[发明专利]一种基于发射光谱法的电力设备局部放电多通道光学检测系统

说明书

一种基于发射光谱法的电力设备局部放电多通道光学检测系统，其光纤(1)采集电力设备局部放电产生的光辐射信号，并将光信号传输至电力设备外部的光纤耦合器(2)，光纤耦合器(2)将光信号分束给N个检测通道，每一个检测通道的光信号经过窄带滤光片(3)之后仅保留特征谱段的光信号，并被高灵敏度光电探测器(4)采集和提取。高灵敏度光电探测器(4)将采集到的每个特征谱段的光谱信息、相对强度以模拟信号的形式传送给A/D转换模块(5)，A/D转换模块(5)将模拟信号转换为数字信号并传递给通讯协议转换卡(6)，通讯协议转换卡(6)将数据信号发送给远程监控计算机(7)进行光学信号分析，并据此进行局部放电故障诊断。

技术领域

本发明涉及一种电力设备用的多通道光学检测系统。

背景技术

随着工业发展和社会进步，电力系统正在向着大容量、特高压方向发展，国民对系统运行可靠性也提出了越来越高的要求。以绝缘开关、变压器、管道母线为代表的各类高压电力设备是电力系统中重要的组成部分，经过长期的绝缘老化，电力设备发生击穿、闪络等绝缘故障的概率显著增大，严重威胁到电力系统的安全稳定运行。局部放电是各类绝缘故障的先兆和表现形式，也是电力设备绝缘缺陷的主要判据和诊断对象。

电力设备在发生局部放电时，通常会产生电流脉冲、电磁辐射、超声波，以及化学分解产生新物质。根据局部放电产生的不同物理化学过程，其检测方法主要包括脉冲电流法、射频法、超高频法、超声波检测法，以及化学检测法。其中，脉冲电流法是最常用的检测方法，也是国家标准GB/T 7354-2003《局部放电测量》中推荐的局部放电检测方法，专利CN201710178926.3设计的一种稍不均匀电场下尖端局部放电的试验模型，利用圆弧形电极装置与脉冲电流法配合完成了尖端故障缺陷模拟和局部放电量的测量。射频法是利用射频传感器检测局部放电，并激发出高频电磁信号，经过后续电路处理得到局部放电量。这两种方法均是直接通过检测电气参量来判断放电情况，由于抗电磁干扰能力差，不适用于电力设备的现场带电检测。同时，超高频法和超声波检测法凭借抗电磁干扰能力强、可对局部放电源进行定位等优势，也逐渐被用于电力设备局部放电检测当中，如专利CN201610844556.8通过对超高频放电信号时域分布特征参数的分析处理，提出了一种变压器局部放电故障类型的识别方法。然而，超高频法和超声波检测法无法对局部放电量进行标定，而且测量结果极易受到电力设备机械振动的干扰，因此在实际工程应用中受到限制。此外，化学检测法具有灵敏度高、不受电磁干扰等优点，也被提出用于局部放电诊断当中，如专利CN201710715991.5通过检测和分析局部放电所致SF6分解产物，提出了干式套管绝缘缺陷诊断方法。然而，由于气体分解产物组分及含量会随着绝缘介质种类、绝缘缺陷类型、环境温湿度的改变而呈现出显著差异性，因此化学检测判据对于不同运行环境、不同类型的电力设备不具备通用性。

随着光学传感技术的发展，光学检测法凭借抗干扰能力强、检测精度高、在线带电检测等显著优势而被逐渐应用于电力设备的局部放电检测当中。如专利CN201910760124.2设计的一种电-热-力多场耦合下的局部放电声光电联合测量平台，利用超声波传感器、光电倍增管和特高频传感器同时实现了对沿面放电的声、光、电信号的有效测量及对比分析，在一定程度上验证了光学检测法的可行性。目前，局部放电的光学检测方法尚处于实验室研究阶段，虽然各类绝缘缺陷类型的光谱特征及诊断判据正在逐渐被提出，然而由于缺乏面向电力设备运行现场的在线检测装备或检测系统，光学检测法在电力设备局部放电检测方面的工程应用及推广受到了诸多限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种电力设备用多通道光学检测系统。本发明能够在线实时检测出电力设备的局部放电，为电力设备的绝缘缺陷诊断分析及故障早期预警提供可靠依据。本发明对于电力设备局部放电的检测灵敏度较高，便于与电力设备配合安装，其检测结果基本不受电力设备运行现场的电磁、声波或机械振动的干扰，而且在整个检测过程中不会对电力设备的正常运行造成影响。

本发明电力设备用多通道光学检测系统包括：光纤、光纤耦合器、窄带滤光片、高灵敏度光电探测器、A/D转换模块、通讯协议转换卡，以及远程监控计算机。