[发明专利]基于局部放电监测的电容器在线监测系统

说明书

技术领域

本专利涉及电力设备在线监测技术领域，尤其是一种用于在线监测电压等级为35kV以下变电站的电容器的在线监测系统。

背景技术

在现代电力工业中，为了减少线路损耗，提高功率因数和稳定线路末端电压，城乡电力网和用电较多的工业企业的变电所都设有大量的补偿电容器。并联电容器在系统中的装设量可达到装机总容量的一半左右。因此并联电容器的安全运行对于整个电力系统的稳定、正常供电起着至关重要的作用。

相关统计表明，电力设备运行中的70％左右的故障是由绝缘故障引起的，为确保运行安全，须对设备进行检修。长期以来，传统的停电预防性试验一直作为对电容设备进行故障检测的主要手段，已有的电力电容器在线诊断技术则集中于对电容量、介质损耗角等的测量。停电状态下进行的实验通常有电压低、周期长的特点，结果不能十分真实地反映设备的故障状况，而且无论是可以观测到的故障现象还是测量所得的电容量的变化和介质损耗角的变化都是故障积累到一定程度以后，产生的滞后的结果。常规停电预防试验会使电力部门的正常运转受到影响，造成不必要的浪费。有专家对电力电容器常见故障做了现场运行和诊断实践统计，除外部连接不良外，认为内部故障主要包括受潮、绝缘老化、支架放电、漏油、连接片脱焊、浸渍不良等集中类型。由若干种故障原因分析汇总，可知故障初期通常会伴随局部放电现象发生。因此认为局部放电现象是电力电容器普遍事故的初征兆。采用直接对放电现象的监测，能够更早，更及时的发现和防范事故的发生，更符合在线要求。

局部放电电检测法是根据局部放电时引起电极间电荷的转移和短持续时间的放电脉冲产生的高频电磁信号而产生的。常见的电检测方法有脉冲电流法、无线电干扰电压法和超高频检测法等。脉冲电流法灵敏度高，但极容易受干扰；超高频检测法抗干扰性强，可有效地实现噪声抑制；无线电干扰电压法常用射频传感器检测放电，故又叫射频检测法，采用罗氏线圈传感器抗干扰性强、在高频信号下铁耗小、线性度高且测试频带较宽，检测设备不改变电力系统的运行方式。

非电量检测法则是基于局部放电时产生声波、发光、发热以及出现新的生成物而产生的局部放电检测技术，包括光测法、声测法、红外热测法、油色谱分析法等。声测法在复杂设备放电源定位方面有独到的优点，对电磁干扰不敏感，但声波在传播途径中衰减、畸变严重，声测法基本不能反映放电量的大小，这使得实际中一般不独立使用声测法而将声测法和电测法结合起来使用。

发明内容

本发明通过集合局部放电电检测法和声检测法两种检测方法的优势，提出了一种局部放电声电联合检测的系统，即射频检测法与超声波检测法相结合。主要将射频检测法应用于局放在线检测，超声波检测则作为主要的辅助测量手段用于定性判断局放信号的有无，以及结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。

本发明是通过以下技术方案实现的：

高压电力电容器局部放电在线监测系统，基本构成包括前置传感和放大单元、信号处理单元、AD转换单元、控制处理和显示单元，以及远程监控计算机。控制处理和显示单元里又包含主板指令控制、DSP信号处理、信号发送、报警等单元。控制处理和显示单元负责整个系统的协调与管理。

所述的前置传感和放大单元包括接于整个电容设备的接地线(因为整个电容设备电位最低处位于它的接地线或末屏上，因此，表面放电或内部放电大多信号都应该通过该地线游走)的罗可夫斯基线圈传感器、紧帖在电容器外壁上的四个超声波传感器，射频放大器和超声放大器。射频传感器和超声波传感器分别与射频放大器和超声波放大器相连接以输出射频传感信号和超声波传感信号，射频放大器对接收到的射频传感信号进行脉冲展宽和对数放大并输出至前端信号处理单元，超声放大器对接收到的超声传感信号进行100倍或1000倍放大并输出至前端信号处理单元。

信号处理单位对前级经放大器放大后的射频信号和超声信号进行信号分配并传感器识别后输出至AD采集单元。由AD采集单元输出至控制处理和显示单元作数据处理分析。控制处理和显示单元有专业的软件对数据进行处理。得到放电信号的持续时间、幅值、发生时刻、频谱，放电强度等特征参数。与数据库中的规范频谱分析数据进行比较，当超出预设的参数阈值时，将会由报警单元发出声光显示。

控制处理和显示单元处理后的全部数据通过GPRS通信网络发送给远程监控计算机和技术人员做数据存储、进一步诊断、决策和控制。

本发明集合了射频检测法和超声波检测法的优势，对电容器故障的初征兆局部放电现象在线监测，同时还及时诊断和发出报警信号，保证了电力系统的供电安全可靠。