[發明專利]一種適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法

在審

• 申請號: 202210199717.8
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114707458A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王穎舒;謝榮斌;馬春雷;朱俊;羅勇;薛靜;楊超;申強;杜帆;孫軍;李詩勇;王瑞果;李幫勝;陳實;劉波;張杰
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: G06F30/392
• 分類號: G06F30/392;G06F30/394;G06F30/398;G01R31/12
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 沈鑫

1.一種適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，其特征在于：包括，

基于麥克斯韋微分方程計算開關柜內局部放電電磁信號的傳播特性；

根據開關柜的結構和材料參數建立開關柜仿真模型，通過所述開關柜仿真模型對開關柜內電場強度的分布、TEV分布式傳感器信號幅值的影響因素進行仿真分析；

根據仿真分析結果設置局放源與TEV分布式傳感器的部署點，比較在相同局放源下各部署點的局放源電壓幅值與方差，確定TEV分布式傳感器的部署位置。

2.如權利要求1所述的適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，其特征在于：傳播特性包括，

利用麥克斯韋微分方程計算開關柜內局部放電電磁信號的傳播特性，得到均勻介質中電磁場的波動方程：

通過引入標量勢和矢量電勢A(x,y,z,t)，分析均勻介質中電磁場的波動方程得到達朗貝爾方程，并且基于電荷的均勻分布的空間V的作用，以及空間電荷和電流密度在時變場的無源區域均為零，得到朗貝爾方程的解為：

其中，E為電場強度，H為磁場強度，ε為介質的介電常數，μ為介質的磁導率，t為時間，γ為傳播距離；局部放電電所產生的高頻電磁波沿r方向進行，v為傳播速度，為電荷密度，為電流密度。

3.如權利要求2所述的適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，其特征在于：包括，

開關柜的柜體大小為800*1500*2300mm，距離開關柜底板800mm和1600mm處分別設置厚度為2mm的金屬擋板，將該開關柜從上到下依次分為繼電器儀表室、手車室和電纜室，在距離前柜門處660mm處設一個2mm厚金屬擋板，以固定、支撐斷路器和絕緣子。

4.如權利要求3所述的適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，其特征在于：包括，

在開關柜的手車室和電纜室中間側邊處設置400*600mm的環氧樹脂窗口，在開關柜的后門距離地面800mm處設有一個半徑為150mm高仿爆玻璃觀察窗；開關柜側面呈L形狀。

5.如權利要求3或4所述的適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，其特征在于：包括，

開關柜仿真模型中各元件的參數分別設置為：

外殼：相對介電常數為1，電導率為1.1×10⁶S/m；

銅母線：相對介電常數為1，電導率為5.7×10⁷S/m；

電流互感器材料：相對介電常數為3.6，電導率為1×10^-8S/m；

斷路器瓷瓶：相對介電常數為5.7，電導率為1×10^-8S/m。

6.如權利要求5所述的適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，其特征在于：開關柜內電場強度的分布包括，

監測開關柜內部的YZ平面內部的場強變化，電磁波在經過縫隙時，一部分向空氣傳播，另一部分沿著開關柜表面傳播，形成暫態的地電壓，且在邊界處電場強度最大。

7.如權利要求4或6所述的適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，其特征在于：TEV分布式傳感器信號幅值的影響因素包括局放源脈寬、局放幅值和檢測距離；

局放源脈寬：分別將脈寬為1ns，2ns、3.5ns、5ns、10ns、15ns，幅值為1A的高斯脈沖電流作為局放源先后固定在開關柜的電纜室內，從而獲得不同局放源脈寬與TEV分布式傳感器信號幅值的關系；

局放幅值：設脈沖寬度為10ns，分別將脈沖幅值為2A、3A、4A、5A的高斯電流脈沖作為局放源先后固定在開關柜內，在開關柜外表面上設置TEV分布式傳感器的探測單元檢測暫態地電波信號，從而獲得不同局放幅值與TEV分布式傳感器信號幅值的關系；

檢測距離：在(600，430，140)處設置高斯脈沖作為局放源，脈沖幅值為1A，脈沖寬度為10ns，在與局放源中心相距100mm連續設置六個阻值為50Ω的探針作為局部放電檢測點，對測量到的電壓幅值進行歸一化處理，得出檢測點信號相對強度，從而獲得不同檢測距離與TEV分布式傳感器信號幅值的關系。