專利名稱：用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測方法，尤其涉及一種局部放電信號的監(jiān)測方法。
背景技術：
局部放電檢測作為絕緣診斷的重要手段，因為其能及時有效地反映電力系統電氣設備的絕緣狀況，在電力領域被廣泛普遍應用。目前，國內外基本上都是針對變電站的具體電力設備進行局部放電監(jiān)測與監(jiān)測技術的研究，主要應用的檢測原理和方法包括脈沖電流法、特高頻(UHF, Ultra High Frequency)法、超聲波法、化學法、光學法等,其中特高頻法和超聲波法是比較實用可行的方法。 目前，現在對于變電站設備的局部放電監(jiān)測和定位主要是針對GIS、變壓器、容性設備等具體單一設備而進行，監(jiān)測和定位的方法主要包括超聲波定位方法、電氣定位法和超高頻電磁波定位法。其中，超高頻電磁波定位法的基本原理是采用超高頻傳感器接收同一放電源超高頻電磁波信號的時間差，然后根據這些時差和電磁波的傳播速度進行定位。運用該方法來監(jiān)測或者定位電力設備局部放電，一般采用便攜設備巡檢和安裝在線監(jiān)測設備兩種方式。巡檢方式因其有固定的檢測試驗周期，不能對設備運行的全過程進行監(jiān)控。此夕卜，局部放電帶電檢測對測量人員技術要求高，巡檢人員的現場經驗判斷對檢測結果影響比較大。安裝在線監(jiān)測設備是針對單個電力設備設計的。但是在變電站中的任何高壓電力設備均可能會發(fā)生局部放電故障；如果想要對變電站全站的電氣設備實施監(jiān)測，則需要相應安裝多套監(jiān)測裝置以形成一套監(jiān)測系統。這樣的監(jiān)測系統所需的費用極高且使用效率也低，并且對多個在線監(jiān)測設備需要付出較大的維護工作量。此外，如果不采用上述對單個設備安裝在線監(jiān)測裝置的現有技術，則還可以采用在全站的立體空間安裝一組超寬帶特高頻傳感器陣列接收局部放電發(fā)出的電磁波信號的方法。這種方法基于電磁波空間定位技術，利用各個傳感器接收到的信號的時差來計算并定位局部放電的位置，滿足一套裝置就可對變電站全站的電力設備進行局部放電的監(jiān)測和定位的要求，以獲取和分析整個變電站設備的放電情況。但是由于接收放電信號的傳感器設置距離離被測設備較遠，而放電信號會在空氣中的不斷衰減，所以這種方法只適合比較明顯的局部放電監(jiān)測和定位。因此，隨著經濟和社會的發(fā)展及對供電可靠性的要求越來越高，人們希望通過一種用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法來實現對變電站全站的所有高壓電氣設備的實時狀態(tài)的監(jiān)控，該種監(jiān)測方法具備成本低，可靠性高的優(yōu)點，尤其適合變電站中新安裝或新型的電力設備的在線監(jiān)測。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，該監(jiān)測方法能夠對變電站內多個集中布置的電力設備進行同步監(jiān)測，通過監(jiān)測進而定位局部放電的電力設備，從而提前發(fā)現電力設備局部放電的缺陷，保證電力設備及整個變電站的正常運行。為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，其包括下列步驟
設置一高頻屏蔽總線環(huán)，在高頻屏蔽總線環(huán)上布置若干個并接點；
在變電站內的各電力設備上分別對應安裝若干個傳感終端，以監(jiān)測各電力設備的局部放電信號，并將監(jiān)測到的局部放電信號放大后傳輸至高頻屏蔽總線環(huán)；
將一雙通道數據采集單元與高頻屏蔽總線環(huán)連接，以使各傳感終端監(jiān)測到的局部放電信號沿著高頻屏蔽總線環(huán)分別通過第一路徑和第二路徑傳輸到雙通道數據采集單元，所述第一路徑為從并接點開始以第一方向沿著高頻屏蔽總線環(huán)傳輸至雙通道數據采集單元的 路徑，所述第二路徑為從并接點開始以與第一方向相反的方向沿著高頻屏蔽總線環(huán)傳輸至雙通道數據采集單元的路徑；
將各并接點對應的第一路徑和第二路徑的長度差設置為不同的值，以使各傳感終端監(jiān)測到的局部放電信號通過第一路徑和第二路徑傳輸至雙通道數據采集單元的時間差不同；
根據時間差對局部放電信號進行定位。本技術方案所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法通過傳感終端實時監(jiān)測電力設備的局部放電信號，然后根據同一局部放電信號由于雙向傳播路徑的長短不同而導致到達雙通道數據采集單元的時間不同而形成的固定時間差且各局部放電信號所形成的時間差又是不同且特定的來定位局部放電的電力設備。本發(fā)明的技術方案將一高頻屏蔽信號總線設置形成一個環(huán)線并在該總環(huán)線上并聯連接安裝在不同電力設備上的傳感終端。同時，將每個傳感終端設置為包含依次連接的特高頻傳感器和特高頻寬帶放大器。具體地，局部放電信號由特高頻傳感器接收后，傳輸至特高頻寬帶放大器放大后輸出至高頻屏蔽總線環(huán)。經過放大的局部放電信號在高頻屏蔽信號總環(huán)線上沿著兩個相反的方向(即第一路徑和第二路徑)傳輸至雙通道數據采集單元，由于第一路徑和第二路徑的長度不同且長度差值固定，同時局部放電信號的傳播速度是一定的，因此對于某一個特定的電力設備來說，其局部放電信號通過第一路徑和第二路徑分別到達雙通道數據采集單元的時間差就是固定的，而各個不同的電力設備所對應的局部放電信號的時間差則是不同的，這些不同且特定的時間差就成為與各電力設備對應的“身份識別碼”，通過這些不同的時間差就可以對發(fā)生局部放電的電力設備進行定位，達到同步監(jiān)測多個集中布置的電力設備的目的。進一步地，在本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法中，所述傳感終端監(jiān)測的局部放電信號頻率范圍為500MHz I. 5GHz，此頻率范圍屬于特高頻局部放電信號的頻率范圍。進一步地，在本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法中，控制兩相鄰的并接點之間的距離不小于3m。由于被檢測的多電力設備集中布置，各電力設備之間的距離比較近，將控制兩相鄰的并接點之間的距離不小于3m，不僅可以保證雙通道數據采集單元能夠區(qū)分出各個局部放電信號的時差，也可滿足個電力設置集中布置的要求。
進一步地，在本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法中，控制高頻屏蔽總線環(huán)的長度不超過100m。由于局部放電信號以一定幅值的波形顯示，為了保證每個傳感終端所接收的局部放電信號傳播到雙通道數據采集單元均有一定的幅值，因此需要控制高頻屏蔽總線環(huán)的長度不宜過長以避免信號在傳輸過程中的衰減。進一步地，在本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法中，控制并接點的個數不超過10個。為了使雙通道數據采集單元獲得準確客觀的局部放電信號，最好控制并接點的個數不超過10個。本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法較之現有的局部放電監(jiān)測方法，具有下述優(yōu)點
(1)能夠同時對多個集中布置的電力設備進行監(jiān)測，并準確判斷發(fā)生局部放電的設備 位置；
(2)減少了變電站設備局部放電同步監(jiān)測的成本，降低了監(jiān)測系統的維護維修支出，有助于提高具有大量集中布置電力設備的變電站的在線同步監(jiān)測能力；
(3)能提前發(fā)現并消除電力設備的缺陷，減少全站停電事故的發(fā)生；
(4)不僅保證了單個電力設備的安全運行，也確保了整個變電站的平穩(wěn)工作，從而提升變電站的工作效率及智能化水平。


圖I是本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法在一種實施方式中的工作示意圖。圖2顯示了在本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法中，由雙通道數據采集單元的兩個信號通道所采集的波形計算時間差。
具體實施例方式以下結合具體實施例和說明書附圖來對本發(fā)明所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法做進一步的解釋說明。如圖I所示，本實施例通過下述方法對多個集中布置的電力設備的局部放電進行同步監(jiān)測
在變電站內設置高頻屏蔽總線環(huán)1，高頻屏蔽總環(huán)線的長度不超過100m，在變電站的各電力設備上分別安裝傳感終端3，這些傳感終端分別與高頻屏蔽總線環(huán)于并接點2并接，且兩相鄰的并接點之間的距離不小于3m。其中各傳感終端均包括沿著信號傳輸的方向依次連接的特高頻傳感器31和特高頻寬帶放大器32 (增益為40dB)，局部放電信號被特高頻傳感器31接收后經過特高頻寬帶放大器32的放大后，在高頻屏蔽信號總環(huán)線上沿著兩個相反的方向傳輸雙通道數據采集單元4。將雙通道數據采集單元4與高頻屏蔽總線環(huán)I連接，以使各傳感終端3監(jiān)測到的局部放電信號沿著高頻屏蔽總線環(huán)I分別通過方向相反的第一路徑Pl和第二路徑P2傳輸到雙通道數據采集單元4，將各并接點2對應的第一路徑和第二路徑的長度差設置為不同的值，以使各傳感終端3監(jiān)測到的局部放電信號通過第一路徑和第二路徑傳輸至雙通道數據采集單元4的時間差不同；然后根據時間差對局部放電信號進行定位。
也就是說，如圖I所示，如果局部放電發(fā)生在安裝特高頻傳感器i的電力設備處，局部放電特高頻信號會被超高頻傳感器Si接收,并通過高頻屏蔽總線環(huán)I向兩個方向傳送信號，由于路徑不同，其到達雙通道數據采集單元4的傳輸時間也會不同，分別為til和ti2，那么通過超高頻傳感器Si接收的局部放電特高頻信號傳到雙通道數據采集單元4處會存在一個明顯的到達時間差Ati= til-ti2。同時，由于每個電力設備處的超高頻傳感器接收到的局部放電信號在雙通道數據采集單元4的到達時間差都是特定的且不同的，因此可以用這個到達時間差定位缺陷電力設備，監(jiān)測局部放電行為。圖2顯示了雙通道數據采集單元的兩個信號通道所采集的波形。第一信號通道測量到某一超高頻傳感器的局部放電信號的時間為tl，而第二信號通道測量到某一超高頻傳感器的局部放電信號的時間為t2。通過計算局部放電脈沖波形的時差即可計算該信號是由哪個傳感器所接受的，從而定位到發(fā)生局部放電放電的設備。時差計算可以通過計算所采集信號的能量函數，求取能量函數的拐點確定特高頻信號的起始時刻，從而計算時間差At。需要說明的是，在高頻屏蔽總線環(huán)上布置多個并接點時，多個并接點之間的間隔可以根據變電站的多個集中布置的電力設備的位置，在滿足各項技術參數要求范圍內進行·設置。由于所監(jiān)測的電力設備為集中布置，所以高頻屏蔽總線環(huán)的長度最好不超過100m，且高頻屏蔽總線環(huán)上并接點的個數(即并接的傳感終端的個數)最好不超過10個。同時，可以將超高頻傳感器安裝在距需監(jiān)測的電力設備相對較近的位置，這樣可以保證監(jiān)測系統具有良好的靈敏度，同時能提高信號的信噪比。此外，對于超高頻傳感器而言，內置式超高頻傳感器可以有效屏蔽各類外部電磁干擾，在內置式超高頻傳感器不能滿足的情況下，也可以使用外置式特高頻傳感器，并且盡可能消除外部電磁干擾。要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實施例，顯然本發(fā)明不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領域的技術人員如果從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，其特征在于，包括下列步驟 設置一高頻屏蔽總線環(huán)，在高頻屏蔽總線環(huán)上布置若干個并接點； 在變電站內的各電力設備上分別對應安裝若干個傳感終端，以監(jiān)測各電力設備的局部放電信號，并將監(jiān)測到的局部放電信號放大后傳輸至高頻屏蔽總線環(huán)； 將一雙通道數據采集單元與高頻屏蔽總線環(huán)連接，以使各傳感終端監(jiān)測到的局部放電信號沿著高頻屏蔽總線環(huán)分別通過第一路徑和第二路徑傳輸到雙通道數據采集單元，所述第一路徑為從并接點開始以第一方向沿著高頻屏蔽總線環(huán)傳輸至雙通道數據采集單元的路徑，所述第二路徑為從并接點開始以與第一方向相反的方向沿著高頻屏蔽總線環(huán)傳輸至雙通道數據采集單元的路徑； 將各并接點對應的第一路徑和第二路徑的長度差設置為不同的值，以使各傳感終端監(jiān)測到的局部放電信號通過第一路徑和第二路徑傳輸至雙通道數據采集單元的時間差不同； 根據時間差對局部放電信號進行定位。
2.如權利要求I所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，其特征在于，所述傳感終端監(jiān)測的局部放電信號頻率范圍為500MHz I. 5GHz。
3.如權利要求2所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，其特征在于，控制兩相鄰的并接點之間的距離不小于3m。
4.如權利要求3所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，其特征在于，控制高頻屏蔽總線環(huán)的長度不超過100m。
5.如權利要求4所述的用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，其特征在于，控制并接點的個數不超過10個。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于多電力設備集中布置的局部放電監(jiān)測方法，其包括下列步驟設置一高頻屏蔽總線環(huán)，在高頻屏蔽總線環(huán)上布置若干個并接點；在變電站內的各電力設備上分別對應安裝若干個傳感終端；將一雙通道數據采集單元與高頻屏蔽總線環(huán)連接，以使各傳感終端監(jiān)測到的局部放電信號沿著高頻屏蔽總線環(huán)分別通過第一路徑和第二路徑傳輸到雙通道數據采集單元；將各并接點對應的第一路徑和第二路徑的長度差設置為不同的值以產生不同的時間差；根據不同的時間差對局部放電信號進行定位。該監(jiān)測方法能夠對變電站全站所需要監(jiān)測的多個集中布置的電力設備進行在線同步監(jiān)測，能夠及時發(fā)現并消除電力設備所存在的絕緣缺陷，從而提高變電站全站安全運行。
文檔編號G01R31/12GK102901912SQ201210380929
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權日2012年10月10日
發(fā)明者孫承超, 胡岳, 高鵬路, 錢勇, 盛戈皞, 江秀臣 申請人:國家電網公司, 山東電力集團公司威海供電公司, 上海交通大學