[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

本發明公開了一種適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，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；本發明根據某一類型開關柜的結構尺寸和材料參數進行精確建模，通過仿真計算與實驗驗證，確定開關柜局部放電傳感器的部署位置，在盡量保證成本的基礎上，實現了開關柜局部放電的監測，具有很高的應用價值。

技術領域

本發明涉及傳感器部署的技術領域，尤其涉及一種適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法。

背景技術

開關柜在長期運行中，由于各種原因造成開關柜在安裝和投運后的過程中出現電纜搭接處故障、母線故障、出頭故障、操作機構故障、避雷器故障燈，從而給電網的可靠運行帶來了隱患，直接影響設備的安全穩定運行。

高壓電氣設備發生局部放電時，放電量往往先聚集在與接地點相鄰的接地金屬部位，形成對地電流在設備表面金屬上傳播。對于內部放電，放電量聚集在接地屏蔽的內表面，屏蔽連續時在設備外部無法檢測到放電信號，但屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接、電纜絕緣終端等部位不連續，局部放電的高頻信號會由此傳輸到設備屏蔽外殼。因此，局部放電產生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊傳出，并沿著設備金屬箱體外表面繼續傳播，同時對地產生一定的暫態電壓脈沖信號，稱為暫態對地電壓?；谏鲜鲈淼牡仉姴?TEV)局部放電檢測方法作為一種非侵入式檢測手段，對于開關柜內部是否存在放電性絕緣故障，具有靈敏度高、成本低、安裝方便等優勢，十分適合高壓開關柜的帶電檢測。

目前地電波(TEV)局部放電檢測方法的主要應用方式是定期的帶電巡檢，不僅會消耗大量的人力物力，還會因為檢測人員水平和經驗的不足而導致漏判誤判。同時由于對開關柜內部局部放電位置與嚴重程度尚未進行深入研究，分布式傳感器節點部署位置并未有實際方案。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明提供了一種適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法，能夠有效減少事故發生，提高設備及電網的穩定性。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：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。

作為本發明所述的適用于開關柜局部放電監測的傳感器部署方法的一種優選方案，其中：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，得到達朗貝爾方程的解為：

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。