[发明专利]一种适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法

权利要求书

1.一种适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，其特征在于：包括，

基于麦克斯韦微分方程计算开关柜内局部放电电磁信号的传播特性；

根据开关柜的结构和材料参数建立开关柜仿真模型，通过所述开关柜仿真模型对开关柜内电场强度的分布、TEV分布式传感器信号幅值的影响因素进行仿真分析；

根据仿真分析结果设置局放源与TEV分布式传感器的部署点，比较在相同局放源下各部署点的局放源电压幅值与方差，确定TEV分布式传感器的部署位置。

2.如权利要求1所述的适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，其特征在于：传播特性包括，

利用麦克斯韦微分方程计算开关柜内局部放电电磁信号的传播特性，得到均匀介质中电磁场的波动方程：

通过引入标量势和矢量电势A(x,y,z,t)，分析均匀介质中电磁场的波动方程得到达朗贝尔方程，并且基于电荷的均匀分布的空间V的作用，以及空间电荷和电流密度在时变场的无源区域均为零，得到朗贝尔方程的解为：

其中，E为电场强度，H为磁场强度，ε为介质的介电常数，μ为介质的磁导率，t为时间，γ为传播距离；局部放电电所产生的高频电磁波沿r方向进行，v为传播速度，为电荷密度，为电流密度。

3.如权利要求2所述的适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，其特征在于：包括，

开关柜的柜体大小为800*1500*2300mm，距离开关柜底板800mm和1600mm处分别设置厚度为2mm的金属挡板，将该开关柜从上到下依次分为继电器仪表室、手车室和电缆室，在距离前柜门处660mm处设一个2mm厚金属挡板，以固定、支撑断路器和绝缘子。

4.如权利要求3所述的适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，其特征在于：包括，

在开关柜的手车室和电缆室中间侧边处设置400*600mm的环氧树脂窗口，在开关柜的后门距离地面800mm处设有一个半径为150mm高仿爆玻璃观察窗；开关柜侧面呈L形状。

5.如权利要求3或4所述的适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，其特征在于：包括，

开关柜仿真模型中各元件的参数分别设置为：

外壳：相对介电常数为1，电导率为1.1×10⁶S/m；

铜母线：相对介电常数为1，电导率为5.7×10⁷S/m；

电流互感器材料：相对介电常数为3.6，电导率为1×10^-8S/m；

断路器瓷瓶：相对介电常数为5.7，电导率为1×10^-8S/m。

6.如权利要求5所述的适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，其特征在于：开关柜内电场强度的分布包括，

监测开关柜内部的YZ平面内部的场强变化，电磁波在经过缝隙时，一部分向空气传播，另一部分沿着开关柜表面传播，形成暂态的地电压，且在边界处电场强度最大。

7.如权利要求4或6所述的适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，其特征在于：TEV分布式传感器信号幅值的影响因素包括局放源脉宽、局放幅值和检测距离；

局放源脉宽：分别将脉宽为1ns，2ns、3.5ns、5ns、10ns、15ns，幅值为1A的高斯脉冲电流作为局放源先后固定在开关柜的电缆室内，从而获得不同局放源脉宽与TEV分布式传感器信号幅值的关系；

局放幅值：设脉冲宽度为10ns，分别将脉冲幅值为2A、3A、4A、5A的高斯电流脉冲作为局放源先后固定在开关柜内，在开关柜外表面上设置TEV分布式传感器的探测单元检测暂态地电波信号，从而获得不同局放幅值与TEV分布式传感器信号幅值的关系；

检测距离：在(600，430，140)处设置高斯脉冲作为局放源，脉冲幅值为1A，脉冲宽度为10ns，在与局放源中心相距100mm连续设置六个阻值为50Ω的探针作为局部放电检测点，对测量到的电压幅值进行归一化处理，得出检测点信号相对强度，从而获得不同检测距离与TEV分布式传感器信号幅值的关系。