采用合成的同步信號的局部放電檢測系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及局部放電檢測系統(tǒng)，并且具體地涉及用于檢測與供電電壓同步的局部放電脈沖的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]局部放電檢測特別用于識別和測量電氣組件和裝置中的局部放電，該電氣組件和裝置諸如:中壓、高壓或超高壓線纜，線纜接頭，架空線絕緣子，中壓和高壓配電箱，使用GIS(氣體絕緣開關(guān)設(shè)備)的高壓和超高壓線纜，變電站，變壓器，電機(jī)。
[0003]術(shù)語局部放電旨在表示在電組件具有各種類型的缺陷時在電組件的電介質(zhì)(絕緣)材料中出現(xiàn)的不期望的電荷復(fù)合(recombinat1n)，這最終導(dǎo)致電介質(zhì)損壞。這里，在電介質(zhì)材料的多個部分中生成脈沖電流，并且脈沖電流使得電磁波通過相關(guān)電系統(tǒng)的電力線纜或接地線纜進(jìn)行傳播，并通過各種周圍介質(zhì)(電介質(zhì)材料、金屬、空氣等)進(jìn)行輻射。
[0004]為了對AC(交流)電氣組件執(zhí)行局部放電測量，重要的是要具有相位參考信號，SP，在相位和頻率上與為該電氣組件供電的AC電壓同步的信號。通過對局部放電脈沖的最大振幅相對于這些局部放電脈沖出現(xiàn)時的供電電壓的相位進(jìn)行繪圖來獲得有用的診斷圖。
[0005]在一些情況中，感測AC供電電壓以獲得其相位角度意味著使用必須連接到受測組件的特定傳感器。這種操作一般需要組件與其電源斷開連接(切斷電源)，并隨后重新連接:這種操作通常是不切實(shí)際的，具有較高的間接成本，并且在許多情況下根本無法進(jìn)行。
[0006]文獻(xiàn)W0-A-2009-150627尤其描述了一種小尺寸的、完全絕緣的且自供電的局部放電檢測設(shè)備，該設(shè)備允許在不需要直接連接到被檢查的系統(tǒng)的情況下以最高安全性執(zhí)行測量。該設(shè)備包括寬帶天線，該寬帶天線適于充當(dāng)電場傳感器并且包括第一平面導(dǎo)體(即，地平面)，該第一平面導(dǎo)體與第二導(dǎo)體配合，第二導(dǎo)體的輪廓朝向第一平面導(dǎo)體聚攏在一個點(diǎn)或一條線處。這種局部放電檢測設(shè)備還可以檢測同步信號，該同步信號是通過拾取放電生成組件的供電電壓而獲得的。
[0007]存在如下實(shí)際的狀況，在該狀況下，對局部放電生成組件的供電電壓的檢測不能對局部放電生成組件以接觸技術(shù)和非接觸技術(shù)來執(zhí)行，而是必須對另一電氣組件執(zhí)行并且遠(yuǎn)離受測組件。
[0008]文獻(xiàn)JP-A-6-11534公開了一種局部放電測量系統(tǒng)，其包括在電力線纜處提供的螺管線圈檢測部分，其中電力線纜鋪設(shè)在地下人孔(manhole)內(nèi)部的管道系統(tǒng)中，局部放電檢測部分檢測輸出信號，并且然后檢測信號傳輸部分將檢測信號傳輸?shù)饺丝咨w(manholelid)的天線。DC調(diào)節(jié)電源通過變壓器從線纜接收電力，該變壓器用于接收電力供應(yīng)。從傳輸終端側(cè)變電站在移動電話的電波上傳輸線纜的施加電壓相位信息，傳輸終端側(cè)變電站配備有電壓互感器。在人孔蓋附近提供的局部電壓和施加電壓相位接收設(shè)備配備有無線電氣信號接收部分和電話信號接收天線，獲得受測電力線纜的局部放電氣信號以及施加電壓相位信息信號，并且隨后在施加電壓相位作為參數(shù)的情況下分析局部放電脈沖。
[0009]文獻(xiàn)JP200307551描述了一種技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)，在局部放電氣信號檢測部分處以及在施加電壓信號檢測部分處接收具有GPS衛(wèi)星所發(fā)送的時間信號的無線電波。對由施加電壓信號檢測部分和由局部放電氣信號檢測部分檢測到的信號以及該時間信號進(jìn)行記錄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]申請人發(fā)現(xiàn)同步信號檢測裝置對于使得局部放電檢測以對受測電對象進(jìn)行供電的電壓的相位為參考是必要的。在一些實(shí)例中，相對于檢測局部放電脈沖的裝置遠(yuǎn)程地執(zhí)行對AC供電電壓的檢測，并且向局部放電氣信號裝置傳輸檢測到的AC供電電壓。對檢測到的AC供電電壓的這種傳輸使得難以有效地實(shí)現(xiàn)兩個檢測到的信號之間的同步，原因在于遠(yuǎn)程檢測到的同步信號(與AC供電電壓相對應(yīng))在有時間延遲的情況下到達(dá)局部放電裝置，這不允許與檢測到的局部放電氣信號進(jìn)行實(shí)時同步。
[0011]申請人發(fā)現(xiàn)對遠(yuǎn)程檢測到的AC電壓的圖案進(jìn)行重現(xiàn)的合成相位數(shù)據(jù)可以用來將檢測到的局部放電氣信號與AC供電電壓的相位角度進(jìn)行同步，條件是基于遠(yuǎn)程電氣AC電壓的采樣對合成相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0012]根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種局部放電檢測系統(tǒng)，包括局部放電獲取和處理設(shè)備，該局部放電獲取和處理設(shè)備包括:
[0013]局部放電檢測設(shè)備，被配置為根據(jù)第一電氣對象所生成的局部放電脈沖來提供檢測到的局部放電電氣信號；
[0014]第一通信模塊，被配置為接收檢測到的同步信號，所述檢測到的同步信號承載與第二電氣對象的供電電壓相關(guān)聯(lián)的檢測到的同步相位值以及對應(yīng)的參考時間值；
[0015]相位值生成器，被配置為產(chǎn)生合成相位值，所述合成相位值表示合成同步信號，所述相位值生成器是可根據(jù)相位誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)的；
[0016]誤差計算模塊，被配置為根據(jù)所述合成相位值、所述檢測到的同步相位值和所述對應(yīng)的參考時間值來計算所述相位誤差。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述誤差計算模塊被配置為根據(jù)與過去的參考時間值相關(guān)聯(lián)的過去的檢測到的同步相位值以及比較值來計算當(dāng)前的相位誤差。所述局部放電獲取和處理設(shè)備還包括:時間移位器模塊，被配置為在所述合成相位值當(dāng)中選擇在所述過去的參考時間值處生成的過去的合成相位值，并將所述過去的合成相位值作為比較值提供給所述誤差計算模塊。
[0018]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述局部放電檢測系統(tǒng)還包括同步檢測裝置，所述同步檢測裝置包括:
[0019]傳感器模塊，用于將供電電壓轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的電氣信號；
[0020]同步處理模塊，被構(gòu)造為接收所述轉(zhuǎn)換后的電氣信號，并通過將所述檢測到的同步相位值與所述對應(yīng)的參考時間值進(jìn)行關(guān)聯(lián)來生成所述檢測到的同步信號；
[0021]第二通信模塊，被配置為沿著可連接到所述第一通信模塊的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸所述檢測到的同步信號。
[0022]在本發(fā)明的實(shí)施例中，局部放電檢測系統(tǒng)還包括時間參考源，該時間參考源被構(gòu)造為向局部放電獲取和處理設(shè)備以及同步檢測裝置提供時間參考信號，以生成所述參考時間值。所述時間參考源可以是以下源中的一個:GPS(全球定位系統(tǒng))時間源、穩(wěn)定振蕩器時間源、IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)時間源。
[0023]在本發(fā)明的實(shí)施例中，局部放電獲取和處理設(shè)備被放置到遠(yuǎn)離第二電氣對象的位置。局部放電獲取和處理設(shè)備包括:獲取設(shè)備，被配置為處理檢測到的局部放電電氣信號，并提供局部放電振幅。
[0024]根據(jù)特定的實(shí)施例，同步檢測裝置的傳感器模塊是以下設(shè)備中的一個:電壓互感器、電容耦合器。局部放電檢測設(shè)備可以是以下傳感器中的一個:接觸傳感器、非接觸傳感器、Rogowsky傳感器、親合器變壓器類型磁傳感器、磁場接近傳感器、聲學(xué)傳感器、壓電傳感器、天線傳感器。
[0025]在本發(fā)明的實(shí)施例中，局部放電獲取和處理設(shè)備還包括第一本地時鐘生成器，該第一本地時鐘生成器被配置為根據(jù)時間參考信號產(chǎn)生用于同步獲取設(shè)備的定時信號，并且同步檢測裝置包括第二本地時鐘生成器，該第二本地時鐘生成器被配置為根據(jù)時間參考信號產(chǎn)生所述參考時間值。
[0026]在本發(fā)明的實(shí)施例中，局部放電檢測系統(tǒng)還包括顯示器，該顯示器連接到局部放電獲取和處理設(shè)備，并且被配置為將所述局部放電振幅值顯示在對應(yīng)的合成相位值處。在特定的實(shí)施例中，局部放電獲取和處理設(shè)備還包括濾波模塊，其被配置為對相位誤差進(jìn)行濾波，從而減少相位值生成器所產(chǎn)生的合成相位值中的相位突變。
[0027]根據(jù)實(shí)施例，可調(diào)節(jié)的相位值生成器被配置為生成具有所述供電電壓的頻率的周期性數(shù)字波形，并且具體地，相位值生成器是直接數(shù)字合成器(DDS)，該DDS被配置為生成具有0.0lHz到1KHz范圍內(nèi)的頻率的信號。
[0028]通信網(wǎng)絡(luò)(NTW)可以是以下網(wǎng)絡(luò)中的至少一個:分組網(wǎng)絡(luò)、LAN(局域網(wǎng))、WAN(廣域網(wǎng))、以太網(wǎng)、WiF1、GSM(全球移動通信系統(tǒng))/3G網(wǎng)絡(luò)。
[0029]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種局部放電檢測方法，該方法包括在第一處理裝置處:
[0030]檢測第一電氣對象所生成的局部放電脈沖，并提供檢測到的局部放電電氣信號；
[0031]接收檢測到的同步信號，所述檢測到的同步信號承載與第二電氣對象的供電電壓相關(guān)聯(lián)的檢測到的同步相位值和對應(yīng)的參考時間值；
[0032]生成表示合成同步信號的多個合成相位值；
[0033]根據(jù)所述合成相位值、所述檢測到的同步相位值和所述對應(yīng)的參考時間值來計算相位誤差；
[0034]根據(jù)所述相位誤差來調(diào)節(jié)所述多個合成相位值的相位。
[0035]根據(jù)特定的實(shí)施例，所述檢測方法還包括:在所述多個合成相位值當(dāng)中選擇在所述過去的參考時間值處生成的過去的合成相位值;其中，計算所述相位誤差包括:在當(dāng)前時間處，根據(jù)與過去的參考時間值相關(guān)聯(lián)的過去的檢測到的同步相位值以及所述過去的合成相位值來計算當(dāng)前相位誤差。
[0036]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述檢測方法包括在第二處理裝置處:
[0037]將所述供電電壓轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的電氣信號；
[0038]接收所述轉(zhuǎn)換后的電氣信號，并通過將檢測到的同步相位值與對應(yīng)的參考時間值進(jìn)行關(guān)聯(lián)來生成所述檢測到的同步信號；
[0039]沿著通信網(wǎng)絡(luò)向所述處理裝置傳輸所述檢測到的同步信號。
[0040]根據(jù)特定的實(shí)施例，所述檢測方法還包