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开关柜局部放电检测装置

成果与项目的背景及主要用途：目前，为获取开关柜内的绝缘信息，通常进行停电的周期性试验。由于检测是在停电状态下进行的，因而无法展现绝缘状态在电场、热场和机械应力作用下发生渐变而劣化的过程，进而不能对开关柜的维护检修提供合理的建议，造成了大量的人力、物力和财力的浪费，甚至造成误判，形成大的停电事故。为弥补周期性试验的缺陷，新近发展起来的在线测温技术、在线测位移技术等已在开关柜中获得应用并取得了不错的效果，但其对测取绝缘材料劣化过程的能力并不令人满意。而对此类中、低压开关柜局部放电进行监测,可及时发现故障隐患，并对累积性故障做出预测。通过地电波便携式设备诊断绝缘劣化过程及绝缘故障的有效性已得到现场试验的证明。通过局部放电的长期观测开关柜设备的绝缘状态，通过分析局部放电特征量的变化趋势，可以分析出开关柜工作时所处的安全境地。一旦发现局部放电幅值或重复率发生显著增长，即可确认开关柜中发生较危险的绝缘故障，需停电进行维修。这样，既为设备的维修提供了有效的参考建议，也避免了周期性试验的盲目性、信息缺失性和浪费。因此，局部放电在线监测具有诸多周期性试验无法比拟的优点，成为未来开关柜绝缘监测及诊断技术的发展方向。本项目拟开发的基于地电波与超声波原理的局部放电检测装置，与现有产品相比，具有量程大，信噪比高，连续工作时间长，操作方便等优点。另外，通过配备无线通讯装置，可实现远程数据状态传送，为在集控中心的数据库建立和历史数据分析提供帮助。直接收益：做到开关柜局部放电在线监测，实时监控；间接收益：节约开关柜定期检测所需的人力、物力成本。技术原理与工艺流程简介：（一）开关柜局部放电及检测方法：开关柜中的放电现象会严重损害绝缘材料的绝缘性能，从而引起爆炸、火灾等灾害，因此局部放电现象的检测及预警至关重要。开关柜中若局部位置出现放电现象时，会产生超声波及暂态低电压，目前局部放电的检测方法多根据这两种现象实现，做的比较好的是英国电科院通过暂态低电压监测的装置，但是售价昂贵，且技术不对外公开。局部放电产生的超声波因为存在时间短而难以检测，杜伯学老师的科研团队根据超声波现象研制出了局部放电检测设备，采用了 TEV 及超声双传感器设计。将此设备连接至开关柜，可以实现局部放电监测，并在出现异常时进行危险预警。此项技术的性能指标已经可以与英国电科院的设备媲美，甚至有部分指标超过了英国电科院。目前检测装置已经送往国家电科院检测，技术较为成熟，可以进行产业化推广。（二）开关柜局部放电在线监测系统：整个系统包含监测终端、无线中继、服务器三部分。无线通讯方案可选 ZigBee等通信协议，无线中继包含 485 串口以及光纤通讯接口，若无线通讯受限制，也可以通过有线方式进行通讯。同时该系统支持 GPRS 通讯，若有多个监测地点，可以通过 GPRS 实现远程监测。如图 1 所示：本检测终端可有效监测开关柜内局部放电，具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强等特点，已广泛用于电力企业的开关柜安全监测系统中。测量结果通过无线传输，尽可能的减小了对于变电室结构的影响。仪器安装于开关柜外表面，当开关柜内部发生局部放电时，本仪器可监测到开关柜表面的 TEV 信号并且实现对信号强度的测量；此外放电时产生的超声信号也会被本仪器的超声传感器捕获并测量其强度。测量的结果经过无线传输至无线接收器及服务器，进行后续处理。产品具有特点包括：采用新型 TEV 及超声双路传感器；采用无线传输；可直接安装于开关柜外表面，位置灵活；超声传感器采用分离结构，可灵活安装；反应迅速；精确度高；传感器密封性好；实时在线检测，远程控制，24 小时无人值守。Zigbee 无线接收中继用于接收站内所有监测终端数据，并将这些数据传至后台服务器。与后台服务器通讯方式为光纤传输或 485 通信，可根据现场情况选择。 (三) 服务器后台处理程序及人机界面软件包基于 windows 系统开发，操作简便，容易掌握。软件包括处理程序及人际交互界面。显示内容包括：当前监测数据值；历史监测数据值；历史监测数据曲线；历史报警值开关柜安全状态评估结果。软件界面根据具体变电站检测规数量及结构而定，可根据用户要求修改主界面显示参数。应用领域：智能电网开关柜在线监测技术转化条件：1000 平米厂房、工作站及相关软件。合作方式及条件：根据具体情况面议

天津大学 2021-04-11