本實用新型涉及放電監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種開關(guān)柜放電監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

開關(guān)柜內(nèi)部空間狹小、零件繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕緣距離小，因此比其它電力設(shè)備更容易出現(xiàn)絕緣缺陷，如氣泡間隙、雜質(zhì)、尖刺等；在強電場作用下，設(shè)備絕緣內(nèi)部的電場分布不均勻，在缺陷部位的電場強度增大，從而容易導(dǎo)致該部位發(fā)生未貫穿整個絕緣的放電，即局部放電。局部放電一般不會引起絕緣的穿透性擊穿，但是卻會導(dǎo)致絕緣介質(zhì)的局部損壞。若其長期存在，則會在一定條件下造成絕緣裝置電氣強度的破壞，最終造成設(shè)備絕緣擊穿。因而對于開關(guān)柜而言，其內(nèi)部電氣設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)象是導(dǎo)致其絕緣老化或劣化甚至損壞從而引發(fā)設(shè)備損毀及電力系統(tǒng)事故的重要原因之一，同時局部放電也是設(shè)備絕緣完整性退化的標(biāo)志。

因此對開關(guān)柜電氣設(shè)備的局部放電進行在線監(jiān)測是評估設(shè)備絕緣狀況的重要手段，也是發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛伏性故障，最終實現(xiàn)故障預(yù)警，避免故障發(fā)生的有效措施之一。

傳統(tǒng)的局部放電檢測方法，其檢測信號的頻率一般不超過 1MHz，而且現(xiàn)場局部放電測試特別是在線檢測，常常會受到各種電磁干擾的影響；當(dāng)干擾信號與局部放電信號具有相同或者相似的特征時，被測信號往往被干擾所淹沒。

天線傳感器在不加放大濾波電路的前提下也能夠檢測到信號，但在實際運用中，高壓開關(guān)柜內(nèi)部的局部放電信號通常比較微弱，加之前文對開關(guān)柜內(nèi)部電磁傳播特性的研究可得，開關(guān)柜內(nèi)部的局部放電信號在開關(guān)柜中的傳播過程會產(chǎn)生多次折反射，信號衰減嚴(yán)重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種開關(guān)柜放電監(jiān)測裝置。

本實用新型一種開關(guān)柜放電監(jiān)測裝置，包括設(shè)置于所述開關(guān)柜內(nèi)的天線傳感器、前置信號處理電路、工控機；

所述前置信號處理電路包括濾波器、放大器；所述濾波器為二級濾波器；所述濾波器前接所述天線傳感器，后接所述放大器；

所述工控機包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)存儲器；所述數(shù)據(jù)采集單元前接所述放大器，后接所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器后接所述數(shù)據(jù)存儲器。

進一步的，所述天線傳感器設(shè)置于超高頻天線上，所述超高頻天線設(shè)置于開關(guān)柜內(nèi)，所述超高頻天線工作頻段為500MHz-1500MHz；通帶信噪比小于等于2.5；方向性不小于170度。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集單元還與所述工頻電壓采集電路通過高頻同軸電纜連接。

進一步的，所述天線傳感器與所述濾波器通過高頻同軸電纜連接。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集單元為基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡可直接插入所述工控機的PCI插槽。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣率大于1GS/s，具有數(shù)字觸發(fā)和模擬觸發(fā)2種方式。

進一步的，所述濾波器的頻帶為500MHz-1500MHz。

進一步的，所述數(shù)據(jù)存儲器為所述工控機的硬盤。

本實用新型的有益效果為：通過設(shè)置濾波器、放大器，對天線傳感器接收的信號進行預(yù)處理，解決了開關(guān)柜內(nèi)部局部放電信號在開關(guān)柜內(nèi)傳播過程中多次折返射，信號衰減及電磁干擾嚴(yán)重的問題；可以選擇手動采集和自動采集模式，在自動采集模式下，可對開關(guān)柜內(nèi)的局部放電信號自動進行采集，實現(xiàn)在線監(jiān)測；對采集、處理后的信號進行存儲，便于后期故障評估、分析；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠、合理，市場應(yīng)用前景廣闊。

附圖說明

圖1所示為本實用新型實施例一種開關(guān)柜放電監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-開關(guān)柜、2-天線傳感器、3-前置信號處理電路、4-工控機、5-工頻電壓采集電路、31-濾波器、32-放大器、41-數(shù)據(jù)采集單元、42-數(shù)據(jù)處理器、43-數(shù)據(jù)存儲器。

具體實施方式

下文將結(jié)合具體附圖詳細描述本實用新型具體實施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術(shù)效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實施例中。

本實用新型一種開關(guān)柜放電監(jiān)測裝置，包括設(shè)置于所述開關(guān)柜內(nèi)的天線傳感器2、前置信號處理電路3、工控機4；

所述前置信號處理電路3包括濾波器31、放大器32；所述濾波器31為二級濾波器；所述濾波器31前接所述天線傳感器2，后接所述放大器32；

所述工控機4包括數(shù)據(jù)采集單元41、數(shù)據(jù)處理器42、數(shù)據(jù)存儲器43；所述數(shù)據(jù)采集單元41前接所述放大器32，后接所述數(shù)據(jù)處理器42，所述數(shù)據(jù)處理器42后接所述數(shù)據(jù)存儲器43。

所述天線傳感器2設(shè)置于超高頻天線上，所述超高頻天線設(shè)置于開關(guān)柜1內(nèi)，所述超高頻天線工作頻段為500MHz-1500MHz；通帶信噪比小于等于2.5；方向性不小于170度。

所述數(shù)據(jù)采集單元41還與所述工頻電壓采集電路5通過高頻同軸電纜連接。

所述天線傳感器2與所述濾波器31通過高頻同軸電纜連接。

所述數(shù)據(jù)采集單元41為基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡可直接插入所述工控機4的PCI插槽。

所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣率大于1GS/s，具有數(shù)字觸發(fā)和模擬觸發(fā)2種方式。

所述濾波器31的頻帶為500MHz-1500MHz。

所述數(shù)據(jù)存儲器43為所述工控機的硬盤。

本實用新型實施例通過安裝在開關(guān)柜1內(nèi)的超高頻天線對局部放電信號進行接收，通過高頻同軸電纜傳送至前置信號處理電路3，進行濾波去噪后進入放大器32，然后將處理過的放電模擬信號輸入數(shù)據(jù)采集單元41，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換進入數(shù)據(jù)處理器42，數(shù)據(jù)處理器42對采集到的信號進行識別，并最終保存至數(shù)據(jù)存儲器43。

天線傳感器2在不加放大器32、濾波器31的前提下也能夠檢測到信號，但在實際運用中，開關(guān)柜1內(nèi)部的局部放電信號通常比較微弱，加之開關(guān)柜1內(nèi)部的局部放電信號在開關(guān)柜1中的傳播過程會產(chǎn)生多次折反射，信號衰減嚴(yán)重；同時，開關(guān)柜1局部放電檢測現(xiàn)場條件復(fù)雜，干擾源較多，干擾強度大，其柜體內(nèi)部往往也存在著較多干擾信號。而且從天線傳感器2出發(fā)，雖然其頻帶能對干擾信號進行抑制，但其在非頻帶上的損耗并不是趨近于無窮大，也就是說，當(dāng)干擾信號的能量較大時，天線還是能耦合到電磁干擾信號?；诖?，采用放大器32、濾波器31組成的前置信號處理電路3對天線傳感器2接收的信號進行預(yù)處理，以增加信噪比以及提高局部放電的檢測靈敏度，采用二級濾波器31，濾波效果較普通濾波器效果更好。

考慮到開關(guān)柜1中局部放電的超高頻檢測的頻帶在 300MHz～3GHz，但由于其放電能量主要集中在低頻段，頻率在 1GHz 以上時，局部放電信號能量已經(jīng)非常小，所以濾波器31的頻帶選為 500MHz-1500MHz。

局部放電超高頻信號經(jīng)過超高頻天線接收后，再經(jīng)過前置信號處理電路3的濾波放大處理，進入到數(shù)據(jù)采集單元41，該部分對預(yù)處理后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號輸送至下一單元，對于整個監(jiān)測裝置而言，該單元的性能直接關(guān)系整套系統(tǒng)監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

根據(jù)奈奎斯特采樣定律，數(shù)據(jù)采集單元41最小的采樣率必須為被采集信號最大頻率的兩倍，才不至于出現(xiàn)頻率混疊現(xiàn)象。因此本裝置數(shù)據(jù)采集單元41的采樣率至少要在 1GS/s 以上，才能對開關(guān)柜1超高頻信號進行有效采集。

優(yōu)選的，數(shù)據(jù)采集單元1采用高速數(shù)據(jù)采集卡，采用PCI 總線方式，選擇該種總線方式的原因是因為基于 PCI 總線的數(shù)據(jù)采集卡在性能、靈活性和易用性等方面具有絕對優(yōu)勢，而且其板卡為插卡式，具有與工控機4插卡相同的尺寸，可直接將板卡插入工控機4的PCI 插槽即可使用，系統(tǒng)構(gòu)架簡單，方便，還可充分利用工控機4的資源來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及處理、故障分析診斷和過程控制等智能測控。相對于基于其它總線的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其價格的優(yōu)勢能有效降低系統(tǒng)成本。

所述數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字觸發(fā)和模擬觸發(fā)的兩種方式，這樣將開關(guān)柜1的工頻電壓信號經(jīng)過方波變換接入該采集卡的外部模擬信號觸發(fā)端口，使得該數(shù)據(jù)采集卡能夠在工頻周期內(nèi)對輸入的局部放電信號進行采集。

所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣方式為瞬時采樣，該種采樣方式使得測量的局部放電信號能具有放電相位信息，而且每個采樣通道均具有獨立的采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有較高的準(zhǔn)確性。

所述數(shù)據(jù)采集卡的模擬帶寬為 1GHz，由于本系統(tǒng)運用的天線傳感器2的頻帶在 1GHz以下，因此 1GHz 的模擬帶寬能夠滿足精確測量的頻帶要求，避免了因為帶寬過窄帶來的信號幅值及相位信號的丟失等情況。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為 8 位，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)直接決定了轉(zhuǎn)換器的精度，本系統(tǒng)是對局部放電信號進行測量，局部放電信號的電壓幅值大多都是 1V 以下，這樣該采集卡對應(yīng)最小分辨率為 1V/28，即約為 4mV,該精度能夠滿足精度要求。

本實用新型的有益效果為：通過設(shè)置濾波器、放大器，對天線傳感器接收的信號進行預(yù)處理，解決了開關(guān)柜內(nèi)部局部放電信號在開關(guān)柜內(nèi)傳播過程中多次折返射，信號衰減及電磁干擾嚴(yán)重的問題；可以選擇手動采集和自動采集模式，在自動采集模式下，可對開關(guān)柜內(nèi)的局部放電信號自動進行采集，實現(xiàn)在線監(jiān)測；對采集、處理后的信號進行存儲，便于后期故障評估、分析；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠、合理，市場應(yīng)用前景廣闊。

本文雖然已經(jīng)給出了本實用新型的幾個實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實用新型精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實施例作為本實用新型權(quán)利范圍的限定。