高压开关柜运行环境及其局部放电综合在线监控系统的研制

发布时间：2020-08-01 14:43

【摘要】：开关柜作为电力系统的重要设备,其安全稳定运行对整个电力系统至关重要,为提高开关柜运行稳定性,本文研究开关柜运行过程中的局部放电问题和环境调节问题。一方面,绝缘老化可能导致局部放电,而局部放电又使得绝缘老化进一步劣化,长此以往可能发生击穿、火灾等故障。开关柜局部放电检测仪可以检查开关柜的局部放电情况,但是因为检测频次有限、采集数据量有限,难以及时发现局部放电故障,因此本文设计了开关柜局部放电在线监测系统,及时发现局部放电故障,消除隐患,防患于未然。另一方面,温升过高、湿度越限、凝露等环境类问题也是困扰开关柜运行的一大难题,尤其是在高温、高湿、高负荷的夏季,上述问题尤为严重,现场安装有空调、除湿机、风机、加热器等环境调节设备,但是起到的效果有限。为此,本文也实现了开关柜运行环境在线监测功能,综合调控各类环境调节设备,减少凝露等问题的发生。在硬件方面,本文采用模块化设计,分为3大模块:开关柜超声波和温湿度监测模块、开关室温湿度监测模块、环境调节设备控制模块,这3大模块自由组合可适应不同场景的需求。本文在实现监测功能的基础上,按照现场使用的需求,着重提升了检测局部放电超声波信号的灵敏度和抗干扰性能、无线传输系统的稳定性、硬件系统的总体稳定性,并且努力降低成本,降低生成、安装、维护难度,为大规模推广开关柜在线监测系统减少障碍。在软件方面,本文设计的监测软件的主要功能是实时查看开关柜的局部放电信息和温湿度信息,对故障信息自动预警,记录正常和故障数据,控制环境调节设备。该软件采用浏览器/服务器架构,用户无需安装软件,使用更加方便。可以按照地域、设备、时间、数据类型等多维度多图表查看数据,以准确掌握开关柜的运行状况,所有设备和数据统一采用地域列表管理,降低操作难度。在数据处理方面,本文为实现对局部放电故障的准确识别和分类,提出了基于短时傅里叶变换和稀疏表示的开关柜局部放电超声波图谱识别和分类方法,使用短时傅里叶变换将一维超声波波形转换为二维时频图,采用稀疏表示算法对时频图进行识别和分类。实验结果表明,该方法可以准确识别并分类局部放电信号,效果优于传统方法。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM855;TM591
【图文】：

换能器,开关柜,开放式,被测设备

图 2-2 封闭式换能器和开放式换能器闭式换能器在使用时紧贴到被测设备表面，比如开关柜外壳上，适内部是否发生局部放电，开放式换能器直接接收空气中的超声波信电线路等裸露设备的局部放电超声波信号，开放式换能器比封闭式度[11]。本文设计的监测系统直接安装于开关柜内部，因此选择开放能器为陶瓷压电式超声波换能器，空气中的超声波信号使换能器内进而产生电信号，其性能参数为：1）中心频率：40.0±1.0kHz2）带宽（-6dB）:1.2kHz3）声压等级：120dB min4）灵敏度：-63dB min5）标称阻抗（0hm）：9006）余振：1.5ms max7）电容：2400pF±25%8）最高输入电压：120Vp-p

电路图,电路图,低功耗高精度,增益公式

图 2-3AD620 电路图半导体公司生产的一款低功耗高精度仪用放可以设置从 1 到 10000 范围内的增益倍数。A耗低，最大工作电流仅为 1.3mA,因此非常适备中使用，其基本参数如下：调电压：50μV；调漂移：0.6μV/℃；置电流：1.0nA制比：100dB(G=10)；声：9nV/√Hz(1kHz)：0.28μV(0.1Hz 至 10Hz)；kHz(G=100)；时间：15μs值就可以设置增益倍数，增益公式为：49.4+1kGR =

和频率,增益公式,工作电流,基本参数

设置从 1 到 10000 范围内的增益倍数低，最大工作电流仅为 1.3mA,因此非使用，其基本参数如下：电压：50μV；漂移：0.6μV/℃；电流：1.0nA比：100dB(G=10)；：9nV/√Hz(1kHz)0.28μV(0.1Hz 至 10Hz)；(G=100)；：15μs可以设置增益倍数，增益公式为：49.4+1GkGR = 49.4=1GkRG

【参考文献】