[發明專利]一種基于超聲波定位技術的開關柜局部放電監測系統

在審

• 申請號: 202110700695.4
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113504439A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 彭閣;陳浩;陶勁松;方書涵;李林川;常中正
• 申請（專利權）人: 華能隨縣界山風電有限責任公司;武漢大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

本發明涉及一種基于超聲波定位技術的開關柜局部放電監測系統及方法，該系統包括傳感器組，傳感器組活動設于開關柜內，用于接收開關柜內發生局部放電所產生的超聲波，傳感器組相對于開關柜具有一移動軌跡；該方法包括獲取開關柜第一位置中超聲波信號組，超聲波信號組包括位于同一線性上的多個超聲波信號，并生成第一組時間差數據；獲取開關柜第二位置中超聲波信號組，超聲波信號組包括位于同一線性上的多個超聲波信號，并生成第二組時間差數據；根據第一組時間差數據和第二組時間差數據得到開關柜內局部放電的具體位置；解決超聲波定位算法中的時差法計算過程復雜、接線不便的問題。

技術領域

本發明涉及開關柜局部放電監測技術領域，尤其涉及一種基于超聲波定位技術的開關柜局部放電監測系統。

背景技術

電氣設備在制造、安裝或者運行過程中不可避免的產生一些絕緣缺陷，如氣隙、雜質等，這些絕緣缺陷在高場強作用下會導致電介質內部電場分布不均，在缺陷部位的場強較高，使該部分發生未貫穿的缺陷，即局部放電。局部放電的存在會導致絕緣介質發生絕緣劣化，若不加以處理控制，最終會造成電氣設備絕緣擊穿。

由于開關柜內部結構緊湊、零件繁多、絕緣距離小，往往更容易發生局部放電。開關柜中引起局部放電缺陷的主要因素包括：絕緣件表面污穢、受潮和凝露；高壓母排連接處、隔離觸頭、電纜搭接處接觸不良；導體、柜體內表面上有金屬突出物等。數據表明，因局部放電而引發的開關柜內部電氣設備的絕緣劣化故障占開關柜故障總數的66％。為了預防此類故障，需要對開關柜的絕緣狀態進行監測。

在目前常用的局部放電監測方法中，超高頻法設備造價昂貴；脈沖電流法與暫態地電壓法會受到一定電磁干擾；氣相色譜法只能適用于密閉環境；紅外熱像法只能測量泄漏電流較大時的局部放電并且容易受到環境影響；而超聲波法具有不受電磁干擾、定位準確度較高等優點，并且具有良好的故障初始階段識別能力，因此本發明基于超聲波法設計一套開關柜狀態監測系統，在線監測開關柜內部設備的絕緣狀態，具有有效預防停電事故、提高供電可靠性、降低檢修成本、保障配電網安全穩定運行的重大意義。

在目前基于超聲波的定位算法中，時差法需要使用4個不共面的超聲波傳感器，接線不夠方便，而且求解問題為三元約束性最優解問題，計算過程復雜，所需時間較長。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種基于超聲波定位技術的開關柜局部放電監測系統，用以解決超聲波定位算法中的時差法計算過程復雜、接線不便的問題。

本發明提供一種基于超聲波定位技術的開關柜局部放電監測系統，包括傳感器組，所述傳感器組活動設于開關柜內，用于接收開關柜內發生局部放電所產生的超聲波，所述傳感器組相對于開關柜具有一移動軌跡，以通過傳感器組獲取移動軌跡上任意兩位置的超聲波信號及時間差，供于定位開關柜局部放電的具體位置。

進一步的，該檢測系統還包括一放大電路以及示波器，所述傳感器組經由放大電路與示波器連接，所述示波器用于讀取時間差數據。

進一步的，所述傳感器組包括三個相對位置固定的超聲波傳感器。

進一步的，三個所述超聲波傳感器共線、且連接平行于所述開關柜的內壁設置，所述超聲波傳感器的一端為固定端、另一端為探頭，所述固定端均與所述開關柜的內壁連接，所述探頭指向開關柜內部設置。

進一步的，相鄰兩個所述超聲波傳感器之間存在距離差。

進一步的，三個所述超聲波傳感器之間的相對位置固定，其中一所述超聲波傳感器與所述開關柜轉動連接，其余兩個所述超聲波傳感器均與所述開關柜滑動連接，以通過其中一所述超聲波傳感器轉動同步帶動其余兩個所超聲波傳感器繞著其中一所述超聲波傳感器的轉動軸線轉動。

一種基于超聲波定位技術的開關柜局部放電監測方法，所述方法包括：

獲取開關柜第一位置中超聲波信號組，超聲波信號組包括位于同一線性上的多個超聲波信號，并生成第一組時間差數據；