開關櫃局放線上監測系統

開關櫃在供配電系統中佔據著十分重要的地位,其執行可靠性直接影響供電系統的安全性。開關櫃在執行中,由於不可避免地受到電、熱、機械和環境等各 種因素的影響,其絕緣介質不斷劣化,使執行狀態不佳,甚至發生各種故障,引起區域性乃至大面積停電,造成巨大的直接和間接經濟損失和社會影響。

開關櫃局放線上監測系統

上海希熙資訊科技

自主研發的 XXPD-Z200 開關櫃線上監測系統能夠長期執行,實時監測開關櫃在執行過程中的區域性放電情況,可以及時對其絕緣異常狀態和放電性故障做出預警,為其正常執行提供必要的指導資料,提高開關櫃執行的可靠性、安全性和有效性。

1 技術原理

1。1 超聲波局放檢測原理

在區域性放電發生時,放電區域內分子間會劇烈撞擊,同時介質由於放電發熱而瞬間體積發生改變,這些因素都會在宏觀上產生脈衝壓力波,超聲波就是其中頻率大於 20 kHz 的聲波分量。此時,區域性放電源可看作點脈衝聲源,聲波以球面波的形式向四周傳播,遵循機械波的傳播規律,在不同介質中傳播速度不同,且介質交界處會產生反射和折射現象。在電纜終端外部安裝超聲波感測器,可接收放電產生的超聲波訊號,然後經一系列的處理,就可得到代表裝置局放資訊的特徵量。

開關櫃局放線上監測系統

1。2 暫態地電壓局放檢測原理

開關櫃的區域性放電線上測試起源於 20 世紀 80 年代的英國。當開關櫃內部區域性放電發生的時候,電磁波向放電兩端傳輸。因為集膚效應的影響,在金屬內部的傳輸電壓不能從外部直接探測到。但是,在金屬外殼的一個開口處,電磁波可以傳到外部空間。波上升沿在金屬外殼的表面產生一個暫態的地電壓。因此這項技術被稱作暫態地電壓(地電波),這個瞬態電壓的上升時間是納秒級的,峰值從毫伏級到伏級不等。暫態地電壓的量值是放電峰值和傳播路徑的函式。傳播途徑的衰減自身是開關內部結構和開口大小的函式。暫態地電壓透過開關接地金屬外殼上的電容耦合感測器來測量。

開關櫃局放線上監測系統

2 系統結構

2。1 整體結構

開關櫃區域性放電線上監測模組主要由:暫態地電壓感測器/超聲波感測器、智慧監測終端、局放監測主機以及監控資料平臺等部分組成,整個系統的構成如下圖所示。

開關櫃局放線上監測系統

智慧監測終端可適配多種感測器包括 UHF(特高頻)、TEV、HFCT、AE 等,感測器接收到的區域性放電脈衝訊號直接以最短的距離進入檢波模組完成對數檢波後,進入採集卡就地數字化。放電脈衝的包絡波形經過調理輸入到採集卡的高速 ADC,輸出的連續數字訊號流經過 FPGA 進行實時的特徵提取,獲得放電脈衝的脈衝數據流。裝置內整合統計算法,將脈衝數據流直接計算為引數資料如局放幅值、脈衝數和 PRPD 矩陣資料,可透過網線進行資料傳輸。透過無線或有線 通訊網路組合成整站監測網路,構成分散式監測系統。

2。2 系統組成

2。2。1 感測器

超聲波感測器內建固定採用螺絲固定,用於檢測開關櫃內部產生的局放超聲波訊號,判斷開關櫃內部的元器件是否存在局放現象,從而評估開關櫃的絕緣狀況。每個開關櫃配置一個超聲波感測器。暫態地電壓和超聲波感測器單獨安裝,參考開關櫃照明燈安裝方法,在電纜倉室設計一個 L 形的小門,一面專門用來安裝感測器,另一面當作安全防護。若感測器有問題只需開啟安裝感測器的小門就可以進行維護等,不用進行開關櫃停電,安全擋板可以防止身體部位勿伸入到開關體內部。感測器與智慧監測終端採用連線電纜連線。連線電纜利用開關櫃內部二次電纜槽走線及固定,不影響開關櫃正常執行。如下圖:

開關櫃局放線上監測系統

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