CN204855722U - 一种10kV绝缘管型母线局部放电检测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，其技术特点是：包括电容型传感器、超声波传感器、同步电压信号拾取装置、滤波放大装置、控制主机和触摸屏显示器；所述电容型传感器的两个金属箔电极分别贴附在待测绝缘管型母线的两侧，并与差分电路检测阻抗相连接构成差分式检测回路；所述差分电路检测阻抗、超声波传感器、同步电压信号拾取装置的输出端分别与电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输入端相连接；上述三个滤波放大装置的输出端均与控制主机相连接，所述控制主机与触摸屏显示器相连接。本实用新型集成多个传感器能够快速、精准地检测绝缘管型母线的局部放电类型及放电程度，且便于携带。
Description
技术领域
本实用新型属于变电站母线局部放电检测技术领域，特别涉及一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***。
背景技术
随着绝缘管型母线应用的日益广泛，其检测技术的研究便彰显重要。随着我国城市建设的发展和用电量的增加，变电站容量也在不断提高，110kV以上等级变电站10kV出线侧额定电流大于2500A的情况已十分常见。因此对变电站母线的载流量、机械强度和绝缘性能提出了更高的要求。与传统的矩形母线相比，绝缘管型母线集肤效应弱，相同载流量下电流密度提高约30％，且管型母线抗弯截面模量是矩形母线的5倍。因此，与矩形母线相比，绝缘管型母线更能符合电网发展的要求，且已经在0.4～220kV变电站中得到了广泛的应用。
但是，绝缘管型母线在使用过程中，也存在一些故安全隐患。根据近年来调查显示有继续增加的趋势。绝缘管型母线常见故障类型有：(1)绝缘管型母线终端与设备连接处严重发热；(2)母线绝缘击穿；(3)中间接头绝缘击穿；(4)绝缘管型母线终端绝缘击穿；
其主要原因在于如下两个方面：(1)绝缘母线生产企业所销售的产品质量及安装过程中的工艺水平参差不齐，绝缘层内部出现杂质、微孔、半导电层突起或分层缺陷，均可能引起局部放电的发生，局部放电经过积累发展成电树，最终将导致主绝缘的击穿，影响电网***的可靠性。(2)绝缘母线中间接头结构复杂，因此影响其绝缘性能的因素很多，且通常在现场人工制作过程中的不良工艺容易遗留故障隐患，导致局部放电的发生。
若绝缘母线带缺陷运行，发电机及变压器低压侧母线发生故障时，将要启动差动保护，使发电机和变压器跳闸，影响整个发电供电***的运行。
目前现场针对XLPE电缆和充油电缆的局部放电检测已有相关的标准和相对成熟的检测方法，放电类型大致包括内部放电、沿面放电和电晕放电等，电缆的状态评估总体有较成熟的标准规范。但针对绝缘管型母线的局部放电检测研究和现场工作尚未开展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够快速、精准地检测绝缘管型母线的局部放电类型及放电程度，且便于携带。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，包括：电容型传感器、超声波传感器、同步电压信号拾取装置、电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置、控制主机和触摸屏显示器；所述电容型传感器的两个金属箔电极分别贴附在待测绝缘管型母线的两侧，并与差分电路检测阻抗相连接构成差分式检测回路；所述差分电路检测阻抗、超声波传感器、同步电压信号拾取装置的输出端分别与电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输入端相连接；所述电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输出端均与控制主机相连接，所述控制主机与触摸屏显示器相连接。
而且，所述控制主机包括：高速数据采集卡和与其相连接的局部放电分析控制单元，所述电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输出端与高速数据采集卡的输入端相连接。
而且，所述超声波传感器内置环形敷设的永久磁铁，吸附在待测绝缘管型母线的附近接地的金属构架上，超声波传感器的中心工作频率为40kHz。
而且，所述同步电压信号拾取装置卡接在待测绝缘管型母线对应接地线上。
而且，所述高速数据采集卡采用4通道PCI接口采集卡，每个通道最高采用率40M，分辨率14位，入口电压量程5V。
而且，所述电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的带通滤波器的通带为1MHz—10MHz，放大器增益为40dB。
本实用新型的优点和积极效果是：
1、本实用新型基于超声波和电容耦合检测原理，将电容型传感器、超声传感器、同步电压信号拾取装置采集的绝缘管型母线局部放电信号，经由滤波放大装置进行信号去噪和放大处理；由高速数据采集卡将多个传感器采集的局部放电信号采集至控制主机后，由控制主机内的局部放分析电控制单元进行特征提取和模式识别，判别局部放电的类型及程度，为绝缘管型母线的安全使用提供参考。
2、本实用新型的控制主机通过局部放电分析控制单元实现局部放电信号PRPD频谱分析，A/B/C三相局部放电信号分析和显示，放电N-Q图，放电信号等效时频分析，局部放电类型诊断，A/B/C三相在线监测显示，添加到数据库和历史数据管理等功能。与控制主机相连接的触摸显示屏，人机界面友好，信息显示直观，操作便捷，能够为技术人员提供丰富的决策信息，并且一体化装置便于移动，方便工作人员的操作使用。
附图说明
图1是本实用新型的***结构示意图；
图2是本实用新型的电路原理框图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步详述：
一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，如图1及图2所示，包括：电容型传感器1、超声波传感器3、同步电压信号拾取装置4、电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置、控制主机和触摸屏显示器，所述控制主机包括：高速数据采集卡和与其相连接的局部放电分析控制单元；所述电容型传感器的两个金属箔电极分别贴附在待测绝缘管型母线2的两侧，并与差分电路检测阻抗相连接构成差分式检测回路；所述差分电路检测阻抗、超声波传感器、同步电压信号拾取装置的输出端分别与电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输入端相连接；所述电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输出端均与控制主机内的高速数据采集卡相连接，所述控制主机与触摸屏显示器相连接。下面对***中各个部分进行说明：
1、电容型传感器通过两个金属箔电极贴附在绝缘管型母线待测样品两侧，并通过绝缘管型母线外层护套与接地屏间形成nF级的等效电容，两侧金属箔电极与差分电路检测阻抗相连接构成差分式检测回路。当管型母线中产生局部放电时，传播至两个金属箔电极后，形成的信号在检测阻抗上抵消；当中间接头处产生局部放电时，通过两个耦合电容回路形成的脉冲电流在检测阻抗处产生压降，可在后续电路中测取。电容型传感器和与差分电路检测阻抗相连接构成差分式检测回路，用于拾取局部放电信号。
2、超声波传感器内置环形敷设的永久磁铁，吸附在被测绝缘管型母线的附近接地的金属构架上，具有电气隔离特性，超声波传感器的中心工作频率为40kHz。用于拾取局部放电的超声波信号。
3、同步电压信号拾取装置内置分压器，用于拾取工作电压波形，提供局部放电的参考相位信号。
4、电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的带通滤波器的通带均为1MHz—10MHz，放大器增益为40dB，用于噪声抑制和有效信号的选频放大。
5、高速数据采集卡采用4通道PCI接口采集卡，单通道最高采用率40M，分辨率14位，入口电压量程5V，用于高速采集局部放电信号，实现模数转换功能。
6、局部放电分析控制单元：基于LabVIEW平台开发，主要用于进行特征提取和模式识别，判别局部放电的类型及程度，为绝缘管型母线的安全使用提供参考。能够实现局部放电信号PRPD频谱分析，A/B/C三相局放信号分析和显示，放电N-Q图，放电信号等效时频分析，局放类型诊断，A/B/C三相在线监测显示，添加到数据库和历史数据管理等功能，具有界面友好，信息显示直观，操作便捷等特点，为技术人员提供丰富的决策信息。
7、控制主机：基于PC机原理开发，用于检测数据的后续处理，局部放电分析控制单元的运行和数据库管理。
8、触摸屏显示器：采用电容式触摸屏设计，人机界面简洁美观，易于操作,用于设备操作和软件使用。
本实用新型是基于超声波和电容耦合原理建立的。在绝缘管型母线的生产、运输和安装过程中，可能在绝缘中引入缺陷。在外电场作用下，缺陷产生局部放电现象，并以高频电信号和超声波形式向外释放，通过制备相应的电容型和超声波传感器，即可拾取局部放电信号。本实用新型的电容耦合传感器工作频带高，灵敏度高；超声传感器中心工作频率为40kHz；通过滤波放大装置对多个传感器拾取的局部放电信号进行噪声抑制和有效信号的选频放大后，通过控制主机内的高速数据采集卡将滤波放大处理后的局部放电模拟信号转换成数字信号采集至局部放电分析控制单元，由局部放电分析控制单元进行特征提取和模式识别，判别局部放电的类型和程度，为绝缘管型母线的安全使用提供参考。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
Claims (6)
1.一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，其特征在于：包括电容型传感器、超声波传感器、同步电压信号拾取装置、电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置、控制主机和触摸屏显示器；所述电容型传感器的两个金属箔电极分别贴附在待测绝缘管型母线的两侧，并与差分电路检测阻抗相连接构成差分式检测回路；所述差分电路检测阻抗、超声波传感器、同步电压信号拾取装置的输出端分别与电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输入端相连接；所述电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输出端均与控制主机相连接，所述控制主机与触摸屏显示器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，其特征在于：所述控制主机包括：高速数据采集卡和与其相连接的局部放电分析控制单元，所述电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的输出端与高速数据采集卡的输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，其特征在于：所述超声波传感器内置环形敷设的永久磁铁，吸附在待测管型绝缘母线的附近接地的金属构架上，超声波传感器的中心工作频率为40kHz。
4.根据权利要求1所述的一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，其特征在于：所述同步电压信号拾取装置卡接在待测管型绝缘母线对应接地线上。
5.根据权利要求1所述的一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，其特征在于：所述高速数据采集卡采用4通道PCI接口采集卡，每个通道最高采用率40M，分辨率14位，入口电压量程5V。
6.根据权利要求1所述的一种10kV绝缘管型母线局部放电检测***，其特征在于：所述电容滤波放大装置、超声波滤波放大装置、电压滤波放大装置的带通滤波器的通带为1MHz—10MHz，放大器增益为40dB。
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