专利名称：固体环网柜局部放电在线监测装置和方法
技术领域：
本发明涉及电器绝缘检测设备和检测方法，特别涉及ー种固体环网柜局部放电在线监测装置和方法。
背景技术：
目前，固体环网柜由于其体积紧凑，占地面积小，结构灵活等特点得到了越来越广泛的应用，其用量逐年增多。但是，其绝缘性能的检测关系着电器绝缘的可靠性，特别是在线监测受到用户越来越多的关注。现有的传统检测方法需外接耦合电容，检测装置体积大，成本高，安装不方便，系统的稳定性也较差。如何在固体环网柜整体绝缘性能进入加速老化期之前，给出报警以提示用户密切关注及更换，在线监测是ー个重要课题。迄今还没有对固体环网柜绝缘性能实现在线监测，体积小，成本低，安装方便的检测设备。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术的上述缺陷，提供ー种固体环网柜局部放电在线监测装置，可对固体环网柜绝缘性能实现在线监测，其体积小，成本低，安装方便，稳定性闻。为达上述目的，本发明提供的固体环网柜局部放电在线监测装置包括依次相连的电阻采样单元、高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流単元、多个高速比较单元与中央处理单元，电阻采样单元包括固体环网柜绝缘筒的等效电容与外接的分压电阻，信号检测点位于进线套筒和出线套筒之间的任一位置，电阻采样单元采集的局部放电信号经高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流単元和各高速比较单元接至中央处理单元，中央处理单元设置每秒内采样周期数计数器、毎秒内局部放电次数计数器和5ms定时器，中央处理单兀获取局部放电的有效信号并输出报警信号。本发明固体环网柜局部放电在线监测装置，其中所述高低通滤波单元采用第一运算放大器和第二运算放大器构成，所述第一运算放大器和第二运算放大器的带宽不低于IMHz，第一运算放大器的截止频率为500Hz，第二运算放大器的截止频率为IMHz。本发明固体环网柜局部放电在线监测装置，其中所述高速电压放大单元采用第三运算放大器构成，所述第三运算放大器的带宽不低于1MHz。本发明固体环网柜局部放电在线监测装置，其中所述高速精密整流单元采用第四运算放大器和第五运算放大器构成，所述第四运算放大器和第五运算放大器的带宽不低于IMHz0本发明固体环网柜局部放电在线监测装置，其中所述高速比较单元采用比较器芯片构成。为达上述目的，本发明提供的ー种固体环网柜局部放电在线监测的方法，设置电阻采样单元、高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流単元、多个高速比较単元与中央处理单元，该监测方法执行如下步骤
(I)在电阻采样单元中采用固体环网柜绝缘筒的等效电容与外接电阻分压的方法获取局部放电信号，将局部放电信号检测点设置于进线套筒和出线套筒之间的任一位置；(2)通过电阻调整放电信号电压的范围，经高通与低通滤波单元、高速电压放大単元、高速精密整流単元和多个高速比较单元接至中央处理单元，中央处理单元检测单位时间内试品局部放电的次数，并选取每一周期内第一和第三象限内的放电信号作为有效数据，第二和第四象限内的放电信号作为干扰信号处理；(3)记录固体环网柜正常运行时単位时间内的有效局部放电次数，并用于绝缘性能指标的參考值，当単位时间内所测得的局部放电有效数据的次数突变为參考值的若干倍时，所述中央处理单元给出报警信号。本发明固体环网柜局部放电在线监测的方法，所述步骤2)中，所述中央处理单元设置每秒内采样周期数计数器、毎秒内局部放电次数计数器和5ms定时器，所述中央处理単元检测单位时间内试品局部放电的次数执行如下步骤 a)初始化，毎秒内采样周期数计数器N置1，毎秒内局部放电次数计数器M清零；b)判断主线路电压是否为零？如果是，启动定时器开始5ms定时，执行下一歩；如果否，重复本步骤；c)判断是否检测到局部放电信号？如果是，毎秒内局部放电次数计数器M加I :M=M+1，执行下ー步；如果否,执行下ー步；d)判断5ms定时时间是否已到？如果是,记录N为奇数时，即姆一周期内第一和第三象限内的局部放电次数计数器M值，毎秒内采样周期数计数器N加I :N=N+1，执行下一歩；如果否，执行步骤c);e)判断N是否大于199 如果是，记录毎秒内发生的局部放电次数计数器M值，返回步骤a);如果否，执行步骤b)。本发明固体环网柜局部放电在线监测的方法，所述步骤3)中，所述中央处理单元设置每秒内局部放电次数的參考值，在所测得的局部放电次数计数器M值为參考值的2至3倍时，所述中央处理单元给出报警信号。本发明固体环网柜局部放电在线监测装置的优点是无需外接耦合电容，减小了检测装置的尺寸，降低了成本，方便安装，提高了系统的稳定性，并实现了在线监测。可及时在固体环网柜的整体绝缘性能进入老化期之前，给出报警信号，以提示用户进行密切关注和进行更换。
图I是本发明固体环网柜局部放电在线监测装置的方框图；图2是电阻采样单元和高低通滤波单元的电路图；图3是高速电压放大单元的电路图；图4是高速精密整流单元的电路图；图5是高速比较单元的电路图；图6是中央处理单元的电路图；图7是信号检测点在固体环网柜上的安装示意图；图8是中央处理单元检测单位时间内试品局部放电次数的流程图。
具体实施例方式本发明g在实现对固体环网柜绝缘性能的在线低成本监测，通过固体环网柜局部放电在线监测的装置与方法，实现对固体环网柜的整体绝缘性能在进入加速老化区域之前，给出报警信号，以提示用户进行密切关注或直接更换。下面结合附图详细说明本发明ー种固体环网柜局部放电在线监测装置的实施例。參照图1，本发明提供的 固体环网柜局部放电在线监测装置包括依次相连的电阻采样单元I、高通与低通滤波单元2、高速电压放大单元3、高速精密整流单元4、多个高速比较单元5与中央处理单元6。结合參照图2和图7，电阻采样单元I包括固体环网柜绝缘筒的等效电容与外接的分压电阻Rl、R2，通过电阻R1、R2的不同取值调整电压信号的范围，无需外接耦合电容。这不仅有利于降低成本、縮小检测装置尺寸、方便安装，而且还能够提高系统的稳定性。信号检测点位于进线套筒11和出线套筒10之间的任一位置。在本发明的实施例中，选取在出线套筒11处安装固定。高低通滤波单元2采用第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2构成，第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的带宽不低于1MHz，第一运算放大器Ul的截止频率为500Hz，第二运算放大器U2的截止频率为1MHz。參照图3，高速电压放大单元3采用第三运算放大器U13构成，第三运算放大器U13的带宽不低于IMHz。參照图4，高速精密整流単元4采用第四运算放大器U3和第五运算放大器U4构成，第四运算放大器U3和第五运算放大器U4的带宽不低于1MHz。參照图5，高速比较单元5采用比较器芯片U16构成。參照图6，电阻采样单元I采集的局部放电信号经高通与低通滤波单元2、高速电压放大単元3、高速精密整流単元4和各高速比较单元5接至中央处理单元6。中央处理单元6设置每秒内采样周期数计数器、毎秒内局部放电次数计数器和5ms定时器。中央处理単元6获取局部放电的有效信号并输出报警信号。上述电路为已知技术，故不做详述。本发明还提供了ー种固体环网柜局部放电在线监测的方法，该监测方法设置电阻采样单元、高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流単元、多个高速比较单元与中央处理单元，该监测方法执行如下步骤(I)在电阻采样单元中采用固体环网柜绝缘筒的等效电容与外接电阻分压的方法获取局部放电信号，将局部放电信号检测点设置于进线套筒和出线套筒之间的任一位置。(2)通过电阻调整放电信号电压的范围，经高通与低通滤波单元、高速电压放大単元、高速精密整流単元和多个高速比较单元接至中央处理单元。中央处理单元设置每秒内采样周期数计数器、毎秒内局部放电次数计数器和5ms定时器。中央处理单元检测单位时间内试品局部放电的次数，并选取每一周期内第一和第三象限内的放电信号作为有效数据，第二和第四象限内的放电信号作为干扰信号处理。參照图8，具体包括如下步骤a)初始化，毎秒内采样周期数计数器N置1，毎秒内局部放电次数计数器M清零；b)判断主线路电压是否为零？如果是，启动定时器开始5ms定时，执行下一歩；如果否，重复本步骤；
c)判断是否检测到局部放电信号？如果是，毎秒内局部放电次数计数器M加I :M=M+1，执行下ー步；如果否,执行下ー步；d)判断5ms定时时间是否已到？如果是,记录N为奇数时，即姆一周期内第一和第三象限内的局部放电次数计数器M值，毎秒内采样周期数计数器N加I :N=N+1，执行下一歩；如果否，执行步骤c);e)判断N是否大于199 如果是，记录毎秒内发生的局部放电次数计数器M值，返回步骤a);如果否，执行步骤b)。(3)记录固体环网柜正常运行时単位时间内的有效局部放电次数，并用于绝缘性能指标的參考值，当単位时间内所测得的局部放电有效数据的次数突变为參考值的若干倍吋，中央处理单元给出报警信号。在本发明的实施例中，中央处理单元设置每秒内局部放电次数的參考值，在所测得的局部放电次数计数器M值为參考值的2至3倍吋，中央处理单元将给出报警信号。上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。权利要求
1.ー种固体环网柜局部放电在线监测装置，其特征在于包括依次相连的电阻采样单元(I)、高通与低通滤波单元(2)、高速电压放大单元(3)、高速精密整流単元(4)、多个高速比较单元(5)与中央处理单元(6),所述电阻采样单元(I)包括固体环网柜绝缘筒的等效电容与外接的分压电阻(R1、R2)，信号检测点位于进线套筒(11)和出线套筒(10)之间的任一位置，所述电阻采样单元(I)采集的局部放电信号经所述高通与低通滤波单元(2)、高速电压放大単元(3)、高速精密整流単元(4)和各高速比较单元(5)接至所述中央处理单元(6)，所述中央处理单元(6)设置每秒内采样周期数计数器、毎秒内局部放电次数计数器和5ms定时器，所述中央处理单兀(6)获取局部放电的有效信号并输出报警信号。
2.根据权利要求I所述的固体环网柜局部放电在线监测装置，其特征在于其中所述高低通滤波单元(2)采用第一运算放大器(Ul)和第二运算放大器(U2)构成，所述第一运算放大器(Ul)和第二运算放大器(U2)的带宽不低于1MHz，所述第一运算放大器(Ul)的截止频率为500Hz，所述第二运算放大器(U2)的截止频率为IMHz。
3.根据权利要求2所述的固体环网柜局部放电在线监测装置，其特征在于其中所述高速电压放大单元(3)采用第三运算放大器(U13)构成，所述第三运算放大器(U13)的带宽不低于IMHz。
4.根据权利要求3所述的固体环网柜局部放电在线监测装置，其特征在于其中所述高速精密整流単元(4)采用第四运算放大器(U3)和第五运算放大器(U4)构成，所述第四运算放大器(U3)和第五运算放大器(U4)的带宽不低于1MHz。
5.根据权利要求4所述的固体环网柜局部放电在线监测装置，其特征在于其中所述高速比较单元(5)采用比较器芯片(U16)构成。
6.一种采用如权利要求I 5之任一所述固体环网柜局部放电在线监测装置的监测方法，该监测方法设置电阻采样单元、高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流単元、多个高速比较单元与中央处理单元，其特征在于该监测方法执行如下步骤 1)在所述电阻采样单元中采用固体环网柜绝缘筒的等效电容与外接电阻分压的方法获取局部放电信号，将局部放电信号检测点设置于进线套筒和出线套筒之间的任一位置； 2)通过电阻调整放电信号电压的范围，经所述高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流単元和多个高速比较单元接至所述中央处理单元，所述中央处理单元检测单位时间内试品局部放电的次数，并选取每一周期内第一和第三象限内的放电信号作为有效数据，第二和第四象限内的放电信号作为干扰信号处理； 3)记录固体环网柜正常运行时単位时间内的有效局部放电次数，并用于绝缘性能指标的參考值，当単位时间内所测得的局部放电有效数据的次数突变为參考值的若干倍时，所述中央处理单元给出报警信号。
7.根据权利要求6所述的ー种固体环网柜局部放电在线监测的方法，其特征在于所述步骤2)中，所述中央处理单元设置每秒内采样周期数计数器、毎秒内局部放电次数计数器和5ms定时器，所述中央处理单元检测单位时间内试品局部放电的次数执行如下步骤 a)初始化，毎秒内采样周期数计数器N置1，毎秒内局部放电次数计数器M清零； b)判断主线路电压是否为零？如果是，启动定时器开始5ms定时，执行下一歩；如果否，重复本步骤； c)判断是否检测到局部放电信号？如果是，毎秒内局部放电次数计数器M加I:M=M+1，执行下一歩；如果否，执行下一歩； d)判断5ms定时时间是否已到？如果是，记录N为奇数时，即每一周期内第一和第三象限内的局部放电次数计数器M值，毎秒内采样周期数计数器N加I :N=N+1，执行下一歩；如果否，执行步骤c); e)判断N是否大于199 如果是，记录毎秒内发生的局部放电次数计数器M值，返回步骤a);如果否，执行步骤b)。
8.根据权利要求7所述的ー种固体环网柜局部放电在线监测的方法，其特征在于所述步骤3)中，所述中央处理单元设置每秒内局部放电次数的參考值，在所测得的局部放电次数计数器M值为參考值的2至3倍时，所述中央处理单元给出报警信号。
全文摘要
本发明提供的固体环网柜局部放电在线监测装置，包括依次相连的电阻采样单元、高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流单元、多个高速比较单元与中央处理单元。电阻采样单元包括固体环网柜绝缘筒的等效电容与外接的分压电阻,信号检测点位于进线套筒和出线套筒之间的任一位置。电阻采样单元采集的局部放电信号经高通与低通滤波单元、高速电压放大单元、高速精密整流单元和各高速比较单元接至中央处理单元，中央处理单元由各高速比较单元获取局部放电的有效信号并输出报警信号。本发明还提供了在线监测的方法。其优点是无需外接耦合电容，减小了装置尺寸，安装方便，降低了成本，提高了系统稳定性，实现了在线监测。
文档编号G01R31/12GK102680867SQ20121016067
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者侯春光, 唐文韬, 曹云东, 王淑颖 申请人:北京杰远电气有限公司