一種局放傳感器的現(xiàn)場評估系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一種電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體設(shè)及一種局放傳感器的現(xiàn)場評估系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] GIS是電力系統(tǒng)中常用的重要設(shè)備，GIS部存在絕緣缺陷時會產(chǎn)生局部放電，通過 對局部放電的檢測可W有效地判斷開關(guān)設(shè)備的絕緣狀態(tài)，有效檢測局部放電對確保開GIS 的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
[0003] GIS內(nèi)部由于絕緣缺陷而產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象主要包括電暈缺陷放電、氣隙缺陷 放電、懸浮電極缺陷放電和微粒缺陷放電四種類型，其局部放電脈沖波與工頻電源相位有 強烈的相關(guān)性，例如：電暈缺陷放電的局部放電脈沖大多發(fā)生在工頻電源負半周上；氣隙 缺陷兩端承受正向或反向電壓時的放電特性較為一致，因此其局部放電脈沖分布的正負半 周對稱且相關(guān)性強；懸浮電極缺陷位于高壓端和接地屏蔽之間，而與兩者均不相連，故其正 負半周的局部放電脈沖也較為對稱而發(fā)生的次數(shù)較為稀少；微粒缺陷放電隨著微粒的跳動 而產(chǎn)生放電，局部放電脈沖次數(shù)稀少且發(fā)生時刻與工頻相位不相關(guān)。
[0004] 目前GIS內(nèi)部局部放電信號的檢測方法中，特高頻法是目前實現(xiàn)GIS局部放電在 線監(jiān)測比較實用可行的方法。特高頻法，是利用傳感器接收局部放電激發(fā)的300MHz至3GHz 的電磁波來監(jiān)測局部放電。特高頻法的監(jiān)測范圍較寬，在線監(jiān)測時傳感器數(shù)目較少，局部放 電在線檢測與定位快速方便。特高頻法由于其在開關(guān)設(shè)備局部放電在線監(jiān)測方面具有不可 替代的優(yōu)勢，近年來已成為GIS運行現(xiàn)場局部放電檢測的主要手段。 陽0化]因此內(nèi)置特高頻傳感器的性能對于檢測結(jié)果起著決定性因素。目前市面上有大量 的局部放電檢測裝置，包括手持式便攜檢測裝置及在線監(jiān)測裝置等。局部放電所產(chǎn)生的電 磁振動會產(chǎn)生電磁波，在固氣與氣體介質(zhì)中，局部放電脈沖波會發(fā)生非常豐富的電磁波特 高頻分量，特高頻局部放電檢測設(shè)備通過監(jiān)測GIS內(nèi)局部放電時激發(fā)的300MHz至3GHz的 電磁波來判斷GIS內(nèi)部絕緣缺陷故障的嚴重性。但是對于GIS內(nèi)置傳感器的性能校驗，缺 乏檢測手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供能夠產(chǎn)生模擬真實的四種典型 的局部放電信號，特高頻局部放信號采集模塊通過檢測局部放電信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的局部 放電信號，展示檢測結(jié)果，與在模型信號比對，從而評估內(nèi)置傳感器的性能。 陽007] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0008] 一種局放傳感器（局部放電傳感器）的現(xiàn)場評估系統(tǒng)，包括信號發(fā)生模塊、變電站 GIS設(shè)備、信號采集模塊、安全性檢測模塊、無線收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)處理服務(wù)器6 ;
[0009] 信號發(fā)生模塊與變電站GIS設(shè)備相連接，信號發(fā)生模塊產(chǎn)生特高頻脈沖信號 (300MHZ-3GHZ)向變電站GIS設(shè)備注入脈沖信號，特高頻脈沖信號的發(fā)生頻率和幅值由數(shù) 據(jù)處理服務(wù)器通過無線收發(fā)模塊發(fā)出指令控制；
[0010] 變電站GIS設(shè)備內(nèi)置特高頻傳感器（300MHz-3GHz)，為被評估對象；
[0011] 信號采集模塊用于采集接收變電站GIS設(shè)備的特高頻信號，采集結(jié)果通過無線收 發(fā)模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器；
[0012] 安全性檢測模塊用于評估內(nèi)置特高頻傳感器的安全性能，包括測試接地電阻、電 容等特性參數(shù)，W評估內(nèi)置特高頻傳感器安全性能，是否會對操作人員產(chǎn)生傷害。
[0013] 無線收發(fā)模塊，用于與信號發(fā)生模塊、信號采集模塊、安全性檢模塊進行無線通 訊，發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)結(jié)果，無線收發(fā)模塊與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器之間通過無線或者USB通 訊。
[0014] 數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，用于控制信號發(fā)生模塊和顯示評估結(jié)果。
[0015] 信號發(fā)生模塊產(chǎn)生局部放電類型信號（四種局部放電類型信號：電暈放電信號、 氣隙放電信號、懸浮電極放電信號和微粒放電信號），并通過接口輸出，可W對局部放電檢 測設(shè)備進行校驗等應(yīng)用。信號發(fā)生模塊1基于燈光進行工頻同步模擬局部放電信號發(fā)生 器，采用光敏二極管獲取燈光強弱信號，W獲得電源工頻同步相位，產(chǎn)生的多周期信號能 夠與電源電壓相位精確同步，便于對局部放電檢測設(shè)備做有效性判定。
[0016] 一般的信號源只能采用自身內(nèi)部設(shè)備的重復(fù)頻率，例如設(shè)定的50化周期發(fā)生率 信號，即輸出信號與50化的信號保持同步。但由于電網(wǎng)電壓的頻率不是精確的50Hz，一般 在49化~51化之間飄動，因此本發(fā)明的信號發(fā)生模塊，產(chǎn)生的模擬信號能夠精準(zhǔn)補抓同步 信號的相位，保證多次產(chǎn)生信號之間與50化的同步關(guān)系。
[0017] 信號發(fā)生模塊包括第一無線收發(fā)電路、同步觸發(fā)電路、信號發(fā)生電路、鍵盤按鈕和 輸出接口；第一無線收發(fā)電路、同步觸發(fā)電路、信號發(fā)生電路和輸出接口依次順序連接，鍵 盤按鈕和信號發(fā)生電路相連接。 陽01引 輸出接口為N型、BNC或者SMA頭。
[0019] 信號采集模塊包括檢波電路，檢波電路包括第一檢波二極管D1、第二檢波二極管 D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2和第Ξ電容C3 ;第二電阻R2、第二 電容C2串聯(lián)后連接在電源和地線之間，第一檢波二極管D1、第二檢波二極管D2串聯(lián)連接后 與第二電容C2并聯(lián)，第一電阻R1與第二電容C2并聯(lián)，第一電容C1的一端連接特高頻信號 輸入端，另一端連接在第一檢波二極管D1的負極、第二檢波二極管D2的正極之間，第Ξ電 容C3的一端連接第二檢波二極管D2的負極，另一端為峰值保持檢測信號輸出端。
[0020] 安全性檢測模塊包括局放傳感器安全性檢測電路，局放傳感器安全性檢測電路包 括無線收發(fā)電路、555定時檢測電路、顯示及按鍵單元和接口電路，無線收發(fā)電路、顯示及按 鍵單元、接口電路均與555定時檢測電路相連接。
[0021] 555定時檢測電路包括多諧振蕩電路，多諧振蕩電路包括555定時器、第一電阻 R11、第二電阻R12、第一電容C11、第二電容C12、第一繼電器K1和第二繼電器K2 ;第一電阻 R11連接在555定時器的復(fù)位端和放電端，復(fù)位端連接電源端，繼電器K1、第二電阻R12串 聯(lián)連接后連接在555定時器的放電端和觸發(fā)端之間，觸發(fā)端、闊值端相連接，第一電容C11、 繼電器K2串聯(lián)連接后連接在555定時器的觸發(fā)端和接地端之間，第二電容C12連接在555 定時器的控制電壓端和接地端之間。
[0022] 555定時檢測電路包括測量線忍端對地的電阻值和測量線忍端對地的電容值，具 體包括W下步驟：
[0023] Sl，測量線忍端對地的電阻，具體包括W下步驟，
[0024] S101，斷開第一繼電器K1，將局放傳感器的線忍端連接在555定時器的放電端，局 放傳感器的外殼端連接在觸發(fā)端，放電端和觸發(fā)端之間測量的阻值為測量線忍端對地的電 阻RX的阻值； 陽0巧]S102, 555定時器單穩(wěn)態(tài)電路555定時檢測電路產(chǎn)生脈沖波形：接通電源，電源Vcc通過第一電阻R11和線忍端對地的電阻RX對第一電容Cl1充電，Ucl為第一電容Cl1兩端 的電壓值，當(dāng)Ucl< 1/3VCC時，555定時器內(nèi)部的振蕩器輸出電平Vo= 1，555定時器內(nèi)部 的放電管截止；當(dāng)化1充電到> 2/3VCC后，555定時器內(nèi)部的振蕩器輸出電平Vo翻轉(zhuǎn)成0， 此時放電管導(dǎo)通，使放電端接地，第一電容C11通過線忍端對地的電阻RX對地放電，使化1 下降；當(dāng)Ucl下降到《1/3VCC后，555定時器內(nèi)部的振蕩器輸出電平Vo翻轉(zhuǎn)成1，放電管截 止，使放電端不接地，電源Vcc通過第一電阻和線忍端對地的電阻RX又對第一電容C11充 電，使Ucl從1/3VCC上升到2/3VCC，555定時器內(nèi)部的觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)；
[00%] S103重復(fù)步驟S102,在輸出端Vo得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形；振蕩脈沖的脈 沖寬度的低電平持續(xù)時間tp^= 0. 693*RX*C1，由電容C11放電時間決定；振蕩脈沖的脈沖 寬度的高電平持續(xù)時間tpH= 0. 693*巧1+RX)*C1，由電容C11充電時間決定，脈沖周期T=
[0027] S104,讀取555定時器的輸出端的高低電平，得出輸出脈沖頻率f，計算出線忍端 對地的電阻值RX;
[0028]
[0029] S2,測量線忍端對地的電容值，具體包括W下步驟，
[0030] S201，斷開第二繼電器K2,將局放傳感器的線忍端連接在555定時器的觸發(fā)端，局 放傳感器的外殼連接在接地端，觸發(fā)端和接地端之間測量的電容值為測量線忍端對地電容 CX的電容值；
[0031] S202, 555定時檢測電路產(chǎn)生脈沖波形：接通電源，電源Vcc通過第一電阻R11 和第二電阻R12對線忍端對地電容CX充電，Ucx為線忍端對地電容CX兩端的電壓值，當(dāng) Ucx< 1/3VCC時，555定時器內(nèi)部的振蕩器輸出電平Vo= 1，放電管截止；當(dāng)Ucx充電到 >2/3Vcc后，555定時器內(nèi)部的振蕩器輸出Vo翻轉(zhuǎn)成0,放電管導(dǎo)通，使放電端（DI巧接地， 線忍端對地電容CX通過第二電阻R12對地放電，使化X下降；當(dāng)Ucx下降到《1/3VCC后， 555定時器內(nèi)部的振蕩器輸出電平Vo翻轉(zhuǎn)成1，放電管截止，使放電端不接地，電源Vcc通 過第一電阻R11和第二電阻R12對電容CX充電，使Ucx從1/3VCC上升到2/3VCC，555定時 器內(nèi)部的觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)；
[0032] S203,重復(fù)步驟S202,在輸出端得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形；振蕩脈沖的脈沖 寬度的低電平持續(xù)時間tpL= 0. 693*R12*CX，由線忍端對地電容CX放電時間決定； 陽03引振蕩脈沖的脈沖寬度的高電平持續(xù)時間t?= 0. 693*巧11+R