[发明专利]一种基于超声波定位技术的开关柜局部放电监测系统

说明书

本发明涉及一种基于超声波定位技术的开关柜局部放电监测系统及方法，该系统包括传感器组，传感器组活动设于开关柜内，用于接收开关柜内发生局部放电所产生的超声波，传感器组相对于开关柜具有一移动轨迹；该方法包括获取开关柜第一位置中超声波信号组，超声波信号组包括位于同一线性上的多个超声波信号，并生成第一组时间差数据；获取开关柜第二位置中超声波信号组，超声波信号组包括位于同一线性上的多个超声波信号，并生成第二组时间差数据；根据第一组时间差数据和第二组时间差数据得到开关柜内局部放电的具体位置；解决超声波定位算法中的时差法计算过程复杂、接线不便的问题。

技术领域

本发明涉及开关柜局部放电监测技术领域，尤其涉及一种基于超声波定位技术的开关柜局部放电监测系统。

背景技术

电气设备在制造、安装或者运行过程中不可避免的产生一些绝缘缺陷，如气隙、杂质等，这些绝缘缺陷在高场强作用下会导致电介质内部电场分布不均，在缺陷部位的场强较高，使该部分发生未贯穿的缺陷，即局部放电。局部放电的存在会导致绝缘介质发生绝缘劣化，若不加以处理控制，最终会造成电气设备绝缘击穿。

由于开关柜内部结构紧凑、零件繁多、绝缘距离小，往往更容易发生局部放电。开关柜中引起局部放电缺陷的主要因素包括：绝缘件表面污秽、受潮和凝露；高压母排连接处、隔离触头、电缆搭接处接触不良；导体、柜体内表面上有金属突出物等。数据表明，因局部放电而引发的开关柜内部电气设备的绝缘劣化故障占开关柜故障总数的66％。为了预防此类故障，需要对开关柜的绝缘状态进行监测。

在目前常用的局部放电监测方法中，超高频法设备造价昂贵；脉冲电流法与暂态地电压法会受到一定电磁干扰；气相色谱法只能适用于密闭环境；红外热像法只能测量泄漏电流较大时的局部放电并且容易受到环境影响；而超声波法具有不受电磁干扰、定位准确度较高等优点，并且具有良好的故障初始阶段识别能力，因此本发明基于超声波法设计一套开关柜状态监测系统，在线监测开关柜内部设备的绝缘状态，具有有效预防停电事故、提高供电可靠性、降低检修成本、保障配电网安全稳定运行的重大意义。

在目前基于超声波的定位算法中，时差法需要使用4个不共面的超声波传感器，接线不够方便，而且求解问题为三元约束性最优解问题，计算过程复杂，所需时间较长。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于超声波定位技术的开关柜局部放电监测系统，用以解决超声波定位算法中的时差法计算过程复杂、接线不便的问题。

本发明提供一种基于超声波定位技术的开关柜局部放电监测系统，包括传感器组，所述传感器组活动设于开关柜内，用于接收开关柜内发生局部放电所产生的超声波，所述传感器组相对于开关柜具有一移动轨迹，以通过传感器组获取移动轨迹上任意两位置的超声波信号及时间差，供于定位开关柜局部放电的具体位置。

进一步的，该检测系统还包括一放大电路以及示波器，所述传感器组经由放大电路与示波器连接，所述示波器用于读取时间差数据。

进一步的，所述传感器组包括三个相对位置固定的超声波传感器。

进一步的，三个所述超声波传感器共线、且连接平行于所述开关柜的内壁设置，所述超声波传感器的一端为固定端、另一端为探头，所述固定端均与所述开关柜的内壁连接，所述探头指向开关柜内部设置。

进一步的，相邻两个所述超声波传感器之间存在距离差。

进一步的，三个所述超声波传感器之间的相对位置固定，其中一所述超声波传感器与所述开关柜转动连接，其余两个所述超声波传感器均与所述开关柜滑动连接，以通过其中一所述超声波传感器转动同步带动其余两个所超声波传感器绕着其中一所述超声波传感器的转动轴线转动。

一种基于超声波定位技术的开关柜局部放电监测方法，所述方法包括：

获取开关柜第一位置中超声波信号组，超声波信号组包括位于同一线性上的多个超声波信号，并生成第一组时间差数据；