[发明专利]基于无线网络的开关柜局部放电超声检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及局部放电超声检测，具体讲涉及基于无线网络的开关柜局部放电超声检测装置。

背景技术

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。