專利名稱：開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于中高壓電氣設備故障檢測與診端技術領域，特別涉及一種在柜式 的對中壓開關柜母線的局部放電現(xiàn)象進行實時檢測的系統(tǒng)。
背景技術：
開關柜在工作時，如果母線絕緣內部存在弱點和缺陷，則會產生絕緣的局部擊穿 現(xiàn)象；而母線本體若有尖角或尖的邊緣時，就會導致電場集中，上述兩種情況的發(fā)生都會出 現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象。當開關柜母線局部放電現(xiàn)象時，輕者引起設備工作不正常、絕緣的進一 步惡化，重者則會擊毀開關柜的設備，產生嚴重的安全事故。目前檢測局部放電現(xiàn)象的技術主要有紅外檢測技術、超聲波檢測技術和脈沖電 流檢測技術等。然而，現(xiàn)在這些技術的運用都存在各種結構或功能缺陷。比如紅外檢測、 超聲波檢測易受環(huán)境溫度、環(huán)境噪聲影響，靈敏度不高，而脈沖電流法需要專門的高壓裝置 等。除此之外，還存在一個很大的問題是采用這些技術都無法實現(xiàn)在柜式的實時檢測功能。 采用超聲波、紅外檢測技術手段檢測局放，僅是通過專門的儀器做定期巡檢，而無法實時檢 測，并且有些儀器僅適合于變壓器、電機等電力設備。至于脈沖電流法，其在檢測時，還需要 中斷開關柜的運行，施加實驗電壓來提取局部放電電弧、電暈引起的脈沖信號，其檢測手段 既費時，又要造成局部電網中斷運行的損失。另外，檢測過程中對檢測人員的技術水準要求 也比較高，不利于快速處理故障現(xiàn)場。目前，直接針對在柜式的開關柜母線局放實時檢測的技術方案還未見公開，可以 說在國內外還是空白。

實用新型內容本實用新型公開了一種開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其是一種安裝在開 關柜上、基于電容耦合式的檢測系統(tǒng)，實時地對母線的局部放電狀態(tài)進行監(jiān)測。其信號處 理、分析部分是和常規(guī)配置于開關柜的操控裝置設計為一體，構成一套完整的開關柜安全 工作綜合保護裝置。本實用新型的檢測系統(tǒng)由于能實時檢測對開關柜安全運行危害較大的 母線局部放電狀態(tài)，并及時給出保護信號，從而極大地提高了電網運行的安全性。本實用新型所采取的技術方案如下一種開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置， 其包括溫度、濕度、粉塵檢測模塊、母線局放檢測部件、信號隔離及調理模塊、DSP信號處理 模塊、按鍵顯示模塊、通訊模塊、輸出控制模塊，所述溫度、濕度、粉塵檢測模塊檢測母線環(huán) 境的溫度、濕度及粉塵濃度，并將檢測信號傳輸至DSP信號處理模塊；所述母線局放檢測部 件檢測母線局放脈沖信號，并將檢測信號傳輸至信號隔離及調理模塊；所述信號隔離及調 理模塊針對母線局放信號進行預處理，并傳輸至DSP信號處理模塊；DSP信號處理模塊接 收信號，對信號進行處理、分析，產生控制信號，并傳輸至輸出控制模塊；輸出控制模塊接收 DSP信號處理模塊發(fā)出的控制指令，以控制外部的控制裝置動作；DSP信號處理模塊通過通 訊模塊與外部計算機進行通訊；DSP信號處理模塊與按鍵顯示模塊進行人機交互通訊。[0007]優(yōu)選的，溫度、濕度、粉塵檢測模塊包括溫度傳感器(U2)、濕度傳感器(U3)、粉塵 傳感器(U4)，所述的溫度傳感器(U2)檢測母線周圍環(huán)境溫度，靠近母線；所述的濕度傳感 器(U3)檢測母線周圍環(huán)境濕度；所述的粉塵傳感器(U4)檢測母線室的環(huán)境粉塵濃度；溫 度傳感器(U2)、濕度傳感器(U3)、粉塵傳感器(U4)的數(shù)據(jù)輸出分信號引腳分別接入所述的 DSP信號處理模塊。優(yōu)選的，信號隔離及調理模塊包括運算放大器(U5)，運算放大器(U5)調理母線局 部放電信號；運算放大器(U5)的輸出接入DSP信號處理模塊。優(yōu)選的，母線局放檢測部件包括高壓母線(V)、母線電阻(Zl)、完好介質第一電容 (Ca)、與氣隙串聯(lián)第二電容(Cb)、氣隙第三電容(Ce)、母線絕緣層外緣與檢測電極板之間 的第四電容(Cq)、檢測電極板與開關柜柜體之間的第五電容(Co)、霍爾電壓傳感器(U1)、 第二電阻(R2)、局部放電等效第一電阻(rl)、連接座(Jl)，高壓母線(V)接母線電阻(Zl)， 母線電阻(Zl)分兩路分別接第二電容(Cb)、第一電容(Ca)，第二電容(Cb)的另一端分兩 路分別接第三電容(Ce)、第一電阻(rl)，第一電容(Ca)、第三電容(Ce)、第一電阻(rl)的 另一端匯成一路聯(lián)接第四電容(Cq)，第四電容(Cq)的另一端接入霍爾電壓傳感器(Ul)的 Vin+端，霍爾電壓傳感器(Ul)的Vin+端與Vin-端之間接第五電容(Co)，霍爾電壓傳感器 (Ul)的Iout端與GND端之間接電阻(R2)，霍爾電壓傳感器(Ul)聯(lián)接連接座(Jl)。優(yōu)選的，按鍵顯示模塊包括第一按鍵(Si)、第二按鍵(S2)、第三按鍵(S3)、第四按 鍵(S4)、液晶顯示模塊(Ml)，DSP信號處理模塊(U6)接液晶顯示模塊(Ml)的引腳；電源 模塊(Ul)的V+、V-端并聯(lián)聯(lián)接電解電容(Cl)、第三電阻(R3)和第一按鍵(Si)、第四電阻 (R4)和第二按鍵(S2、)第五電阻(R5和第三按鍵(S3)、第六電阻(R6)和第四按鍵(S4)，第 三電阻(R3)和第一按鍵(Si)、第四電阻(R4)和第二按鍵(S2)、第五電阻(R5)和第三按鍵 (S3)、第六電阻(R6)和第四按鍵(S4)分別串接，第三電阻(R3)和第一按鍵(Si)、第四電阻 (R4)和第二按鍵(S2)、第五電阻(R5)和第三按鍵(S3)、第六電阻(R6)和第四按鍵(S4)的 連接線分別接入DSP信號處理模塊(U6)。優(yōu)選的，通訊模塊包括RS-232收發(fā)器(U7)、485收發(fā)器(U8)，RS-232收發(fā)器(U7)、 485收發(fā)器(U8)構成與上位機通信的硬件接口，以實現(xiàn)現(xiàn)場與遠程計算機的通信；RS-232 收發(fā)器(U7)、485收發(fā)器(U8)聯(lián)接DSP信號處理模塊(U6)。優(yōu)選的，輸出控制模塊包括光電耦合器(UlO)，光電耦合器(UlO)對控制輸出信號 進行電氣隔離，光電耦合器(UlO)的輸入端接入DSP信號處理模塊⑴6)，光電耦合器(UlO) 的輸出端接入一插頭座(J5)，插頭座(J5)接外部電源。優(yōu)選的，DSP信號處理模塊接日歷時鐘模塊(U9)，日歷時鐘模塊(U9)記錄故障發(fā) 生時間，并予以保存。優(yōu)選的，DSP信號處理模塊并聯(lián)聯(lián)接電容(Yl)、第七電容(C7)和第八電容(C8)， 第七電容(C7)與第八電容(C8)串聯(lián)。本實用新型建立柜上母線與感應電板間的電容模型及對應的電路模型，設計母線 局部放電放檢測部件，這包含了感應檢測電板幾何形狀、材料、絕緣等理論和技術問題的解 決，確保在高壓條件下設計的檢測部件要滿足開關柜本體安全可靠運行的要求。其次，本實用新型對母線產生局部放電時的脈沖捕捉。一般在母線絕緣狀況良好 時，連接也可靠時，不會產生局部放電現(xiàn)象，但一旦出現(xiàn)局部放電時，需要檢測裝置和信號處理單元能迅速識別檢測出局放脈沖信號。此外，本實用新型抗環(huán)境變化因數(shù)影響檢測準確度。在環(huán)境濕度、溫度、塵埃發(fā)生 變化時必然會影響檢測部件的檢測精度，因此，要解決環(huán)境變化因數(shù)影響檢測準確度的技 術問題。因為不采用超聲波的檢測原理，所以不需考慮環(huán)境噪聲對檢測精度的影響。本實用新型1)針對高壓母線的尺寸及結構、絕緣材料及尺寸、母線室等空間因 數(shù)，設計條狀檢測電極板(參見圖4)。該條狀檢測電極板的一般采用銅質材料，以減小對電 場的影響。檢測電極板與母線間距和檢測電極板與開關柜間距，根據(jù)空氣介質環(huán)境和擊穿 場強的條件，以及要求的檢測(耦合)電容大小等因數(shù)設計。2)基于小波變換的局部放電脈沖信號撲捉及譜分析。小波變換的優(yōu)勢在于撲捉瞬 變信號和頻譜分析，在實時檢測局部放電脈沖信號的過程中顯得由為重要。對撲捉的脈沖 信號做譜分析后可以推測出局放的強度、位置時間、周期等要素。3)針對局部放電現(xiàn)象的基于神經網絡的信息融合技術的研究。母線局部放電現(xiàn)象 會隨著環(huán)境溫度、濕度甚至空氣清晰度有著比較密切的關系。信息融合技術將環(huán)境的各種 影響因數(shù)作為系統(tǒng)的多輸入?yún)⒘窟M行信息融合，并找出各種影響因數(shù)與局部放電強度等參 數(shù)之間的關系。本實用新型開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置采用的技術方案首先能實現(xiàn)實 時的、在柜的母線局部放電檢測功能。在局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)時能快速檢測、分析、報警提示 或保護，符合智能電網對終端電力設備智能化的高要求。而且，局部放電檢測部件結構簡 單、不需要復雜的傳感器件。對于影響檢測準確度的環(huán)境因數(shù)，借助價格低性能好的溫、濕 度、粉塵傳感器很容易檢測。而原本需要復雜硬件來消除環(huán)境因數(shù)影響的問題，是靠高速微 處理器通過一些信號處理、信息融合等軟件程序來解決。實際上開關柜都需配有操控裝置， 本檢測系統(tǒng)與操控裝置結合在一體，因此，不需增加多少成本。

圖1是本實用新型開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置的原理框圖。圖2是本實用新型母線局放檢測部件的等效電路圖。圖3是本實用新型信號處理、分析及控制輸出部分的電路圖。圖4是檢測電極板的結構示意圖。圖2中V 高壓母線；Zl 母線電阻；Ca 完好介質電容；Cb 與氣隙串聯(lián)電容；Cc 氣隙電容；Cq 母線絕緣層外緣與檢測電極板之間的電容；Co 檢測電極板與開關柜柜體之 間的電容(耦合電容)；Ul 霍爾電壓傳感器；R2 電阻；rl 局部放電等效電阻；J1 連接座。圖3中Ul 電源模塊；U2 溫度傳感器；U3 濕度傳感器；U4 粉塵傳感器；U5 運 算放大器；U6 數(shù)字信號控制器；U7 :RS-232收發(fā)器；U8 485收發(fā)器；U9 :日歷時鐘模塊； UlO 光電耦合器；Ull :5V-24VDC/DC變換器；Ml 液晶顯示模塊；J1-J5 電路連接插頭座； S1-S4 按鍵；R1-R15 電阻；C1-C18 電容；Wl 精密電位器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。[0029]如圖1所示，本實用新型開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置包括溫度、濕度、粉 塵檢測模塊、母線局放檢測部件、信號隔離及調理模塊、DSP信號處理模塊、按鍵顯示模塊、 通訊模塊、輸出控制模塊。溫度、濕度、粉塵檢測模塊檢測母線環(huán)境的溫度、濕度及粉塵濃 度，溫度、濕度、粉塵檢測模塊與DSP聯(lián)接，并將檢測信號傳輸至DSP信號處理模塊；母線局 放檢測部件與信號隔離及調理模塊聯(lián)接，檢測母線局放脈沖信號，并將檢測信號傳輸至信 號隔離及調理模塊；信號隔離及調理模塊與DSP信號處理模塊聯(lián)接，其針對母線局放信號 進行預處理，并傳輸至DSP信號處理模塊；DSP信號處理模塊接收信號，對信號進行處理、分 析，產生控制信號，并傳輸至輸出控制模塊；DSP信號處理模塊聯(lián)接輸出控制模塊，輸出控 制模塊接收DSP信號處理模塊發(fā)出的控制指令，以控制外部的控制裝置動作；DSP信號處理 模塊與通訊模塊聯(lián)接，DSP信號處理模塊通過通訊模塊與外部計算機進行通訊；DSP信號處 理模塊與按鍵顯示模塊聯(lián)接，DSP信號處理模塊與按鍵顯示模塊進行人機交互通訊。對于母線局部放電檢測部分的等效電路如圖2所示，這部分電路包括高壓母線 V、母線電阻Z1、完好介質電容Ca、與氣隙串聯(lián)電容Cb、氣隙電容Ce、母線絕緣層外緣與檢測 電極板(圖4)之間的電容Cq、檢測電極板與開關柜柜體之間的電容Co、霍爾電壓傳感器 U1、電阻R2、局部放電等效電阻rl、連接座Jl(AWG-4)。這部分電路的元器件參數(shù)與母線結 構、材料及檢測電極板的結構和材料、環(huán)境等有關，在不同級別的開關柜中也都有差別。本 實施例中，R2是10歐電阻，Ul是霍爾電壓傳感器(型號HV400AD)。高壓母線V、母線電阻Zl、完好介質電容Ca、與氣隙串聯(lián)電容Cb、氣隙電容Ce、局 部放電等效電阻rl的連接關系是由出現(xiàn)母線絕緣材料有氣隙引起局部放電時的等效電路 連接關系。高壓母線V的一端接地，另一端接母線電阻Z1，母線電阻Zl分兩路分別接電容 Cb、電容Ca，電容Cb的另一端分兩路分別接電容Ce、電阻rl，電容Ca、電容Ce、電阻rl的另 一端匯成一路聯(lián)接電容Cq，電容Cq的另一端接入霍爾電壓傳感器Ul的Vin+端，霍爾電壓 傳感器Ul的Vin+端與Vin-端之間接電容Co，霍爾電壓傳感器Ul的Vin-端接地?；魻栯?壓傳感器Ul的Iout端與GND端之間接電阻R2，霍爾電壓傳感器Ul的GND端接連接座Jl 的1腳，Iout端接連接座Jl的2腳，+24V端接連接座Jl的3腳。當在母線附近引入檢測電極板時產生了 Cq(母線絕緣層外緣與檢測電極板之間 的電容)及Co(檢測電極板與開關柜柜體之間的電容)。當出現(xiàn)局放時，氣隙電容Cc會有 放電脈沖電流，該脈沖電流會弓丨起母線泄漏電流，這部分電流自然流經電容Co，電容Co產 生電壓信號；霍爾電壓傳感器Ul的輸入接電容Co兩端以檢測局放的電壓信號；電阻R2的 作用是將霍爾電壓傳感器Ul的4-20mA電流輸出轉換成40mV_200mV的電壓信號。連接座Jl的1、2、3腳對應接到圖3中插頭座J2的1、2、3腳上，作為圖2中Ul的 電源引入和信號輸出。對于信號處理、分析和控制輸出的電路部分如圖3所示。這部分電路包括電源模塊Ul (型號DFA10-05W)、溫度傳感器U2(型號DS18B20)、 濕度傳感器U3(型號SH1100)、粉塵傳感器U4(型號M216553)、運算放大器TO(型號 TLC2272)、數(shù)字信號控制器U6 (即DSP信號處理模塊，型號dsPIC30F6012A)、RS_232收發(fā)器 U7 (型號MAX232)、485收發(fā)器U8 (型號MAX483)、日歷時鐘模塊U9 (型號DS12C887)、光電耦 合器UlO (型號TLP521-4)、5V_24VDC/DC變換器Ull (型號MAX773)、液晶顯示模塊Ml (型 號 CM12684)、電路連接插頭座 Jl (AWG-2)、J2 (AWG-4)、J3 (AWG-3)、J4 (AWG-2)、J5 (AWG-6)、按鍵 S1-S4 (AN-2)、電阻 R2-R6 (4. 7K1/4W)、電阻 R11_R15(4. 7K1/4W)、電阻 Rl (10K1/4W 金 屬膜)、R9(510Kl/4ff電阻)、電阻R7(51K1/4W金屬膜)、電阻R8(1M1/4W金屬膜)、電阻 RlO (120 Ω 1/4W)、電解電容 Cl (1000uF/16V)、電解電容 C3-C6 (0. luF/16V)、獨石電容 C2、 C9-C18 (104/25V)、獨石電容 C7、C8 (20/25V)、精密電位器 Wl (51K)。電路連接插頭座Jl的1腳、2腳分別接入電源模塊Ul的AC(3) ,AC(I)輸入端，電源 模塊Ul的V-(4)端接地，V+(2)端接入數(shù)字信號控制器TO的VDD (10)、AVDD (19)、VDD (26)， V+端還通過電阻R2接入數(shù)字信號控制器TO的MCLR(7)端，數(shù)字信號控制器TO的MCLR(7) 端通過電容C2接地。數(shù)字信號控制器TO的Vss (9)、AVSS (20)、Vss (25)接地。電源模塊Ul的V+⑵、V_(4)端并聯(lián)聯(lián)接電解電容Cl、電阻R3和按鍵Si、電阻R4 和按鍵S2、電阻R5和按鍵S3、電阻R6和按鍵S4，電阻R3和按鍵Si、電阻R4和按鍵S2、電 阻R5和按鍵S3、電阻R6和按鍵S4分別串接，電阻R3和按鍵Si、電阻R4和按鍵S2、電阻 R5和按鍵S3、電阻R6和按鍵S4的連接線分別接入數(shù)字信號控制器U6的RG9 (8)、RG8 (6)、 RG7 (5)、RG6 (4)。電源模塊Ul的V+(2)電源輸出還連接到溫度傳感器U2、濕度傳感器U3、粉塵傳感 器U4、運算放大器TO、RS-232收發(fā)器U7、485收發(fā)器U8、日歷時鐘模塊U9、液晶顯示模塊Ml 的電源端，V-(4)輸出端連接到U2-U9的VSS或GND接地端。溫度傳感器U2、濕度傳感器U3、粉塵傳感器U4的數(shù)據(jù)輸出分信號引腳分別接數(shù)字 信號控制器 U6 的 T2CK (2)、T3CK (3)、AN8 (21)。運算放大器U5的OUT B (7)輸出接數(shù)字信號控制器U6的AN9 (22)，OUT B (7)與IN B-(6)之間接電阻R8，0UT A(I)與IN B-(6)之間接電阻R9，0UT A(I)串接精密定位器W1、 電阻R7、電阻Rl后接入插頭座J2的3腳。電阻Rl與電阻R7的連接線還接入運算放大器 U5 的 IN A- (2)。數(shù)字信號控制器TO 的 U2RX(31)、U2TX(32)接 RS-232 收發(fā)器 U7 的 Rlout (12)、 Tlin(Il)。RS-232 收發(fā)器 U7 的 Cl+(1)與 Cl_(3)之間接電容 R4，C2+(4)與 C2_(5)之間接 電容C5，V+(2)與Vcc(16)之間接電容C3，V-(6)與地之間接電容C6。Tlout (14) ,Rlin (13) 分別接入插頭座J3的1、2腳。數(shù)字信號控制器U6的UlRX (34)、UlTX (33)接485收發(fā)器U8的RO⑴、DI (4)，數(shù) 字信號控制器U6的RC13 (47)接入485收發(fā)器U8的RE⑵、DE (3)。485收發(fā)器U8的A (6) 端、B(7)端分別接入插頭座J4的2腳、1腳，A(6)端與B(7)端之間接入電阻R10。數(shù)字信號控制器TO的RC5 (40)、CLKI (39)間并聯(lián)聯(lián)接電容Y1、電容C7和電容C8， 電容C7與電容C8串聯(lián)。數(shù)字信號控制器U6的RD0-RD7(46、49、50、51、52、53、54、55)作為數(shù)據(jù)總線分別 接日歷時鐘模塊U9的數(shù)據(jù)線AD0-AD7(4、5、6、7、8、9、10、11)、液晶顯示模塊Ml的數(shù)據(jù)線 DB0-DB7(10、11、12、13、14、15、16、17)。日歷時鐘模塊U9的中斷信號線IRQ(19)接數(shù)字信號控制器TO的外部中斷輸入 INTl (42)腳。日歷時鐘模塊U9 ^ RESET(18)與VCC(24)間接電阻R13，RESET(18)通過電 容C9接地。液晶顯示模塊Ml的RESET (9)也通過電容C9接地。數(shù)字信號控制器U6的RC14 (48)、RG2 (37)、RG3 (36)、RF6 (35)作為液晶顯示模塊 Ml的片選、讀寫信號，分別接液晶顯示模塊Ml的CD (8)、CE (7)、RD (6)、WR(5)引腳。[0047]數(shù)字信號控制器TO的RB11-RB14(24、27、28、29)作為日歷時鐘模塊U9的片選、讀 寫等信號，分別接日歷時鐘模塊U9的DC (17)、W/R(15)、AS (14)、CS (13)引腳。數(shù)字信號控制器U6的RGO (61)、RG12 (63)、RG13 (64)、RG14 (62)作為控制輸出(溫 度、濕度、斷路器等)信號分別通過R11、R12、R14、R15接光電耦合器UlO的輸入端，光電耦 合器UlO的輸出端接入插頭座J5的6、5、4、3腳及接地。插頭座J5的1、2腳接外部電源。電容C10-C18分別接在每個芯片(Ul U9)的電源與地之間。電源模塊Ul將220V的交流電直接整流經穩(wěn)壓而產生5V直流電，供給整個電路工 作，它是一個開關電源模塊。溫度傳感器U2檢測母線周圍環(huán)境溫度，靠近母線。濕度傳感器 U3檢測母線周圍環(huán)境濕度。粉塵傳感器U4檢測母線室的環(huán)境粉塵濃度。運算放大器TO調 理母線局部放電信號，其放大倍數(shù)約20倍。數(shù)字信號控制器TO是電路的核心部件，采集來 自各傳感器的信號及母線局部放電信號，同時對信號進行處理和分析的運算，并輸出相應 的控制信號。RS-232收發(fā)器U7、485收發(fā)器U8構成與上位機通信的硬件接口，以實現(xiàn)現(xiàn)場 與遠程計算機的通信。日歷時鐘模塊U9記錄故障發(fā)生時間，并予以保存。光電耦合器UlO 對控制輸出信號進行電氣隔離，防止外部控制裝置的反干擾及電氣損傷。按鍵S1-S4及液 晶顯示模塊Ml是人機界面，對系統(tǒng)進行參數(shù)設定及監(jiān)視狀態(tài)。電阻R2-R6是按鍵的上拉電 阻，保持按鍵未按下時，輸給數(shù)字信號控制器U6的電平為高電平。電阻R11-R15是光電耦合 器限流電阻。電阻R1、R9、R7、R8、精密電位器Wl是運放的放大倍數(shù)的構置電阻。電阻RlO 是485收發(fā)器U8的配置電阻。電解電容Cl對電源濾波。電解電容C3-C6是RS-232收發(fā) 器U7的配置電容。獨石電容C10-C18是各芯片的去耦合電容。獨石電容C7、C8和Yl構成 數(shù)字信號控制器U6的晶振電路。電阻R2、電容C2、電阻R13、電容C9分別是數(shù)字信號控制 器TO、精密電位器Ml、日歷時鐘模塊U9的上電復位電路。電路連接插頭座J1-J5分別接交 流電源、母線局放檢測電路、RS-232收發(fā)器、485收發(fā)器的引出、控制信號的引出。以上對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行了詳細說明，對應本領域的普通技術人 員，依據(jù)本實用新型提供的思想，在本實用新型具體的實施方式和應用范圍上均會有改變 之處，這些改變也應視為本實用新型的保護范圍。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本 實用新型保護范圍的限制。
權利要求開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于包括溫度、濕度、粉塵檢測模塊、母線局放檢測部件、信號隔離及調理模塊、DSP信號處理模塊、按鍵顯示模塊、通訊模塊、輸出控制模塊，所述溫度、濕度、粉塵檢測模塊檢測母線環(huán)境的溫度、濕度及粉塵濃度，并將檢測信號傳輸至DSP信號處理模塊；所述母線局放檢測部件檢測母線局放脈沖信號，并將檢測信號傳輸至信號隔離及調理模塊；所述信號隔離及調理模塊針對母線局放信號進行預處理，并傳輸至DSP信號處理模塊；DSP信號處理模塊接收信號，對信號進行處理、分析，產生控制信號，并傳輸至輸出控制模塊；輸出控制模塊接收DSP信號處理模塊發(fā)出的控制指令，以控制外部的控制裝置動作；DSP信號處理模塊通過通訊模塊與外部計算機進行通訊；DSP信號處理模塊與按鍵顯示模塊進行人機交互通訊。
2.如權利要求1所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述的溫 度、濕度、粉塵檢測模塊包括溫度傳感器(U2)、濕度傳感器(U3)、粉塵傳感器(U4)，所述的 溫度傳感器(U2)檢測母線周圍環(huán)境溫度，靠近母線；所述的濕度傳感器(U3)檢測母線周圍 環(huán)境濕度；所述的粉塵傳感器(U4)檢測母線室的環(huán)境粉塵濃度；溫度傳感器(U2)、濕度傳 感器(U3)、粉塵傳感器(U4)的數(shù)據(jù)輸出分信號引腳分別接入所述的DSP信號處理模塊。
3.如權利要求1或2所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述 的信號隔離及調理模塊包括運算放大器(U5)，運算放大器(U5)調理母線局部放電信號；運 算放大器(U5)的輸出接入DSP信號處理模塊。
4.如權利要求1所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述的母 線局放檢測部件包括高壓母線(V)、母線電阻(Zl)、完好介質第一電容(Ca)、與氣隙串聯(lián)第 二電容(Cb)、氣隙第三電容(Ce)、母線絕緣層外緣與檢測電極板之間的第四電容(Cq)、檢 測電極板與開關柜柜體之間的第五電容(Co)、霍爾電壓傳感器(Ul)、第二電阻(R2)、局部 放電等效第一電阻(rl)、連接座(Jl)，高壓母線(V)接母線電阻(Zl)，母線電阻(Zl)分兩 路分別接第二電容(Cb)、第一電容(Ca)，第二電容(Cb)的另一端分兩路分別接第三電容 (Ce)、第一電阻(rl)，第一電容(Ca)、第三電容(Ce)、第一電阻(rl)的另一端匯成一路聯(lián)接 第四電容(Cq)，第四電容(Cq)的另一端接入霍爾電壓傳感器(Ul)的Vin+端，霍爾電壓傳 感器(Ul)的Vin+端與Vin-端之間接第五電容(Co)，霍爾電壓傳感器(Ul)的Iout端與 GND端之間接電阻(R2)，霍爾電壓傳感器(Ul)聯(lián)接連接座(Jl)。
5.如權利要求1所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述的按 鍵顯示模塊包括第一按鍵(Si)、第二按鍵(S2)、第三按鍵(S3)、第四按鍵(S4)、液晶顯示模 塊(Ml)，DSP信號處理模塊(U6)接液晶顯示模塊(Ml)的引腳；電源模塊(Ul)的V+、V_端 并聯(lián)聯(lián)接電解電容(Cl)、第三電阻(R3)和第一按鍵(Si)、第四電阻(R4)和第二按鍵(S2、) 第五電阻(R5和第三按鍵(S3)、第六電阻(R6)和第四按鍵(S4)，第三電阻(R3)和第一按鍵 (Si)、第四電阻(R4)和第二按鍵(S2)、第五電阻(R5)和第三按鍵(S3)、第六電阻(R6)和第 四按鍵(S4)分別串接，第三電阻(R3)和第一按鍵(Si)、第四電阻(R4)和第二按鍵(S2)、 第五電阻(R5)和第三按鍵(S3)、第六電阻(R6)和第四按鍵(S4)的連接線分別接入DSP信 號處理模塊(U6)。
6.如權利要求1所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述的通 訊模塊包括RS-232收發(fā)器(U7)、485收發(fā)器(U8)，RS_232收發(fā)器(U7)、485收發(fā)器(U8)構 成與上位機通信的硬件接口，以實現(xiàn)現(xiàn)場與遠程計算機的通信；RS-232收發(fā)器(U7)、485收發(fā)器(U8)聯(lián)接DSP信號處理模塊(U6)。
7.如權利要求1所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述的輸 出控制模塊包括光電耦合器(UlO)，光電耦合器(UlO)對控制輸出信號進行電氣隔離，光電 耦合器(Uio)的輸入端接入DSP信號處理模塊(TO)，光電耦合器(UlO)的輸出端接入一插 頭座(J5)，插頭座(J5)接外部電源。
8.如權利要求1所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述的DSP 信號處理模塊接日歷時鐘模塊(U9)，日歷時鐘模塊(U9)記錄故障發(fā)生時間，并予以保存。
9.如權利要求1所述的開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，其特征在于所述的DSP 信號處理模塊并聯(lián)聯(lián)接電容(Yl)、第七電容(C7)和第八電容(C8)，第七電容(C7)與第八 電容(C8)串聯(lián)。
專利摘要本實用新型公開了開關柜在柜式母線局放實時檢測裝置，溫度、濕度、粉塵檢測模塊檢測母線環(huán)境的溫度、濕度及粉塵濃度，將信號傳輸至DSP信號處理模塊；母線局放檢測部件檢測母線局放脈沖信號，并將信號傳輸至信號隔離及調理模塊，信號隔離及調理模塊針對母線局放信號進行預處理，并傳輸至DSP信號處理模塊；DSP信號處理模塊對信號進行處理，產生信號，傳至輸出控制模塊；輸出控制模塊接收控制指令，控制外部控制裝置動作；DSP信號處理模塊通過通訊模塊與外部計算機通訊；DSP信號處理模塊與按鍵顯示模塊進行人機交互通訊。本實用新型能實時檢測對開關柜安全運行危害的母線局部放電狀態(tài)，及時給出保護信號，提高了電網運行的安全性。
文檔編號G01R1/02GK201725003SQ20102016417
公開日2011年1月26日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權日2010年4月20日
發(fā)明者周世標, 周克寧, 張震宇, 琚超雄, 瞿曉 申請人:浙江亞東電器制造有限公司;浙江科技學院