一种基于无线网络的开关柜局部放电暂态对地电压检测系统：信号采集单元有依次串接的暂态对地电压传感器、滤波电路、放大电路以及模数转换电路，模数转换电路的输出端连接信号传输单元；信号传输单元有GPRS发射装置和接收GPRS发射装置信号的GPRS接收装置，GPRS发射装置的信号输入端连接信号采集单元的模数转换电路，GPRS接收装置的输出端连接数据采集及分析单元；数据采集及分析单元采用计算机或高速DSP芯片作为主处理器；人机界面用于显示整个系统的检测结果。本发明专利技术传感器灵敏度高、抗干扰，检测安全、迅速、准确，便于工作人员操作诊断，可实现开关柜内多部位的局部放电监测和定位信息采集。做到放电故障的及时发现以及排除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种开关柜局部放电暂态对地电压系统，特别是涉及一种通过在线 TEV局部放电检测，可随时监测运行的开关柜内局部放电水平的变化状态，并通过无线网络传输至上位机，进而从多个角度描述开关柜局部放电特征的基于无线网络的开关柜局部放电暂态对地电压检测系统。
技术介绍
电力是生产发展和社会变革最重要的技术基础，随着我国经济的飞速发展，电力行业、供电及用电企业自动化建设和改造在不断发展完善，电力设备的电压等级也在不断提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。开关柜是电力系统中非常重要的电气设备，现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对开关柜的可靠性也提出了更高的要求。开关柜的运行状态对电力系统的可靠性具有重大影响。开关柜发生故障，直接的危害是被电器设备所保护的线路、设备受损， 电量损失；间接的危害则是造成用户大面积停电。为确保供电的可靠性，电力部门采取定期试验和检修的办法来保证开关柜正常运行。然而，定期检修增加了电力设备的运行费用和停电时间，甚至于增加了设备的故障率，并且在检修的间隔还是有故障发生。因此，迫切需要对开关柜实行状态检修，对设备运行状况进行实时和定时的在线监测，根据设备的运行状态和绝缘的劣化程度，确定检修时间和措施，减少停电时间和事故的发生，提高电力系统运行的安全可靠性及自动化程度。同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。要进行状态检修对设备实行在线检测，必须对故障的类型特点进行分析，从而确定监测的项目。由于开关柜是多个电气设备的组合，其内部涉及电、磁、温度等多种物理现象，故障的表现形式和产生机理千差万别，因此要对开关柜进行在线监测并做出较准确的故障判断乃至故障预测，必须了解开关柜的工作特性和故障特点。开关柜具有元件、状态的多样性以及故障的随机性和模糊性。元件的多样性，导致了故障形式的多样性，开关柜内存在多个电气元件，不同的元件有不同的故障表现。例如，对于母线，其故障表现为连接处的接触电阻过大，从而引起异常升温；对于绝缘拉杆，其故障表现为绝缘性能下降。故障形式的多样性给传感器的选择带来了困难，所选传感器的类型、性能、数量和安装部位将直接关系到诊断的可信度。开关柜状态的多样性是指在不同的应用场合，开关柜的工作状态有很大差别。例如对于其中的断路器而言，有些断路器需要频繁接通与分断，而有些断路器则在投运后几乎不动作；有些在寿命期限内要多次开断短路电流，而有的则一次都不用开断。这种工作状态上的差异性给断路器的在线监测和故障诊断带来了困难。例如，通过断路器动触头的行程曲线，可以获知断路器操动机构的运行情况，但如果断路器投运后，长期不执行分断关合动作，则无法获取行程曲线。开关柜故障发生的随机性和模糊性反映在开关柜的状态变量与故障特征变量之间存在复杂的时变非线性映射关系电气设备的故障不仅取决于设备的当前状态，还跟它的历史状态有关系，即同一种故障可能是由不相关的多种原因造成的，而同一种原因又可能造成不同的故障；对于同样的状态参数，故障可能发生也可能不发生，故障的严重程度也会有差别。综合考虑开关柜的上述工作特性和故障特点，开关柜状态检修主要监测的项目有温度监测、电量监测、振动监测、局部放电(PD-Partial Discgarge)监测等。其中的温度监测、电量检测和振动监测以发展到具有应用推广、功能比较全面的阶段。国外自50年代以来，围绕局部放电监测技术已经展开了大量的研究工作，已成功地将多种技术应用于变压器的局部放电检测中，它们是中性点耦合监测、射频监测、PDA监测等。而国内在局放在线监测方面的研究起步较晚，发展也较慢。到目前虽已有多套局部放电在线监测系统投入使用，但理论仍很不完善，还有很多亟待解决的难题。开关柜内部绝缘部分的缺陷或劣化、导电连接部分的接触不良，都会使安全运行受到威胁。根据1989 1992年间全国电力系统6 IOkV开关柜事故统计，绝缘和载流引起的故障占总数的40. 2%，其中由于绝缘部分的闪络造成的事故占绝缘事故总数的79. 0%。 而由于隔离插头接触不良造成的事故占载流事故总数的71. 1%。可见，由绝缘和接触不良导致的故障所占比率是很高的，宜采取适当的方法进行监测。在上述情况下，很多绝缘缺陷在逐步发展，最终形成介质击穿，在事故潜伏期都会出现局部放电不断发展和增强的现象， 故通过对开关柜PD信号的在线监测，进行故障诊断，对防止事故的发生和实现状态检修具有重要意义。从技术上讲，目前国内研制的局部放电在线监测系统可以分为窄带和宽带系统。窄带系统只对局放后期严重的火花放电比较敏感，并且不能区分放电信号的来源。宽带系统，带宽越宽采集的局放信息越丰富，但对系统的要求也越高一方面要求有较高的采样率和数字处能力，另一方面干扰的鉴别也是关键。现有的局放监测系统，无论采用哪一种方法，都不能实现开关柜内局放源精确定位。现行的局部放电测量与评定标准只是对电气设备的总体评估，其测量值受局放源在设备内的位置影响很大。只有在已知局放位置的条件下，设备绝缘的总体评估才具有更高的可信度和实际价值，因而局放源的准确定位非常重要，对局部放电定位方法的研究具有重要的科学意义和实用价值。目前，局放源的定位方法主要有电气定位法、超声波定位法和射频超声波联合定位法。这些方法都有一定的优点，但在理论上仍无法解决多点定位问题。此外，现有的局放定位方法，无论是电气定位法，还是超声波定位法和射频超声波联合定位法，均需要将各传感器提供的信号通过相应的有线电缆传输至数据处理中心。使用这种有线传感器存在诸多缺点①由于开关柜内需要定位的监测点数较多，需要在开关柜内安装多个传感器，大量电缆引出非常困难，不但增加了布线成本，还有可能造成开关柜绝缘损坏；②随着时间的推移，开关柜内的部分传感器不可避免的会发生老化或出现故障， 这会导致监测参数的损失；③一般监测系统设计完后，增加、调整传感器比较困难，传感器配置的改变有可能需要修改系统软件源程序。有线传感器的这些缺点限制了开关柜状态监测的发展。TEV，又叫做暂态对地电压，于1974年由Dr John Reeves首先提出。当非闭合的金属屏蔽内部发生局部放电时，放电会产生大量的高频电磁波脉冲，由于高频电磁波的传播特性，将沿着金属屏蔽的内表面向四周传播，当电磁波传播至金属屏蔽的缝隙处时，便由缝隙传出，最终经接地线传入地电极。在此高频电磁信号通过金属屏蔽的表面时，将在表面上激发出一个瞬时的电压值，这个电压即为暂态对地电压(TEV)。通过研究发现，这种电压信号与金属屏蔽内局部放电的强弱以及，放电的位置有着直接的联系。因此，可以通过对于此TEV信号的检测来判断开关柜内是否存在局部放电。GPRS是通用分组无线服务(General Packet Radio Service)的缩写，是在GSM 全球移动通信系统网络基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式，在嵌入式系统中应用非常广泛。随着中国移动GPRS网络建设的日趋成熟，地区的覆盖率超过90%， GPRS信号基本上达到了无盲区覆盖。GPRS属于分组交换技术，具有实时在线、按流量计费、 快捷登陆、传输速率高、支持IP协议和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜伯学，韩涛，高宇，郭亚光，田霖，刘勇，马宗乐，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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