電告警裝置，其通過射頻連接線接于一次電力系統(tǒng)高壓設(shè)備，利用脈沖電流法來耦合、檢測電力設(shè)備上發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)所產(chǎn)生的脈沖電流，并利用裝置上的阻抗檢測電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

2、基于脈沖電流法的內(nèi)嵌式帶電指示、局部放電告警裝置由以下電路組成：阻抗匹配電路1、局部放電信號(hào)調(diào)理電路2、信號(hào)鑒別電路3、狀態(tài)顯示與控制電路4、電源電路5。

其中的電源電5為上述的阻抗匹配電路1、局部放電信號(hào)調(diào)理電路2、信號(hào)鑒別電路3、狀態(tài)顯示與控制電路4提供電源。

所述的阻抗匹配電路1將所得到的脈沖電流耦合轉(zhuǎn)換為的電壓信號(hào)后，并利用工頻信號(hào)和局放信號(hào)的頻率不同將兩種信號(hào)分離開，然后將工頻電壓信號(hào)傳送到工頻信號(hào)鑒別電路31，將局部放電電壓信號(hào)傳送到局部放電信號(hào)調(diào)理電路2。

1）對于局部放電信號(hào)的調(diào)理過程：

上述的局部放電電壓信號(hào)由程控增益放大器21放大適當(dāng)?shù)谋稊?shù)；當(dāng)程控增益放大器21所檢測信號(hào)為小信號(hào)時(shí)，放大器21提高增益倍數(shù)，以保證裝置對信號(hào)檢測的靈敏度；當(dāng)所檢測信號(hào)為大信號(hào)時(shí)，則放大器21減小增益倍數(shù)，自適應(yīng)大信號(hào)，以保證信號(hào)放大后不會(huì)超出裝置所設(shè)計(jì)的測量量程。

程控增益放大器21輸出與正反跟隨器22相連接；由于局部放電脈沖有正向脈沖和負(fù)向脈沖之分，正反跟隨器22包含一個(gè)同相放大器和一個(gè)反相放大器；同相放大器可以對正向放電脈沖電壓放大，輸出正向脈沖電壓信號(hào)；反相放大器可以對負(fù)向放電脈沖電壓放大，同樣輸出正向脈沖電壓信號(hào)；這樣無論正負(fù)脈沖電壓都可以得到正向的輸出脈沖電壓。

正反跟隨器22輸出與雙路帶通濾波器23相連接。雙路帶通濾波器23根據(jù)局部放電信號(hào)的頻率特性設(shè)計(jì)，只允許特定頻帶范圍的局部放電信號(hào)通過，濾除干擾和噪聲信號(hào)，起到信號(hào)濾波作用，提高所測得信號(hào)的可信度。

雙路帶通濾波器23輸出與絕對值峰值檢波電路24相連接。絕對值峰值檢波24由兩個(gè)峰值檢波器構(gòu)成，分別對雙路帶通濾波器23的輸出正向電壓脈沖進(jìn)行峰值檢波處理，并將兩路檢波電路的最大值作為最終輸出?！毒植糠烹姕y量GB/T 7354-2003》4.3.3章節(jié)指出，“特別推薦用指示儀器和記錄儀對重復(fù)出現(xiàn)的最大局放值進(jìn)行定量”。所以廠商應(yīng)將測量“出現(xiàn)的最大局部放電值”作為局部放電檢測類產(chǎn)品的核心功能進(jìn)行研發(fā)。通過檢波電路不但得到一個(gè)較大的放電信號(hào)，而且還對該高頻的放電信號(hào)進(jìn)行了降頻處理，降低了鑒別電路的性能要求。

絕對值峰值檢波電路24與跟隨器25相連接。跟隨器25起信號(hào)隔離的作用，用于消除后續(xù)電路對模擬信號(hào)調(diào)理電路的干擾。

2）對于工頻電壓信號(hào)：阻抗匹配電路所耦合轉(zhuǎn)換的工頻電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz（國內(nèi)），屬于低頻信號(hào)，可以直接送入信號(hào)鑒別電路進(jìn)行信號(hào)的頻率和幅值鑒別。

3、信號(hào)鑒別電路3包含工頻信號(hào)鑒別電路31和局部放電信號(hào)鑒別電路32。

1）工頻信號(hào)鑒別電路31由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路和遲滯比較器組成；其中的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的所輸出的基準(zhǔn)電壓以電網(wǎng)的額定電壓和阻抗匹配電路的輸出工頻電壓值為設(shè)計(jì)依據(jù)，且將其設(shè)計(jì)為一定范圍內(nèi)可調(diào)的電壓提高設(shè)備的適應(yīng)能力；

上述的50Hz工頻電壓信號(hào)經(jīng)由工頻信號(hào)鑒別電路31進(jìn)行頻率和幅值鑒別，從而判斷出工頻電壓的帶電狀態(tài)是否存在異常情況，并將判斷結(jié)果輸出到狀態(tài)顯示與控制電路5。

2）局部放電信號(hào)鑒別電路32由局部放電基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路和遲滯比較器組成；其中的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路輸出的基準(zhǔn)電壓以裝置所要檢測的局部放電電荷量范圍為設(shè)計(jì)依據(jù)，且將其設(shè)計(jì)為一定范圍內(nèi)可調(diào)的電壓提高設(shè)備的適應(yīng)能力；

局部放電調(diào)理電路2的輸出與局部放電信號(hào)鑒別電路32相連接；局部放電調(diào)理電路2輸出的正向局部放電脈沖電壓信號(hào)經(jīng)局部放電信號(hào)鑒別電路32鑒頻和鑒幅后，判斷出局部放電故障的發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度，并將判斷結(jié)果輸出到對應(yīng)的狀態(tài)顯示與控制電路4。

信號(hào)的鑒別過程具體實(shí)施方式描述如下：遲滯比較器通過基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生兩個(gè)比較閾值：上限閾值和下限閾值。當(dāng)輸入信號(hào)大于上限閾值時(shí)，則比較器輸出高電平（比較器的電源電壓）；當(dāng)輸入信號(hào)低于下限閾值時(shí)，則比較器輸出低電平；當(dāng)輸入信號(hào)處于下限閾值和上限閾值之間時(shí)，則比較器輸出保持上一時(shí)刻電平狀態(tài)。根據(jù)閾值判斷電壓的幅值，實(shí)現(xiàn)鑒幅的功能，根據(jù)輸出高低電平的持續(xù)時(shí)間來判斷信號(hào)出現(xiàn)的頻率，實(shí)現(xiàn)鑒頻功能。

4、信號(hào)鑒別電路3的輸出與狀態(tài)顯示與控制電路4相連接；信號(hào)鑒別電路將工頻的正弦交流電壓信號(hào)和局部放電的脈沖電壓信號(hào)變換為高低電平信號(hào)。

電力系統(tǒng)的配電設(shè)備分有A、B、C三相，上述的信號(hào)處理電路都設(shè)有三路，分別針對A相、B相、C相進(jìn)行信號(hào)處理，并將處理結(jié)果通過一定的邏輯關(guān)系來輸出一個(gè)高或低電平從而控制指示燈的亮或者是滅，以及繼電器控制電路的開通狀態(tài)。

工頻電路中，A相電路輸出的高、低電平用于驅(qū)動(dòng)A相的帶電指示燈，B相電路輸出的高、低電平用于驅(qū)動(dòng)B相的帶電指示燈，C相電路輸出的高、低電平用于驅(qū)動(dòng)C相的帶電指示燈；A、B、C三相的整體帶電狀態(tài)又來決定閉鎖繼電器的開閉；

局部放電電路中，A相電路輸出的高低電平用于驅(qū)動(dòng)A相局部放電告警指示燈，B相電路輸出的高低電平用于驅(qū)動(dòng)B相局部放電告警指示燈，C相電路輸出的高低電平用于驅(qū)動(dòng)C相局部放電告警指示燈； A、B、C三相的局部放電狀態(tài)又來決定局部放電告警繼電器的開閉。