[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

说明书

本发明公开了一种适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，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；本发明根据某一类型开关柜的结构尺寸和材料参数进行精确建模，通过仿真计算与实验验证，确定开关柜局部放电传感器的部署位置，在尽量保证成本的基础上，实现了开关柜局部放电的监测，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及传感器部署的技术领域，尤其涉及一种适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法。

背景技术

开关柜在长期运行中，由于各种原因造成开关柜在安装和投运后的过程中出现电缆搭接处故障、母线故障、出头故障、操作机构故障、避雷器故障灯，从而给电网的可靠运行带来了隐患，直接影响设备的安全稳定运行。

高压电气设备发生局部放电时，放电量往往先聚集在与接地点相邻的接地金属部位，形成对地电流在设备表面金属上传播。对于内部放电，放电量聚集在接地屏蔽的内表面，屏蔽连续时在设备外部无法检测到放电信号，但屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接、电缆绝缘终端等部位不连续，局部放电的高频信号会由此传输到设备屏蔽外壳。因此，局部放电产生的电磁波通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传出，并沿着设备金属箱体外表面继续传播，同时对地产生一定的暂态电压脉冲信号，称为暂态对地电压。基于上述原理的地电波(TEV)局部放电检测方法作为一种非侵入式检测手段，对于开关柜内部是否存在放电性绝缘故障，具有灵敏度高、成本低、安装方便等优势，十分适合高压开关柜的带电检测。

目前地电波(TEV)局部放电检测方法的主要应用方式是定期的带电巡检，不仅会消耗大量的人力物力，还会因为检测人员水平和经验的不足而导致漏判误判。同时由于对开关柜内部局部放电位置与严重程度尚未进行深入研究，分布式传感器节点部署位置并未有实际方案。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法，能够有效减少事故发生，提高设备及电网的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：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。

作为本发明所述的适用于开关柜局部放电监测的传感器部署方法的一种优选方案，其中：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，得到达朗贝尔方程的解为：

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。