專利名稱：移動式變電站電力設(shè)備局部放電檢測裝置和定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)高電壓與絕緣技術(shù)，特別是一種移動式變電站電力設(shè)備局部放電檢測裝置和定位方法。
背景技術(shù)：
絕緣故障是電力設(shè)備在運(yùn)行中最主要的可能故障之一，電力設(shè)備發(fā)生絕緣故障前，一般都會有一個(gè)逐漸發(fā)展的局部放電過程，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。如果在這個(gè)過程能夠?qū)\(yùn)行設(shè)備進(jìn)行局部放電監(jiān)測和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電信號，提前對缺陷進(jìn)行處理，就能有效避免絕緣擊穿故障的發(fā)生。對局部放電位置的定位，也有助于制定更有針對性的檢修處理方案，減少停電時(shí)間，提高檢修效率。局部放電可通過超聲波、電氣參數(shù)常量和超高頻電磁波等多種方法檢測。這些方法都可用來做局放定位。超高頻(UHF)電磁波法是局部放電檢測的一種新方法，該方法通過UHF天線傳感器接收當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)發(fā)生局部放電過程輻射的電磁波中的超高頻段 (300 3000MHz)信號來檢測局部放電。超高頻電磁波檢測的優(yōu)點(diǎn)為檢測頻段較高，可以有效地避開常規(guī)局部放電測量中的電暈、開關(guān)操作等多種電氣干擾；檢測頻帶寬，所以其檢測靈敏度很高，且電磁波在空氣中的傳播速度近似光速，可以用來計(jì)算局放的放電位置。國內(nèi)外現(xiàn)有的對電力設(shè)備的局部放電進(jìn)行監(jiān)測及定位的方法基本都是針對單個(gè)變電站設(shè)備(GIS、變壓器、容性設(shè)備等)的局部放電進(jìn)行檢測，并依據(jù)采集到的聲信號和電信號進(jìn)行定位。這種監(jiān)測思路存在以下缺陷變電站中的任何高壓電力設(shè)備均可能會發(fā)生局部放電故障，要想對全站的一次電氣設(shè)備實(shí)施監(jiān)測，就需要在每一個(gè)設(shè)備上都安裝局部放電監(jiān)測裝置，這需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，財(cái)力進(jìn)行設(shè)備采購，安裝；測試時(shí)需攜帶多套不同類型儀器，操作不便；眾多監(jiān)測裝置的維護(hù)和管理也需耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力。這種監(jiān)測形式難以適應(yīng)今后智能變電站遠(yuǎn)程管理及少人值守。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改變以往對單個(gè)設(shè)備安裝在線監(jiān)測裝置的常規(guī)做法，提供一種移動式變電站電力設(shè)備局部放電檢測裝置和定位方法，該裝置和方法能對變電站內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行全方位的局部放電檢測和定位，大大降低了變電站設(shè)備局部放電檢測的成本，有助于巡檢變電站設(shè)備時(shí)提前發(fā)現(xiàn)缺陷，減少停電事故的發(fā)生，從而提高變電站的智能化水平。 具有對待測變電站全站局部放電的檢測和定位快、成本低，效率高的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下—種移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置，特點(diǎn)在于該裝置安裝在移動設(shè)備上，該裝置由天線矩陣、超高速數(shù)據(jù)采樣單元和數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成，所述的天線矩陣是帶寬為200M-2GHZ的4通道UHF超高頻全向天線接收放大模塊，每個(gè)通道的采樣頻率> 5G sps ；所述的UHF超高頻全向天線接收放大模塊是4個(gè)全向高增益天線及其前置寬帶放大器的集成體，所述的前置寬帶放大器的帶寬為2GHz，增益為30dB，所述的UHF天線接收待
4測全變電站電力設(shè)備局部放電所產(chǎn)生的超高頻電磁波，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在顯示屏上顯示局部放電源所述的數(shù)據(jù)處理單元為便攜式電腦。所述的移動設(shè)備為汽車或其他運(yùn)動載物臺。所述的超高速數(shù)據(jù)采樣單元為> 5Gsps的高速示波器。利用所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置進(jìn)行局部放電檢測定位方法，該方法包括下列步驟①所述的四路超高頻信號同步采集將所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置置于所述的移動設(shè)備上，在待測的變電站周圍某一位置停下后，所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置啟動后，所述的四通道UHF天線接收變電站全站電力設(shè)備因局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波信號，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；②、確定信號起始時(shí)刻各路信號累積能量X的計(jì)算公式為X = Σ>;..疋,其中κ 為信號波形上第k個(gè)點(diǎn)的電壓值；j為每路波形記錄的點(diǎn)數(shù)，當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，放電源將輻射出一個(gè)脈沖，該脈沖的幅值遠(yuǎn)大于背景噪聲，經(jīng)過能量積累，局部放電起始點(diǎn)將在信號累積能量圖上對應(yīng)為一個(gè)拐點(diǎn)，dtl、dt2、dt3、dt4為對應(yīng)曲線的拐點(diǎn)時(shí)刻，即超高頻電磁波傳播至傳感器的時(shí)刻；
③、利用時(shí)延計(jì)算放電源點(diǎn)的位置
拐點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻是超高頻信號的起始時(shí)刻，因此信號到達(dá)的時(shí)間差分別為
權(quán)利要求
1.一種移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置，特征在于該裝置安裝在移動設(shè)備上，該裝置由天線矩陣、超高速數(shù)據(jù)采樣單元和數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成，所述的天線矩陣是帶寬為200M-2GHZ的4通道UHF超高頻全向天線接收放大模塊，每個(gè)通道的采樣頻率> 5G sps ；所述的UHF超高頻全向天線接收放大模塊是4個(gè)全向高增益天線及其前置寬帶放大器的集成體，所述的前置寬帶放大器的帶寬為2GHz，增益為30dB，所述的UHF天線接收待測全變電站電力設(shè)備局部放電所產(chǎn)生的超高頻電磁波，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在顯示屏上顯示局部放電源的位置和預(yù)警信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理單元為便攜式電腦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置，其特征在于所述的移動設(shè)備為汽車或其他運(yùn)動載物臺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置，其特征在于所述的超高速數(shù)據(jù)采樣單元為> 5Gsps的高速示波器。
5.利用權(quán)利要求1所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置進(jìn)行局部放電檢測定位方法，其特征在于該方法包括下列步驟①所述的四路超高頻信號同步采集將所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置置于所述的移動設(shè)備上，在待測的變電站周圍某一位置停下后，所述的移動式變電站全站電力設(shè)備的局部放電檢測裝置啟動后，所述的四通道UHF天線接收變電站全站電力設(shè)備因局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波信號，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；②、確定信號起始時(shí)刻各路信號累積能量X的計(jì)算公式為V%,其中&為信號波形上第k個(gè)點(diǎn)的電壓值；j為每路波形記錄的點(diǎn)數(shù)，當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，放電源將輻射出一個(gè)脈沖，該脈沖的幅值遠(yuǎn)大于背景噪聲，經(jīng)過能量積累，局部放電起始點(diǎn)將在信號累積能量圖上對應(yīng)為一個(gè)拐點(diǎn)，dtl、dt2、dt3、dt4為對應(yīng)曲線的拐點(diǎn)時(shí)刻，即超高頻電磁波傳播至傳感器的時(shí)刻；③、利用時(shí)延計(jì)算放電源點(diǎn)的位置拐點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻是超高頻信號的起始時(shí)刻，因此信號到達(dá)的時(shí)間差分別為AT2 = dt2-dtlAT3 = dt3-dtl(1)Δ T4 = dt4-dtl假設(shè)四根天線的空間位置坐標(biāo)分別為(X1, Y1, Z1), (x2, y2, Z2), (X3，y3, Z3)和(x4，y4, ^)，放電點(diǎn)位置為(χ，y，z)，放電點(diǎn)到四根天線的距離分別為(^、知‘山，故時(shí)間差的方程組為(I2-Cl1 = νΔΤ2Cl3-Cl1 = νΔΤ3(2)(I4-Cl1 = ν Δ T4
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的局部放電檢測定位方法，其特征在于所述的逐層網(wǎng)格搜索方法如下首先在(x，y，z) e [-30，30] X [-30，30] X [-5，20]m內(nèi)以Im為間隔搜索丨|的最小值，假設(shè)最小值點(diǎn)的位置為(Xl，yi，Zl)，然后在(x,y,z) e [Xl-l，Xl+l]X[y「l，yi+l]X[z「l，Zl+l]m 范圍內(nèi)以 6cm 為間隔搜索丨F X；的最小值，.最小值的(x,y,z)即為局部放電源的置，
全文摘要
一種移動式變電站電力設(shè)備局部放電檢測裝置和定位方法，該裝置安裝在移動設(shè)備上，該裝置由天線矩陣、超高速數(shù)據(jù)采樣單元和數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成，方法是所述的超高頻(UHF)天線接收待測變電站電力設(shè)備局部放電所產(chǎn)生的超高頻電磁波，經(jīng)所述的前置寬帶放大器放大和濾波處理后由所述的超高速數(shù)據(jù)采集單元同步采集，送所述的數(shù)據(jù)處理單元對四路信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在顯示屏上顯示局部放電源的位置和預(yù)警信息。本發(fā)明能對變電站內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行全方位的局部放電檢測和定位，大大降低了變電站設(shè)備局部放電檢測的成本，有助于巡檢變電站設(shè)備時(shí)提前發(fā)現(xiàn)缺陷，減少停電事故的發(fā)生，從而提高變電站的智能化水平。具有對待測變電站全站局部放電的檢測和定位快、成本低，效率高的特點(diǎn)。
文檔編號G01R31/12GK102445641SQ20111033954
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者侯慧娟, 劉亞東, 葉海峰, 司良齊, 張?zhí)斐? 江秀臣, 盛戈皞, 胡岳 申請人:上海交通大學(xué)