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開關(guān)柜的在長期運行中，由于各種客觀原因造成開關(guān)柜在安裝和投運后的過程中出現(xiàn)電纜搭接處故障、母線故障、觸頭故障、操作機構(gòu)故障、避雷器故障等，從而對電網(wǎng)的可靠運行帶來了隱患，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。
絕緣缺陷是造成開關(guān)柜故障的主要原因之一，局部放電是絕緣缺陷的主要體現(xiàn)，也是絕緣缺陷進(jìn)一步惡化的主要原因。隨著事故越來越多的發(fā)生，對于局部放電的檢測和監(jiān)測越來越受到重視，隨著電力行業(yè)狀態(tài)檢修的推進(jìn)和現(xiàn)代科技的發(fā)展，為開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測提供了條件和必要的技術(shù)基礎(chǔ)。
常規(guī)的設(shè)備維護是以固定周期將開關(guān)柜停電進(jìn)行檢修，該種方式投入人力物力大，耗費時間長，對沒有問題的開關(guān)柜停電會對電力公司的生產(chǎn)進(jìn)度造成影響，而且這種方式具有滯后性，不能實時的了解設(shè)備運行狀況，開關(guān)柜在線監(jiān)測系統(tǒng)的實時能夠完美的解決這一問題，實時顯示設(shè)備運行狀況，可以對設(shè)備進(jìn)行評估檢修，能夠節(jié)省大量的人力物力，而且及時發(fā)現(xiàn)問題，避免事故發(fā)生。
一、系統(tǒng)功能及特點
1.抗干擾能力，監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確
系統(tǒng)采用多種抗干擾措施，能夠有效的去除現(xiàn)場環(huán)境中的干擾，準(zhǔn)確提取局部放電信號，判斷設(shè)備運行狀況；
2.安裝簡便、快捷
由于電力行業(yè)的特殊性，不能長時間停電施工，該系統(tǒng)在設(shè)計初按照簡便快捷的宗旨，無需改動原有設(shè)備結(jié)構(gòu)就能夠快速安裝，且安裝后不影響設(shè)備正常運行，維護簡單。
3.無需停電即可查詢、設(shè)置參數(shù)、維護
該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)總線的方式，無需停電即可對各單元進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設(shè)置。
4.多種監(jiān)測手段結(jié)合，測量數(shù)據(jù)更加有效
采用聲電聯(lián)合測試（超聲波法和地電波法），通過聲電數(shù)據(jù)結(jié)合分析，能有效的提取局部放電信號。
5.多種數(shù)據(jù)分析手段
系統(tǒng)可顯示實時波形、趨勢圖、頻域分析圖等多種圖形，能夠有效的分析放電種類及疑似故障點。
二、系統(tǒng)原理
2.1基本原理
在壓設(shè)備有局部放電時會產(chǎn)生聲、光、電磁波、熱、化學(xué)物質(zhì)等信號，通過相應(yīng)的傳感器捕捉到這些信號，并對這些信號進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為可讀信息，通過分析該信息得到當(dāng)前設(shè)備的運行狀況。
2.2主要檢測方法
對于開關(guān)柜的局部放電檢測主要采用兩種方式：TEV（暫態(tài)地電波法）、超聲法
（1） 暫態(tài)地電波法監(jiān)測原理
壓開關(guān)柜發(fā)生局部放電時，放電量往往先聚集在與接地點相鄰的接地金屬部位，形成對地電流，在設(shè)備的金屬表面上傳播。對于內(nèi)部放電，放電量聚集在接地屏蔽的內(nèi)表面，屏蔽連續(xù)時在設(shè)備外部很難檢測到放電信號，但屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接、電纜絕緣終端等部位不連續(xù)，局部放電的頻信號會由此傳輸?shù)皆O(shè)備屏蔽外殼。根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，局部放電現(xiàn)象的發(fā)生產(chǎn)生出變化的電場，變化的電場激起磁場，而變化的磁場又會感應(yīng)出電場，這樣，交變的電場與磁場相互激發(fā)并向外傳播，形成了電磁波。當(dāng)開關(guān)柜的內(nèi)部元件對地絕緣發(fā)生局部放電時，小部分放電能量會以電磁波的形式轉(zhuǎn)移到柜體的金屬鎧裝上，因柜體接地，電磁波在開關(guān)柜外表面感應(yīng)出頻電流，利用電容耦合即可測出放電脈沖信號。
（2）超聲波法檢測原理
壓開關(guān)柜發(fā)生局部放電時，產(chǎn)生超聲波信號向外輻射，放電產(chǎn)生的聲波的頻譜很寬，可以從幾十Hz 到幾MHz，其中頻率低于20 kHz 的信號能夠被人耳聽到，而于這一頻率的超聲波信號必須用超聲波傳感器才能接收到。
(3） 聲電結(jié)合法監(jiān)測原理
將地電波法、超聲波法綜合使用，利用地電波傳感器和超聲波傳感器進(jìn)行探測，根據(jù)主機顯示的局放信號的波形、圖譜及數(shù)據(jù)顯示綜合判斷開關(guān)柜內(nèi)部的放電情況或松動情況。還可以根據(jù)聲、電信號的各自的特征判斷開關(guān)柜的故障類型，能夠利用聲電信號的相關(guān)性判斷放電信號的嚴(yán)重性。兩種方法的結(jié)合能提對開關(guān)柜局部放電信號監(jiān)測的全面性和可靠性。
三、 系統(tǒng)組成
本監(jiān)控系統(tǒng)主要由安裝在站房內(nèi)的控制器和安裝在各個開關(guān)柜中的不同種類檢測器組成。每個開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)分上中下三層。上層為控制設(shè)備；中層為開斷裝置；下層為電纜層并有母線與中層設(shè)備連接。本系統(tǒng)在下層安裝局部放電傳感器。
4.1 TEV（地電波）傳感器
TEV測量法是目前測量開關(guān)柜zui有效的方法，該系統(tǒng)在開關(guān)柜箱壁上安裝TEV能夠有效測量開關(guān)柜局部放電。
主要技術(shù)參數(shù)：
測量頻帶：30-100MHz
測量靈敏度：-10dBmV
測量范圍：-10-50 dBmV
4.2超聲波傳感器
超聲波傳感器能夠接收到開關(guān)柜內(nèi)由于局部放電產(chǎn)生的超聲波信號。
主要技術(shù)參數(shù)：
中心頻率：40kHz
測量靈敏度：-60dB
測量范圍：-60dB ～ 18dB
4.3現(xiàn)場監(jiān)測單元
現(xiàn)場監(jiān)測單元可安裝在開關(guān)柜室一側(cè)墻上，一臺監(jiān)測單元可完成12臺（共24通道）開關(guān)柜監(jiān)測，連接電纜通過電纜溝連接至各開關(guān)柜中的傳感器。
現(xiàn)場監(jiān)測單元主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、信號處理、波形顯示、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、報警提示等功能。
現(xiàn)場監(jiān)測單元主要技術(shù)參數(shù)：
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通道數(shù) |
16個電信號接口 |
接口 |
RS232*2 |
用于與PC機同步傳輸接口 |
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采樣率 |
大200MGa/s |
USB*2 |
可外接鼠標(biāo)鍵盤，以及外接移動存儲設(shè)備 |
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采樣精度 |
12bit |
電信號接口 |
16路BNC接口，用于信號輸入 |
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量程范圍 |
0.01mV～20V/100dB |
網(wǎng)口*1 |
用于連接網(wǎng)絡(luò) |
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頻帶范圍 |
10kHz-100MHz |
通用說明 |
CPU |
主頻1.6GHz |
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本量程非線性誤差 |
5% |
系統(tǒng) |
WIN7 |
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電源模式 |
內(nèi)置鋰電池/AC 220V |
使用環(huán)境溫度 |
-20℃至60℃ |
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顯示 |
顯示屏 |
6.5寸 TFT真彩色觸摸液晶顯示屏 |
存儲環(huán)境溫度 |
-20℃至45℃ |
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分辨率 |
640×480 |
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操作 |
全觸摸屏操作 |
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存儲 |
物理存儲 |
4GB |
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硬盤 |
32G固態(tài)硬盤 用于存儲試驗記錄及試驗數(shù)據(jù) |
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4.5遠(yuǎn)程信息平臺（可選）
該系統(tǒng)可提供將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程信息平臺，根據(jù)規(guī)定的數(shù)據(jù)規(guī)約傳輸數(shù)據(jù)，能夠在辦公室等數(shù)據(jù)終端讀取現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)信息。
五、軟件界面
5.1局部放電軟件界面
運行于現(xiàn)場檢測單元，具有對局部放電信號的在線數(shù)據(jù)接收、處理及存貯、局部放電的歷史趨勢圖顯示及報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、動態(tài)趨勢圖等功能。
