[发明专利]一种配电网终端设备的数字式带电检测工具

说明书

技术领域

本发明涉及供电配网设备监测技术，特别是涉及一种配电网终端设备的数字式带电检测工具，该工具采用超声波传感检测的原理，用于对配电网终端设备(如开关柜等)中的绝缘部件是否存在局部放电现象及其类型和严重性进行带电检测发现。

背景技术

在电力系统中，按照电压等级的由高到低，将电网分为高压输电网、中压变电网及低压配电网。对于低压配电网，以下简称配网，是直接供给用户电能的电网，配网供电的可靠性高低，直接影响着用户的供电体验。

局部放电是指电气设备的绝缘部位由于绝缘能力的下降，因而在电场的作用下在配网运行过程中发生的放电现象。电磁力、热应力、湿热环境、有害的活性气体、油污、粉尘等都会造成绝缘材料性能的逐步劣化，绝缘性能的逐步劣化也造成了局部放电现象的增多和增强。局部放电普遍存在于配网设备中，是在配网日常的巡回维护工作中一个重要的检测对象，及时排查局部放电可以将配网突发故障的风险降低。

而且，设备的绝缘性能越好，导体表面越干净，局部放电的现象越弱，反之设备的绝缘性能越差，导体表面越污秽，局部放电的现象越强烈。从此也可以看出，通过测量局部放电的强弱可以反应导体表面的运行情况和绝缘老化程度，提醒检修工程人员及时更新设备部件。

常见的局部放电包括尖刺放电、金属颗粒放电、悬浮放电、绝缘体表面放电，每种放电类型易发生的部位、发生的原因以及隐患排除方式均不同。正确识别局部放电的类型，以及评估其严重性程度，在配电网终端设备维护检测中具有重要作用。

目前常见的局部放电检测方法有脉冲电流法、超高频法、超声波法、化学检测法、红外检测法、光测法。

超声波检测局部放电的机理在于：电力设备在长期运行过程中，绝缘材料发生老化、劣化甚至腐蚀，其中的水分在过热点可能气化成气泡或在高压作用下电解产生气泡。如果绝缘部位已经有局部放电的发生，会导致气泡内部电场力和温度的不断变化，在力的作用下气泡会发生往复性的膨胀和收缩，最终发生破裂，产生了局部体积的变化，导致周围介质密度发生变化，产生频率大于20kHz的疏密波，也即是超声波。

相比于其他几种测量方法，超声波法可有效降低电磁干扰，具有无损检测特点，且其操作性强实现简单，适用于带电监测，因而得到了大量关注，现已广泛应用于对配网中的变压器、GIS、电容器、电机、电缆和电缆等终端设备实施带电检测。

中国专利ZL201410180695.6公开了一种便携式超声波在线检测局部放电诊断装置，利用第一超声波检测探头进行首次宽范围检测，确定局部放电的大致范围，再换取第二超声波检测探头进行第二次精确范围检测。

中国专利ZL201510123227.X公开了一种超声波局部放电分析仪及分析方法，涉及高压电器绝缘故障检测领域，超声波局部放电分析仪包括超声波传感器、信号放大处理器、数据分析器、显示器、键盘，超声波传感器用于接收局部放电产生的超声波信号，信号放大处理器将接受的电信号进行多级放大和滤波整定，与现有的超声波局部放电定位仪器相比，该发明提供的超声波局部放电分析仪，只需要1个超声波传感器，经过3次测量就可以对超声波信号源进行精确定位，减少了检测成本。

上述两项现有技术均可以实现局部放电故障点的定位，但是现有的基于超声波法的局部放电带电检测工具均有重信号检测而轻数据分析的问题，甚至无数字分析能力，因为不具备完整的分析过程，无法判断局部放电类型和严重程度。也就是说，对于现场配网运行人员应用上述两项现有技术或同类的检测工具只能判断哪里有局部放电，不能判断局部放电的类型和局部放电的严重程度，也就很难根据局部放电的实际情况科学地制定解决方案。

发明内容

为了克服现有技术中的检测工具无法使现场配网运行人员判断局部放电类型和严重程度的问题，本发明提供了一种基于超声波信号图谱识别运算的配网设备局部放电数字式带电检测工具及其方法。本发明的数字式带电检测工具具备完整的信号分析能力，通过对超声波信号图谱的特征提取与识别运算，对局部放电的类型和严重程度进行快速判定和提示报警，进而现场配网运行人员可以根据现场的实际局部放电情况科学地制定解决方案。

本发明提供了基于超声波信号图谱识别运算的配网设备局部放电数字式带电检测工具，其特征在于，包括：超声波传感器、光纤宽带信号通道、信号调理电路、第一A/D转换器、第二A/D转换器、RAM存储器、DSP运算处理器、时钟电路、放电报警电路、显示屏和通信电路；