專利名稱：移動式變電站電力設備局部放電檢測裝置和定位方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)高電壓與絕緣技術，特別是一種移動式變電站電力設備局部放電檢測裝置和定位方法。
背景技術：
絕緣故障是電力設備在運行中最主要的可能故障之一，電力設備發(fā)生絕緣故障前，一般都會有一個逐漸發(fā)展的局部放電過程，最終導致絕緣擊穿。如果在這個過程能夠對運行設備進行局部放電監(jiān)測和診斷，及時發(fā)現(xiàn)局部放電信號，提前對缺陷進行處理，就能有效避免絕緣擊穿故障的發(fā)生。對局部放電位置的定位，也有助于制定更有針對性的檢修處理方案，減少停電時間，提高檢修效率。局部放電可通過超聲波、電氣參數(shù)常量和超高頻電磁波等多種方法檢測。這些方法都可用來做局放定位。超高頻(UHF)電磁波法是局部放電檢測的一種新方法，該方法通過UHF天線傳感器接收當電力設備內(nèi)發(fā)生局部放電過程輻射的電磁波中的超高頻段 (300 3000MHz)信號來檢測局部放電。超高頻電磁波檢測的優(yōu)點為檢測頻段較高，可以有效地避開常規(guī)局部放電測量中的電暈、開關操作等多種電氣干擾；檢測頻帶寬，所以其檢測靈敏度很高，且電磁波在空氣中的傳播速度近似光速，可以用來計算局放的放電位置。國內(nèi)外現(xiàn)有的對電力設備的局部放電進行監(jiān)測及定位的方法基本都是針對單個變電站設備(GIS、變壓器、容性設備等)的局部放電進行檢測，并依據(jù)采集到的聲信號和電信號進行定位。這種監(jiān)測思路存在以下缺陷變電站中的任何高壓電力設備均可能會發(fā)生局部放電故障，要想對全站的一次電氣設備實施監(jiān)測，就需要在每一個設備上都安裝局部放電監(jiān)測裝置，這需要耗費大量的時間，財力進行設備采購，安裝；測試時需攜帶多套不同類型儀器，操作不便；眾多監(jiān)測裝置的維護和管理也需耗費大量的時間和人力。這種監(jiān)測形式難以適應今后智能變電站遠程管理及少人值守。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改變以往對單個設備安裝在線監(jiān)測裝置的常規(guī)做法，提供一種移動式變電站電力設備局部放電檢測裝置和定位方法，該裝置和方法能對變電站內(nèi)所有設備進行全方位的局部放電檢測和定位，大大降低了變電站設備局部放電檢測的成本，有助于巡檢變電站設備時提前發(fā)現(xiàn)缺陷，減少停電事故的發(fā)生，從而提高變電站的智能化水平。 具有對待測變電站全站局部放電的檢測和定位快、成本低，效率高的特點。本發(fā)明的技術解決方案如下—種移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置，特點在于該裝置安裝在移動設備上，該裝置由天線矩陣、超高速數(shù)據(jù)采樣單元和數(shù)據(jù)處理單元構成，所述的天線矩陣是帶寬為200M-2GHZ的4通道UHF超高頻全向天線接收放大模塊，每個通道的采樣頻率> 5G sps ；所述的UHF超高頻全向天線接收放大模塊是4個全向高增益天線及其前置寬帶放大器的集成體，所述的前置寬帶放大器的帶寬為2GHz，增益為30dB，所述的UHF天線接收待
4測全變電站電力設備局部放電所產(chǎn)生的超高頻電磁波，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進行數(shù)據(jù)處理，在顯示屏上顯示局部放電源所述的數(shù)據(jù)處理單元為便攜式電腦。所述的移動設備為汽車或其他運動載物臺。所述的超高速數(shù)據(jù)采樣單元為> 5Gsps的高速示波器。利用所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置進行局部放電檢測定位方法，該方法包括下列步驟①所述的四路超高頻信號同步采集將所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置置于所述的移動設備上，在待測的變電站周圍某一位置停下后，所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置啟動后，所述的四通道UHF天線接收變電站全站電力設備因局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波信號，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元進行同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進行數(shù)據(jù)處理；②、確定信號起始時刻各路信號累積能量X的計算公式為X = Σ>;..疋,其中κ 為信號波形上第k個點的電壓值；j為每路波形記錄的點數(shù)，當局部放電發(fā)生時，放電源將輻射出一個脈沖，該脈沖的幅值遠大于背景噪聲，經(jīng)過能量積累，局部放電起始點將在信號累積能量圖上對應為一個拐點，dtl、dt2、dt3、dt4為對應曲線的拐點時刻，即超高頻電磁波傳播至傳感器的時刻；
③、利用時延計算放電源點的位置
拐點對應的時刻是超高頻信號的起始時刻，因此信號到達的時間差分別為
權利要求
1.一種移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置，特征在于該裝置安裝在移動設備上，該裝置由天線矩陣、超高速數(shù)據(jù)采樣單元和數(shù)據(jù)處理單元構成，所述的天線矩陣是帶寬為200M-2GHZ的4通道UHF超高頻全向天線接收放大模塊，每個通道的采樣頻率> 5G sps ；所述的UHF超高頻全向天線接收放大模塊是4個全向高增益天線及其前置寬帶放大器的集成體，所述的前置寬帶放大器的帶寬為2GHz，增益為30dB，所述的UHF天線接收待測全變電站電力設備局部放電所產(chǎn)生的超高頻電磁波，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進行數(shù)據(jù)處理，在顯示屏上顯示局部放電源的位置和預警信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理單元為便攜式電腦。
3.根據(jù)權利要求1所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置，其特征在于所述的移動設備為汽車或其他運動載物臺。
4.根據(jù)權利要求1所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置，其特征在于所述的超高速數(shù)據(jù)采樣單元為> 5Gsps的高速示波器。
5.利用權利要求1所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置進行局部放電檢測定位方法，其特征在于該方法包括下列步驟①所述的四路超高頻信號同步采集將所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置置于所述的移動設備上，在待測的變電站周圍某一位置停下后，所述的移動式變電站全站電力設備的局部放電檢測裝置啟動后，所述的四通道UHF天線接收變電站全站電力設備因局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波信號，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元進行同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進行數(shù)據(jù)處理；②、確定信號起始時刻各路信號累積能量X的計算公式為V%,其中&為信號波形上第k個點的電壓值；j為每路波形記錄的點數(shù)，當局部放電發(fā)生時，放電源將輻射出一個脈沖，該脈沖的幅值遠大于背景噪聲，經(jīng)過能量積累，局部放電起始點將在信號累積能量圖上對應為一個拐點，dtl、dt2、dt3、dt4為對應曲線的拐點時刻，即超高頻電磁波傳播至傳感器的時刻；③、利用時延計算放電源點的位置拐點對應的時刻是超高頻信號的起始時刻，因此信號到達的時間差分別為AT2 = dt2-dtlAT3 = dt3-dtl(1)Δ T4 = dt4-dtl假設四根天線的空間位置坐標分別為(X1, Y1, Z1), (x2, y2, Z2), (X3，y3, Z3)和(x4，y4, ^)，放電點位置為(χ，y，z)，放電點到四根天線的距離分別為(^、知‘山，故時間差的方程組為(I2-Cl1 = νΔΤ2Cl3-Cl1 = νΔΤ3(2)(I4-Cl1 = ν Δ T4
6.根據(jù)權利要求5所述的局部放電檢測定位方法，其特征在于所述的逐層網(wǎng)格搜索方法如下首先在(x，y，z) e [-30，30] X [-30，30] X [-5，20]m內(nèi)以Im為間隔搜索丨|的最小值，假設最小值點的位置為(Xl，yi，Zl)，然后在(x,y,z) e [Xl-l，Xl+l]X[y「l，yi+l]X[z「l，Zl+l]m 范圍內(nèi)以 6cm 為間隔搜索丨F X；的最小值，.最小值的(x,y,z)即為局部放電源的置，
全文摘要
一種移動式變電站電力設備局部放電檢測裝置和定位方法，該裝置安裝在移動設備上，該裝置由天線矩陣、超高速數(shù)據(jù)采樣單元和數(shù)據(jù)處理單元構成，方法是所述的超高頻(UHF)天線接收待測變電站電力設備局部放電所產(chǎn)生的超高頻電磁波，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進行數(shù)據(jù)處理，在顯示屏上顯示局部放電源的位置和預警信息。本發(fā)明能對變電站內(nèi)所有設備進行全方位的局部放電檢測和定位，大大降低了變電站設備局部放電檢測的成本，有助于巡檢變電站設備時提前發(fā)現(xiàn)缺陷，減少停電事故的發(fā)生，從而提高變電站的智能化水平。具有對待測變電站全站局部放電的檢測和定位快、成本低，效率高的特點。
文檔編號G01R31/12GK102445641SQ20111033954
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權日2011年11月1日
發(fā)明者侯慧娟, 劉亞東, 葉海峰, 司良齊, 張?zhí)斐? 江秀臣, 盛戈皞, 胡岳 申請人:上海交通大學