《基于电容耦合法的开关柜局放智能监测技术应用》

高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用的电气设备,广泛的用于变电站、工厂、住宅小区等场所。高压开关柜的安全运行能为客户提供可靠能源保障,但高压开关柜经常发生绝缘故障,一旦发生故障会导致长时间停电,对电网用户带来损失。

高压开关柜大部分绝缘故障主要由长期存在局部放电所导致,因此监测局部放电可以预警早期绝缘劣化,防止事故发生。该成果提出并设计了一种基于电容耦合法的开关柜局放智能监测技术方法,将带电显示器作为耦合电容,在其高压开关柜带核相孔处获得开关柜内部局部放电信息,根据放电波形及放电频谱可以判断开关柜内部是否发生局部放电现象,并实现对设备绝缘潜伏性故障的早期预警,减少绝缘故障导致的停电次数。因此开展开关柜局部放电监测技术研究,能够提高供电可靠性,具有重大的社会意义。

主要创新内容:

1)S于S变换的放电信号时频特征提取技术

该成果将时域放电信号采用S变换得到能表征信号时频特征的矩阵,S变换采用了高斯窗口函数,该函数的应用大幅降低了系统计算量,保障了信号快速识别,提高了系统效率。

2)基于DBN的局部放电信号的模式识别技术

由于该成果涉及模式在对局部放电信号进行模式识别前需要进行特征提取,两种不同模型放电信号及对应S变换的时频谱图,不同放电模型产生的放电信号经S变化后得到的时频谱图均存在一定的差异,因此可以将此作为表征不同类型放电信号的特征量,根据特征精准识别出放电类型。

3)基于电容耦合法的局部放电信号获取方法技术

将带电显示装置作为耦合电容,在其高压开关柜核相孔处获取内部局部放电信息,根据放电波形及放电频谱可以判断开关柜内部是否发生局部放电现象,解决了局部放电的信号获取问题。

4)基于嵌入式技术的开关柜局放智能监测技术

利用嵌入式技术结合STM32与FPGA芯片,研制基于声电联合的局放在线监测装置,在线监测开关柜内部局部放电情况和绝缘情况,通过NB-IoT无线通信方式将监测数据传送到后台局放数据管理中心,解决了样机试制,用低成本、快捷的方法解决了局放监测,便于技术推广。

5)局部放电监控平台的搭建

利用VS2015开发平台,结合SQL Server数据库,开发后台局放数据管理软件,依据UDP协议定时接收监测数据后,绘制高压开关柜局部放电电压信号和声波信号的波形图及频谱图、显示高压开关柜泄漏电流有效值,并实现局部放电历史数据存储、查询等功能。该平台实现了远程定点监测,能够准确的判断出设备的健康状况,可以改变以往盲目的巡检方式。

成果先后在安阳、焦作进行应用,现场使用情况表明可以达到节省维护成本,提高事故预防能力,提高事故响应速度,对发生的开关柜局放情况进行及时预警,并且能够对开关柜的运行状况进行常态化管理,从而有效地遏制因开关柜局放而导致的安全运行事故,提高整个电网的安全运行水平。因该成果的推广,将对电网安全稳定运行产生巨大的经济效益和社会效益。

成果获得授权发明专利1项、实用新型专利4项,发表论文3篇。

成果说明

该成果先后在焦作、安阳等供电公司投入现场使用。该成果利用电容分压原理直接从高压开关柜带电显示器核相孔获得开关柜内部局部放电信息,根据放电波形及放电频谱可以判断开关柜内部是否发生局部放电现象。 现场使用情况表明:该成果能够准确的从开关柜带电指示器核相孔处取得局放信号,只要开关柜内某一相发生局放现象,电容传感器就会耦合出局放电流信号,通过核相孔就可以间接取得耦合的局放电流信号,此时放电电流会出现放电脉冲,利用脉冲电流法结合电流频谱法,可以准确地诊断出此相是否发生局放,进而及时预警,该成果不仅节省了对开关柜设

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