[发明专利]一种分体式有载分接开关多参量联合在线监测系统及方法

说明书

一种分体式有载分接开关多参量联合在线监测系统及方法，包括特高频传感模块、光纤光栅振动传感模块以及信号分析处理模块，通过获取有载分接开关油中放电及机械振动信号，比对有载分接开关故障与正常运行时机械振动和油中放电数据历史相关性和特征图谱的差异，对有载分接开关运行状态进行诊断。本发明可实时检测分体式有载分接开关切换电弧，有效监测切换开关油室突发性电弧放电故障；可实现分体式有载分接开关机械振动的高灵敏度测量，且抗电磁干扰能力强；可实现分体式有载分接开关运行状态的多参量联合监测。

技术领域

本发明属于信号监测领域，特别涉及一种分体式有载分接开关多参量联合在线监测系统及方法。

背景技术

换流变压器是特高压直流输电中的关键设备，其安全可靠运行对电力系统的运行稳定性具有重要意义。有载分接开关作为换流变压器中唯一可动部件，在不切断负载的情况下实现系统电压的连续调节，具有稳定电网电压、调节系统潮流以及改善电能质量的重要作用。然而，随着近年来有载调压技术的不断普及，有载分接开关调压操作日益频繁，实际工程中有载分接开关故障频发。切换机械隐患和切换开关油室绝缘失效是造成有载分接开关故障的重要原因，其中由机械隐患引发的故障占比达70％以上，但目前缺少针对有载分接开关运行状态行之有效的在线监测方法，有载分接开关的运行安全性和可靠性受到严重威胁。

现阶段对有载分接开关的监测主要包括对绝缘特性和机械特性的监测，对于绝缘特性监测主要采用气相色谱法，而在机械特性方面，一般采用压电陶瓷加速度传感器进行振动信号测量。上述两种监测方法的局限性如下：首先，油的气相色谱分析的监测周期较长，通常为2～4小时，虽然其对油中一系列潜伏性绝缘缺陷的诊断具有较高的准确性，但对于发展过程极快的突发性电弧故障，无法实现有效的实时监测和诊断；其次，气相色谱法采用的色谱柱及传感器需要定期进行标定，以避免在长期运行中性能发生变化；再次，采用压电陶瓷式加速度传感器进行切换过程机械振动信号的测量灵敏度较低、动态范围较窄，传感系统的性能受到制约。

因此，针对现今有载分接开关在线监测方法灵敏度低、实时性差、抗干扰能力弱等缺点，亟需发明一种可以监测有载分接开关油中放电和机械振动的，具备高监测灵敏度的有载分接开关多参量联合在线监测方法和监测系统。

发明内容

本发明公开了一种分体式有载分接开关多参量联合在线监测系统，包括特高频传感模块、光纤光栅振动传感模块以及信号分析处理模块。

优选地，所述特高频传感模块包括第一特高频传感模块和第二特高频传感模块，第一特高频传感模块布置于分体式有载分接开关切换油室顶盖观察窗处，第二特高频传感模块布置于分体式有载分接开关切换油室侧壁，用于检测分体式有载分接开关油中放电所辐射的电磁波信号，特高频传感模块通过信号传输电路与信号分析处理模块连接。

优选地，所述光纤光栅振动传感模块为基于光纤光栅水听器原理的光学振动传感模块，包括第一光纤光栅振动传感模块和第二光纤光栅振动传感模块，第一光纤光栅振动传感模块布置于分体式有载分接开关切换油室顶盖表面，第二光纤光栅振动传感模块布置于分体式有载分接开关切换油室侧壁，用于获取切换过程传动轴和触头动作产生的机械振动信号，光纤光栅振动传感模块通过信号传输电路与信号分析处理模块连接。

优选地，所述第一光纤光栅振动传感模块由第一光纤光栅传感器、第一光纤环形器和第一光电探测器构成；第二光纤光栅振动传感模块由宽带光源、1×2光纤耦合器、第二光纤环形器、第二光纤光栅传感器和第二光电探测器构成；第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器用于检测有载分接开关传动机构以及触头动作产生的机械振动信号，第一光纤环形器和第二光纤环形器用于用于按端口顺序的特定方向传输光信号，第一光电探测器和第二光电探测器用于将光信号转换为电信号，传输至信号分析处理模块，宽带光源用于提供光纤光栅所需的光功率，1×2光纤耦合器用于将光纤传输的光信号按比例分配到两根光纤传输。