專利名稱：一種中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中壓智能開關(guān)柜的絕緣特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于智能電網(wǎng)中的智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)的逐步推廣，與其相關(guān)的智能設(shè)備成為市場(chǎng)的迫切需求，傳統(tǒng)變電站的智能化改造以及新設(shè)計(jì)變電站的智能化應(yīng)用勢(shì)在必行。智能開關(guān)柜的絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是智能開關(guān)柜的一個(gè)重要組成部分，可對(duì)開關(guān)柜放電情況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，確保開關(guān)柜的正常運(yùn)行，在整個(gè)智能電網(wǎng)的變電站智能化中占有重要的地位。
中國專利號(hào)為ZL 200920136831. 6，公開一種開關(guān)柜局部放電在線檢測(cè)與管理系統(tǒng)，包括傳感器單元、數(shù)據(jù)采集裝置以及后臺(tái)計(jì)算機(jī)；傳感器單元包括電信號(hào)傳感器和超聲波傳感器；數(shù)據(jù)采集裝置包括信號(hào)調(diào)理單元、ADC數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、中央處理單元、人機(jī)接口、通訊接口 ；后臺(tái)計(jì)算機(jī)包括數(shù)據(jù)庫管理單元和數(shù)據(jù)庫分析單元，數(shù)據(jù)庫分析單元包括對(duì)數(shù)據(jù)的橫向分析、縱向分析、統(tǒng)計(jì)分析以及制造商分析四個(gè)單元；可以通過現(xiàn)場(chǎng)便攜式巡檢，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)保存、對(duì)數(shù)據(jù)處理、分析和運(yùn)算等功能。該系統(tǒng)雖具備了在線檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析功能，但是其是一種便攜式的巡檢設(shè)備，沒有固定安裝式的可靠性高，另外也缺少對(duì)開關(guān)柜穿墻套管泄漏電流的檢測(cè)，因此，其對(duì)中壓開關(guān)柜絕緣狀況的在線監(jiān)測(cè)不全面。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有開關(guān)柜絕緣狀況在線監(jiān)測(cè)不全面、可靠性差的缺陷而提出一種能全面監(jiān)測(cè)開關(guān)柜絕緣狀況且可靠性高的中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明同時(shí)還提出該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣在線監(jiān)測(cè)方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是 由相連接的傳感部分和監(jiān)測(cè)部分組成，傳感部分由分別設(shè)置在開關(guān)柜的柜體頂面內(nèi)壁正中心處及相鄰兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁正中心處的3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元和套管泄漏電流檢測(cè)單元組成，監(jiān)測(cè)部分由相連接的監(jiān)測(cè)單元和站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成；監(jiān)測(cè)單元由網(wǎng)絡(luò)通信電路、系統(tǒng)電源、絕緣監(jiān)測(cè)主模塊以及分別與絕緣監(jiān)測(cè)主模塊相連接的寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路和套管泄漏電流調(diào)理電路組成；超聲波局部放電檢測(cè)單元與超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路相連接，套管泄漏電流檢測(cè)單元與套管泄漏電流調(diào)理電路相連接；絕緣監(jiān)測(cè)主模塊的輸出連接網(wǎng)絡(luò)通信電路，網(wǎng)絡(luò)通信電路的輸入連接站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
套管泄漏電流檢測(cè)單元由相串接的引流環(huán)和套管泄漏電流檢測(cè)裝置組成，套管泄漏電流檢測(cè)裝置由依次串接的霍爾電流互感器、放大及低通濾波電路和第一信號(hào)變換電路組成；套管泄漏電流調(diào)理電路由相連接的變換、放大及低通濾波電路和第一信號(hào)調(diào)理電路組成；超聲波局部放電檢測(cè)單元由依次串接的超聲波傳感器、放大及帶通濾波電路、第二信號(hào)變換電路組成；超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路由相連接的變換、放大及帶通濾波電路和第二信號(hào)調(diào)理電路組成；寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路由依次串接的寬帶局部檢測(cè)天線、放大及帶通濾波電路、第三信號(hào)調(diào)理電路組成。
套管泄漏電流檢測(cè)裝置固定連接開關(guān)柜的柜壁，引流環(huán)套在開關(guān)柜的穿墻套管上，引流環(huán)通過屏蔽電纜連接套管泄漏電流檢測(cè)裝置，套管泄漏電流檢測(cè)裝置通過雙絞線或同軸電纜連接套管泄漏電流調(diào)理電路。
本發(fā)明中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法采用的技術(shù)方案是包括如下步驟A、由站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)套管泄漏電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的套管泄漏電流按閾值的原則判斷套管的絕緣狀況；根據(jù)寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路和超聲波局部放電檢測(cè)單元檢測(cè)到的電磁波信號(hào)和超聲波信號(hào)按照聚類的方法判斷開關(guān)柜內(nèi)是否有局部放電情況發(fā)生，如有局部放電情況發(fā)生，則通過3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元傳來的信號(hào)的時(shí)差按三角定位法大致定位出放電位置；B、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路將超聲波局部放電檢測(cè)單元檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為4-20mA的超聲波信號(hào)還原、濾波及變換；C、套管泄漏電流調(diào)理電路將套管泄漏電流檢測(cè)單元檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為4-20mA的泄漏電流信號(hào)還原、濾波及變換；D、絕緣監(jiān)測(cè)主模塊分別對(duì)寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路和套管泄漏電流調(diào)理電路傳送來的電磁波信號(hào)、超聲波信號(hào)和泄漏電流信號(hào)按規(guī)定的頻率進(jìn)行采樣，并控制網(wǎng)絡(luò)通信電路在站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)讀取絕緣狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)按約定的協(xié)議進(jìn)行通fn °
本發(fā)明的有益效果是1.將絕緣特性在線監(jiān)測(cè)引入至中壓智能開關(guān)柜中，從超聲波、電磁波兩個(gè)方面判斷局部放電情況，從而提高判斷的可靠性，用泄漏電流來監(jiān)測(cè)套管或絕緣子的泄漏電流情況。
2.實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)中開關(guān)柜放電在線監(jiān)測(cè)的要求，開關(guān)柜具有了絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測(cè)功能，柜內(nèi)局部放電在線檢測(cè)與定位功能。利用安裝在柜內(nèi)壁三個(gè)正交面上的超聲波檢測(cè)單元接收到超聲波信號(hào)的時(shí)間差，采用三角定位法推算出局部放電發(fā)生處的大致位置，為檢修提供指導(dǎo)。
3.可以智能的修正巡檢時(shí)間，在絕緣狀況劣化時(shí)通過縮短巡檢間隔的方法，提高監(jiān)測(cè)的可靠性，并且在必要時(shí)可以由操作員手動(dòng)的對(duì)指定開關(guān)柜進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
4.具有強(qiáng)大的通信功能，可以通過RS485、CAN和以太網(wǎng)三種形式之任一進(jìn)行組網(wǎng)。
5.可對(duì)智能電網(wǎng)中智能變電站進(jìn)行智能化改造。


圖1是本發(fā)明中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中超聲波局部放電檢測(cè)單元1、套管泄漏電流檢測(cè)單元2、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4和套管泄漏電流調(diào)理電路5的組成框圖；圖3是圖1中寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3的組成框圖；圖4是本發(fā)明絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在開關(guān)柜內(nèi)的安裝位置圖；圖5是圖2中套管泄漏電流檢測(cè)單元2絕緣在在開關(guān)柜內(nèi)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的工作流程示意圖；圖中1.超聲波局部放電檢測(cè)單元；2.套管泄漏電流檢測(cè)單元；3.寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路；4.超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路；5.套管泄漏電流調(diào)理電路；6.絕緣監(jiān)測(cè)主模塊；7.系統(tǒng)電源；8.網(wǎng)絡(luò)通信電路；9.站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)；10.引流環(huán)；11.監(jiān)測(cè)單元；12.寬帶局部檢測(cè)天線；13.屏蔽電纜；14.套管泄漏電流檢測(cè)裝置；15.雙絞線或同軸電纜；16.穿墻套管；17.柜壁。
具體實(shí)施方式
下面參考附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明參見圖1，本發(fā)明絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由相連接的傳感部分和監(jiān)測(cè)部分組成，傳感部分由超聲波局部放電檢測(cè)單元1和套管泄漏電流檢測(cè)單元2組成，監(jiān)測(cè)部分由相連接的監(jiān)測(cè)單元11和站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9組成。其中，監(jiān)測(cè)單元11由寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4和套管泄漏電流調(diào)理電路5、絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6、網(wǎng)絡(luò)通信電路8和系統(tǒng)電源7組成。
超聲波局部放電檢測(cè)單元1與超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4相連接，套管泄漏電流檢測(cè)單元2與套管泄漏電流調(diào)理電路5相連接；寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3、 超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4和套管泄漏電流調(diào)理電路5的輸出端分別與絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6不同的輸入端口相連接，絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6的輸出連接網(wǎng)絡(luò)通信電路8，網(wǎng)絡(luò)通信電路 8的輸入連接站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9。系統(tǒng)電源7分別連接超聲波局部放電檢測(cè)單元1、套管泄漏電流檢測(cè)單元2、寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路 4和套管泄漏電流調(diào)理電路5、絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6和網(wǎng)絡(luò)通信電路8，為各個(gè)單元、各個(gè)電路以及主模塊提供電源。
參見圖2，套管泄漏電流檢測(cè)單元2由相串接的引流環(huán)10和套管泄漏電流檢測(cè)裝置14組成，引流環(huán)10安裝在開關(guān)柜內(nèi)的穿墻套管或端子底部，用以采集穿墻套管處的泄漏電流。套管泄漏電流檢測(cè)裝置14由依次串接的霍爾電流互感器、放大及低通濾波電路和第一信號(hào)變換電路組成，引流環(huán)10的輸出連接霍爾電流互感器。套管泄漏電流調(diào)理電路 5由相連接的變換、放大及低通濾波電路和第一信號(hào)調(diào)理電路組成，第一信號(hào)變換電路的輸出連接變換、放大及低通濾波電路，第一信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6中的 DSP。
超聲波局部放電檢測(cè)單元1由依次串接的超聲波傳感器、放大及帶通濾波電路、 第二信號(hào)變換電路組成。超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4由相連接的變換、放大及帶通濾波電路和第二信號(hào)調(diào)理電路組成，第二信號(hào)變換電路的輸出連接變換、放大及帶通濾波電路，第二信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6中的DSP。
參見圖3，寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3由依次串接的寬帶局部檢測(cè)天線 12、放大及帶通濾波電路、第三信號(hào)調(diào)理電路組成，第三信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6中的DSP。
參見圖4，本發(fā)明具有3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元1，這3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元1分別安裝在長方體中壓開關(guān)柜的柜體頂面內(nèi)壁正中心及兩側(cè)面內(nèi)壁正中心位置處，頂面和兩側(cè)面這三個(gè)面相正交，3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元1均連接超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4，可以檢測(cè)檢測(cè)3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元1處的超聲波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)放電的檢測(cè)和放電點(diǎn)定位。
本發(fā)明具有3根寬帶局部檢測(cè)天線12，3根寬帶局部檢測(cè)天線12均連接放大及帶通濾波電路，是3根電磁波接收天線，這3根寬帶局部檢測(cè)天線12分別安裝在開關(guān)柜的柜體的三個(gè)不同位置，可在柜體內(nèi)的底面兩側(cè)中各安裝一根，在柜體內(nèi)的頂面一側(cè)安裝一根。 分別對(duì)不同位置的兩根寬帶局部檢測(cè)天線12之間的電壓差進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)柜體內(nèi)電磁波的檢測(cè)，并依此來判斷柜內(nèi)是否有局部放電產(chǎn)生。
監(jiān)測(cè)單元11安裝在開關(guān)柜的柜體內(nèi)的底面一角處，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電信號(hào)和泄漏電流信號(hào)的處理、采集和存儲(chǔ)，并在收到站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9發(fā)來的巡檢指令后，開始采集 30秒的不同位置的超聲波局部放電、電磁波信號(hào)和不同套管的泄漏電流信號(hào)，而后由網(wǎng)絡(luò)通信電路8上傳至站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9。
如圖5所示，開關(guān)柜的穿墻套管16是垂直固定安裝在柜壁17上的，套管泄漏電流檢測(cè)單元2中的套管泄漏電流檢測(cè)裝置14固定連接在柜壁17上，并且靠近穿墻套管16。 引流環(huán)10套在穿墻套管16上，引流環(huán)10和套管泄漏電流檢測(cè)裝置14之間以屏蔽電纜13 相連接，引流環(huán)10通過屏蔽電纜13連接套管泄漏電流檢測(cè)裝置14中的霍樂電流互感器。 套管泄漏電流檢測(cè)裝置14連接雙絞線或同軸電纜15，套管泄漏電流檢測(cè)裝置14通過雙絞線或同軸電纜15連接套管泄漏電流調(diào)理電路5。
本發(fā)明絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)時(shí)，由站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9根據(jù)套管泄漏電流檢測(cè)單元2檢測(cè)到的套管泄漏電流按閾值的原則判斷套管的絕緣狀況；根據(jù)寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3和超聲波局部放電檢測(cè)單元1檢測(cè)到的電磁波信號(hào)和超聲波信號(hào)按照聚類的方法判斷開關(guān)柜內(nèi)是否有局部放電情況發(fā)生，如有發(fā)生通過安放在柜內(nèi)不同位置的超聲波局部放電檢測(cè)單元1傳來的信號(hào)的時(shí)差按三角定位法大致定位出放電位置；在開關(guān)柜柜體的三個(gè)面的中心位置安裝超聲波接收傳感器，通過計(jì)算放電位置到傳感器的距離， 確定放電的具體位置。超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4完成將超聲波局部放電檢測(cè)單元1 檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為4-20mA的超聲波信號(hào)還原、濾波及變換；套管泄漏電流調(diào)理電路5完成將套管泄漏電流檢測(cè)單元2檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為4-20mA的泄漏電流信號(hào)還原、濾波及變換；絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6完成對(duì)寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4和套管泄漏電流調(diào)理電路5傳送來的電磁波信號(hào)、超聲波信號(hào)和泄漏電流信號(hào)按規(guī)定的頻率進(jìn)行采樣，控制網(wǎng)絡(luò)通信電路8在站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9讀取絕緣狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)按約定的協(xié)議進(jìn)行通信；網(wǎng)絡(luò)通信電路8建立絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6與站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9的通信且屬于監(jiān)測(cè)單元部分的物理通道。具體如下套管泄漏電流檢測(cè)單元2將檢測(cè)到的被檢套管的泄漏電流信號(hào)拾取出來，而后經(jīng)過低通濾波，然后再轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)，提高信號(hào)傳輸過程中的抗擾性，便于遠(yuǎn)距離傳輸。套管泄漏電流調(diào)理電路5通過套管泄漏電流檢測(cè)單元2來檢測(cè)穿墻套管16上的泄漏電流信號(hào)。具體是由引流環(huán)10采集被檢穿墻套管16的泄漏電流信號(hào)，經(jīng)屏蔽電纜13傳送至套管泄漏電流檢測(cè)裝置14，依次經(jīng)霍爾電流互感器進(jìn)行流壓轉(zhuǎn)換、放大及低通濾波電路進(jìn)行就地等幅放大以及以500Hz為轉(zhuǎn)折頻率的低通濾波、信號(hào)變換電路進(jìn)行信號(hào)變換， 把變換、放大及低通濾波后的套管泄漏電流信號(hào)進(jìn)行壓縮與抬升，使之符合DSP中AD單元的輸入信號(hào)要求，將泄漏電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電流，然后經(jīng)雙絞線或同軸電7纜轉(zhuǎn)送到監(jiān)控單元11的套管泄漏電流調(diào)理電路5，變換成為符合DSP輸入要求的電壓信號(hào)送入DSP。套管泄漏電流調(diào)理電路5將套管泄漏電流檢測(cè)單元2的套管泄漏電流信號(hào)進(jìn)行變換、放大、低通濾波和調(diào)理及保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)將遠(yuǎn)端套管泄漏電流檢測(cè)單元2輸出的電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)，同時(shí)通過與套管泄漏電流檢測(cè)單元2中同頻帶的低通濾波濾除傳輸線上引入的工作頻段干擾，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理及保護(hù)，變成適于DSP中的AD 采集的電壓信號(hào)。
超聲波局部放電檢測(cè)單元1用于實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜三個(gè)正交柜面的內(nèi)壁上的超聲波信號(hào)采集、放大、帶通濾波及信號(hào)變換，最終轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)以便于遠(yuǎn)距離傳輸。 超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4通過超聲波局部放電檢測(cè)單元1來檢測(cè)開關(guān)柜體內(nèi)壁上的超聲波信號(hào)，將超聲波局部放電檢測(cè)單元1采集的超聲波信號(hào)進(jìn)行變換、放大、帶通濾波和調(diào)理及保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)將遠(yuǎn)端超聲波局部放電檢測(cè)單元1輸出的電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)，同時(shí)通過與超聲波局部放電檢測(cè)單元1中同頻帶的帶通濾波濾除傳輸線上引入的工作頻段干擾，再經(jīng)第二信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理及保護(hù)，變成適于DSP中的AD采集的電壓信號(hào)。具體是超聲波局部放電檢測(cè)單元1由安裝在開關(guān)柜面板上的超聲波傳感器采集超聲信號(hào)，將檢測(cè)到的開關(guān)柜內(nèi)壁面上的超聲波局部放電檢測(cè)單元安裝處的超聲波信號(hào)拾取出來，而后就地放大以及近似為20KHz-100KHz的帶通濾波，然后再經(jīng)第二信號(hào)變換電路進(jìn)行信號(hào)變換，將泄漏電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)，以提高信號(hào)傳輸過程中的抗擾性。然后經(jīng)雙絞線或同軸電纜轉(zhuǎn)送到的超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4轉(zhuǎn)換成為符合DSP 輸入要求的電壓信號(hào)送入DSP。超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4中的變換、放大及帶通濾波電路實(shí)現(xiàn)流壓轉(zhuǎn)換、等幅放大和以20KHz-100KHz為通帶的帶通濾波，第二信號(hào)調(diào)理電路則把變換、放大及帶通濾波后的超聲波信號(hào)進(jìn)行壓縮與抬升，使之符合DSP中AD單元的輸入信號(hào)要求。
寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3通過安裝在柜內(nèi)指定位置的寬帶局放檢測(cè)天線12來檢測(cè)開關(guān)柜內(nèi)的電磁波信號(hào)。寬帶局放檢測(cè)電路3檢測(cè)安裝柜內(nèi)不同位置的每兩根寬帶局部檢測(cè)天線12之間的電壓信號(hào)，將寬帶局放檢測(cè)天線12接收到的柜內(nèi)電磁波信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)過100KHz-500KHz的帶通濾波，而后經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路組成的寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3轉(zhuǎn)換成為符合DSP輸入要求的電壓信號(hào)送入DSP。絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6采用高速DSP為主CPU，外附存儲(chǔ)器、光耦、以太網(wǎng)芯片和CPLD等輔助芯片，通過高速SPI 口讀寫TF卡的形式實(shí)現(xiàn)采集到數(shù)據(jù)的海量高速存取。絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6通過寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4和套管泄漏電流調(diào)理電路5來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送來的開關(guān)柜內(nèi)一次設(shè)備絕緣狀態(tài)信息進(jìn)行采樣、存儲(chǔ)和狀況監(jiān)測(cè)，并且按指定的格式進(jìn)行編碼，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)通信電路8向站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9傳送監(jiān)測(cè)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制通信電路8按約定的協(xié)議與站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9進(jìn)行通信。通過寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路3檢測(cè)和調(diào)理空間電磁信號(hào)，通過超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路4還原因傳送高抗擾性要求而轉(zhuǎn)換成的電流形式的超聲波電壓信號(hào)，然后再濾波和調(diào)理，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置的超聲波局部放電信號(hào)的檢測(cè)，通過套管泄漏電流調(diào)理電路5還原因?yàn)閭魉透呖箶_性而轉(zhuǎn)換成的電流形式的泄漏電流信號(hào)，然后再濾波和調(diào)理實(shí)現(xiàn)對(duì)不同套管的泄漏電流信號(hào)的檢測(cè)。
系統(tǒng)電源7用于向系統(tǒng)全部檢測(cè)單元和監(jiān)測(cè)單元的供電。
網(wǎng)絡(luò)通信電路8采用光耦芯片隔離RS485總線和CAN總線，隔離變壓器隔離以太網(wǎng)信號(hào)，以提供三種組網(wǎng)方式。用于將絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6編碼好的絕緣狀態(tài)信息以指定的格式向站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9傳遞。
站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9對(duì)絕緣監(jiān)測(cè)主模塊6傳遞來的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)信息進(jìn)行處理、分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜內(nèi)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以圖形界面的形式對(duì)各檢測(cè)量進(jìn)行直觀顯示，同時(shí)在柜內(nèi)絕緣狀態(tài)異常時(shí)生成危險(xiǎn)報(bào)告，并推算出放電點(diǎn)的大體位置，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以供值班人員進(jìn)行巡檢、報(bào)告和維修。站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9以智能修正的監(jiān)視頻度巡檢各開關(guān)柜，通過串口或以太網(wǎng)口讀取各開關(guān)柜傳送來的絕緣子泄漏電流信號(hào)、超聲波局部放電信號(hào)和寬帶局部放電信號(hào)，將上述三種信號(hào)進(jìn)行處理，從而判定開關(guān)柜絕緣情況，并依據(jù)絕緣情況智能修正對(duì)該開關(guān)柜的巡檢頻度。
如圖6所示，本發(fā)明工作時(shí)，站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9的監(jiān)測(cè)軟件在巡檢時(shí)間到時(shí)按如下流程對(duì)某開關(guān)柜進(jìn)行巡檢首先自檢系統(tǒng)，喚醒該監(jiān)測(cè)單元，讀取其自檢信息，確保監(jiān)測(cè)單元和通信鏈路正常，如不正常則生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并修正下次巡檢時(shí)間至10 分鐘；如自檢正常，則巡檢本柜的套管泄漏電流，判斷泄漏電流情況，如超限則識(shí)別超限相別并生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并修正下次巡檢時(shí)間至10分鐘；如泄漏電流正常則巡檢柜內(nèi)寬帶局放信號(hào)和超聲波局放信號(hào)，按閾值原理進(jìn)行放電、可能放電及不放電三值聚類，依D-S證據(jù)理論的規(guī)則綜合判斷是否有局部放電情況，如判斷為局放信號(hào)不正常，則應(yīng)用三角定位法計(jì)算超聲波信號(hào)從而確定放電位置，生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并修正下次巡檢時(shí)間至10分鐘；如局放信號(hào)正常則依據(jù)泄漏電流信號(hào)和寬帶局放信號(hào)、超聲波局放信號(hào)在12小時(shí)至10分鐘時(shí)間內(nèi)智能修正下次的巡檢時(shí)間。
站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)9的監(jiān)測(cè)軟件在巡檢時(shí)間到時(shí)采用如下步驟對(duì)指定開關(guān)柜進(jìn)行巡檢A、自檢系統(tǒng)，喚醒該監(jiān)測(cè)單元11，讀取其自檢信息，確保監(jiān)測(cè)單元11和通信鏈路正常， 如不正常則生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，修正下次巡檢時(shí)間為默認(rèn)巡檢時(shí)間值1小時(shí)；B、巡檢本柜的套管泄漏電流，判斷泄漏電流情況，如其幅值超過給定的限制值則識(shí)別超限相別并生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，修正下次巡檢時(shí)間為最短值10分鐘；C、巡檢柜內(nèi)寬帶局部放電信號(hào)和超聲波局部放電信號(hào)，對(duì)指定種類指定檢測(cè)單元按指定頻段的幅值與已存有的放電、可能放電及不放電三種情況的樣本中心(動(dòng)態(tài)更新)按最短歐氏距離的原則進(jìn)行放電、可能放電及不放電三值聚類；把各檢測(cè)單元三值聚類的結(jié)果結(jié)合給出的信任程度依D-S證據(jù)理論的規(guī)則綜合判斷是否有局部放電情況；如判斷為局部放電信號(hào)不正常，測(cè)出3個(gè)位于不同柜體內(nèi)壁上的超聲波局部放電檢測(cè)單元1的聲電時(shí)延t， 然后按聲波直線傳播的原則，列出三個(gè)球面方程。設(shè)放電點(diǎn)坐標(biāo)為(x，y，z)，3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元 1 的坐標(biāo)分別為(xl，yl，zl)，(x2,y2, z2), (x3，y3，z3)。設(shè) tl，t2，t3 為三個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元1的傳感器測(cè)得的聲電時(shí)延，cl為聲波在空氣中的傳播速度，可得如下方程組(κ - xl)2 ^-(y-yVf +(ζ-ζ )2 = < (χ - χ2)2y2)2z2y = cl2i22(χ- x3'f ^(y-y3f z3'f =cl2i329求解之即得放電點(diǎn)的位置(即三角定位法)，從而確定放電位置，生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào) 警信號(hào)，巡檢時(shí)間修正為10分鐘； 其中
聚類的具體步驟是計(jì)算出放電、可能放電及不放電三類樣本的聚類中心；計(jì)算識(shí)別 樣本與每類的聚類中心的歐氏距離；按距離最近原則對(duì)樣本進(jìn)行分類。D-S證據(jù)理論識(shí)別的具體步驟是首先進(jìn)行可信度函數(shù)的分配，設(shè)識(shí)別樣本跟 離放電(Al)、可能放電(A2即U)與不放電(A3)三類中心的距離分別為dl、d2、d3，則屬
于三類的可信度分配函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由相連接的傳感部分和監(jiān)測(cè)部分組成，其特征是傳感部分由分別設(shè)置在開關(guān)柜的柜體頂面內(nèi)壁正中心處及相鄰兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁正中心處的3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元(1)和套管泄漏電流檢測(cè)單元(2)組成，監(jiān)測(cè)部分由相連接的監(jiān)測(cè)單元(11)和站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)組成；監(jiān)測(cè)單元(11)由網(wǎng)絡(luò)通信電路(8)、 系統(tǒng)電源(7)、絕緣監(jiān)測(cè)主模塊(6)以及分別與絕緣監(jiān)測(cè)主模塊(6)相連接的寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路(3)、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路(4)和套管泄漏電流調(diào)理電路(5) 組成；超聲波局部放電檢測(cè)單元(1)與超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路(4)相連接，套管泄漏電流檢測(cè)單元(2)與套管泄漏電流調(diào)理電路(5)相連接；絕緣監(jiān)測(cè)主模塊(6)的輸出連接網(wǎng)絡(luò)通信電路(8)，網(wǎng)絡(luò)通信電路(8)的輸入連接站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是套管泄漏電流檢測(cè)單元(2)由相串接的引流環(huán)(10)和套管泄漏電流檢測(cè)裝置(14)組成，套管泄漏電流檢測(cè)裝置(14)由依次串接的霍爾電流互感器、放大及低通濾波電路和第一信號(hào)變換電路組成；套管泄漏電流調(diào)理電路(5)由相連接的變換、放大及低通濾波電路和第一信號(hào)調(diào)理電路組成；超聲波局部放電檢測(cè)單元(1)由依次串接的超聲波傳感器、放大及帶通濾波電路、第二信號(hào)變換電路組成；超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路(4)由相連接的變換、放大及帶通濾波電路和第二信號(hào)調(diào)理電路組成；寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路(3)由依次串接的寬帶局部檢測(cè)天線(12)、放大及帶通濾波電路、第三信號(hào)調(diào)理電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是套管泄漏電流檢測(cè)裝置(14)固定連接開關(guān)柜的柜壁(17)，引流環(huán)(10)套在開關(guān)柜的穿墻套管 (16)上，引流環(huán)(10)通過屏蔽電纜(13)連接套管泄漏電流檢測(cè)裝置(14)，套管泄漏電流檢測(cè)裝置(14)通過雙絞線或同軸電纜(15)連接套管泄漏電流調(diào)理電路(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是寬帶局部檢測(cè)天線(12)具有3根，這3根寬帶局部檢測(cè)天線(12)分別設(shè)置在開關(guān)柜的柜體內(nèi)的三個(gè)不同位置，分別對(duì)不同位置的兩根寬帶局部檢測(cè)天線(12)之間的電壓差進(jìn)行檢測(cè)。
5.一種如權(quán)利要求1所述中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其特征是包括如下步驟A、由站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)根據(jù)套管泄漏電流檢測(cè)單元(2)檢測(cè)到的套管泄漏電流按閾值的原則判斷套管的絕緣狀況；根據(jù)寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路(3)和超聲波局部放電檢測(cè)單元(1)檢測(cè)到的電磁波信號(hào)和超聲波信號(hào)按照聚類的方法判斷開關(guān)柜內(nèi)是否有局部放電情況發(fā)生，如有局部放電情況發(fā)生，則通過(3)個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元(1) 傳來的信號(hào)的時(shí)差按三角定位法大致定位出放電位置；B、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路(4)將超聲波局部放電檢測(cè)單元(1)檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為 4-20mA的超聲波信號(hào)還原、濾波及變換；C、套管泄漏電流調(diào)理電路(5)將套管泄漏電流檢測(cè)單元(2)檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為4-20mA的泄漏電流信號(hào)還原、濾波及變換；D、絕緣監(jiān)測(cè)主模塊(6)分別對(duì)寬帶局部放電信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路(3)、超聲波局部放電信號(hào)調(diào)理電路(4)和套管泄漏電流調(diào)理電路(5)傳送來的電磁波信號(hào)、超聲波信號(hào)和泄漏電流信號(hào)按規(guī)定的頻率進(jìn)行采樣，并控制網(wǎng)絡(luò)通信電路(8)在站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)讀取絕緣狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)按約定的協(xié)議進(jìn)行通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征是站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)巡檢各開關(guān)柜， 讀取各開關(guān)柜傳送來的絕緣泄漏電流信號(hào)、超聲波局部放電信號(hào)和寬帶局部放電信號(hào)，將這三種信號(hào)進(jìn)行處理，判定開關(guān)柜絕緣情況，并依據(jù)絕緣情況修正巡檢頻度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征是站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)在巡檢時(shí)間到時(shí)采用如下步驟對(duì)指定開關(guān)柜進(jìn)行巡檢A、自檢系統(tǒng)，喚醒監(jiān)測(cè)單元，讀取其自檢信息，確保監(jiān)測(cè)單元和通信鏈路正常，如不正常則生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；B、巡檢本開關(guān)柜的套管泄漏電流，判斷泄漏電流情況，如超限則識(shí)別超限相別并生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；C、巡檢開關(guān)柜內(nèi)寬帶局部放電信號(hào)和超聲波局部放電信號(hào)，按閾值原理進(jìn)行放電、可能放電及不放電三值聚類，判斷是否有局部放電情況，如判斷為局部放電信號(hào)不正常，則應(yīng)用三角定位法計(jì)算超聲波信號(hào)從而確定放電位置，生成故障報(bào)告，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，巡檢時(shí)間修正為10分鐘；D、如局部放電信號(hào)正常，則依據(jù)泄漏電流信號(hào)和寬帶局部放電信號(hào)、超聲波局部放電信號(hào)在12小時(shí)至10分鐘時(shí)間內(nèi)智能修正下次的巡檢時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種中壓智能開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)方法，由相連接的傳感部分和監(jiān)測(cè)部分組成，傳感部分由分別設(shè)置在開關(guān)柜的柜體頂面內(nèi)壁正中心處及相鄰兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁正中心處的3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元和套管泄漏電流檢測(cè)單元組成，監(jiān)測(cè)部分由相連接的監(jiān)測(cè)單元和站控層監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成；通過3個(gè)超聲波局部放電檢測(cè)單元傳來的信號(hào)的時(shí)差按三角定位法大致定位出放電位置；能將超聲波局部放電檢測(cè)單元、套管泄漏電流檢測(cè)單元檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為4-20mA的超聲波信號(hào)、泄漏電流信號(hào)還原、濾波及變換；從超聲波、電磁波兩個(gè)方面判斷局部放電情況，用泄漏電流來監(jiān)測(cè)套管或絕緣子的泄漏電流情況，可智能修正巡檢時(shí)間，提高監(jiān)測(cè)的可靠性。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102520324SQ20111044284
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者康安明, 曾慶軍, 朱翔, 朱勝龍, 邱一新 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江市誠翔電器有限責(zé)任公司