本發(fā)明屬于電力設(shè)備檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于局部放電和溫度聯(lián)合檢測的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估方法。

背景技術(shù)：

1、開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)備，其主要功能包括電網(wǎng)控制、電路通斷以及電力設(shè)備保護(hù)等，開關(guān)柜的安全穩(wěn)定運行對確保整個電網(wǎng)供電的可靠性具有重要意義。然而，受加工工藝、運輸碰撞以及電熱老化等因素的影響，開關(guān)柜的三相電纜接頭、絕緣材料內(nèi)部等處易產(chǎn)生絕緣缺陷，在運行電壓作用下，開關(guān)柜的絕緣缺陷處發(fā)生電場畸變，使該區(qū)域的電場強度超過絕緣材料的擊穿場強，產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣劣化，對開關(guān)柜的運行壽命產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測主要依賴于工作人員的定期巡檢，但這種方式存在檢測周期長、檢測成本高、檢修效率低、影響設(shè)備正常運行等缺點，且人工定期巡檢無法對運行中的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)進(jìn)行實時檢測，往往導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)的絕緣故障無法被及時發(fā)現(xiàn)。

2、本發(fā)明針對現(xiàn)有檢測方法存在的不足，提出了一種基于局部放電和溫度聯(lián)合檢測的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估方法，利用超聲波傳感器以及紅外溫度傳感獲取開關(guān)柜局部放電和運行溫度的檢測數(shù)據(jù)，并利用獲得的檢測數(shù)據(jù)計算局部放電評估因數(shù)和溫度評估因數(shù)，進(jìn)而對開關(guān)柜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行評估。本發(fā)明所提出的評估方法操作簡便，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)柜絕緣狀態(tài)的在線檢測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為一種基于局部放電和溫度聯(lián)合檢測的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估方法，用于實現(xiàn)對開關(guān)柜絕緣狀態(tài)的在線檢測。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一步，在所述開關(guān)柜的頂部和四個側(cè)面所對應(yīng)的內(nèi)壁分別安裝一個超聲波傳感器和一個紅外溫度傳感器，一共在所述開關(guān)柜內(nèi)安裝五個超聲波傳感器和五個紅外溫度傳感器；分別將五個超聲波傳感器編號為ut1、ut2、ut3、ut4、ut5，分別將五個紅外溫度傳感器編號為ir1，ir2，ir3，ir4，ir5；其中，所述超聲波傳感器的中心頻率為40khz，超聲波動態(tài)范圍為60db，線性誤差小于等于±5％，所述紅外溫度傳感器的分辨率為384*288，測溫范圍為-20℃～300℃，測溫誤差小于等于±1℃；

4、第二步，在所述開關(guān)柜的電纜室內(nèi)安裝一個超聲波傳感器和一個紅外溫度傳感器；將第二步所述超聲波傳感器編號為ut6，將第二步所述紅外溫度傳感器編號為ir6；所述超聲波傳感器和紅外溫度傳感器的規(guī)格型號與第一步所述超聲波傳感器和紅外溫度傳感器的規(guī)格型號完全相同；

5、第三步，測量開關(guān)柜的局部放電數(shù)據(jù)：

6、所述測量局部放電數(shù)據(jù)的測量方法為：使用第一步和第二步所述超聲波傳感器測量所述開關(guān)柜內(nèi)部和周圍環(huán)境的局部放電信號，單位：db，采樣時間：100s，采樣頻率：200khz；

7、獲取各超聲波傳感器測量到的局部放電信號的最大值uai，單位：db，i表示編號為uti的超聲波傳感器測量到的數(shù)據(jù)，i＝{1,2,3,4,5,6}；

8、獲取各超聲波傳感器測量到的局部放電信號的平均值upi，單位：db，i表示編號為uti的超聲波傳感器測量到的數(shù)據(jù)，i＝{1,2,3,4,5,6}；

9、獲取各超聲波傳感器測量到的局部放電信號的極值點的概率密度umi，i表示編號為uti的超聲波傳感器測量到的數(shù)據(jù)，i＝{1,2,3,4,5,6}；

10、所述局部放電信號的最大值uai的計算公式為：

11、uai＝max{ui1,ui2,...,uin}?(1)

12、式中，uai為編號為uti的超聲波傳感器測量到的局部放電信號的最大值，單位：db；uin為編號為uti的超聲波傳感器測量到的第n個局部放電信號，單位：db，n＝2×107；

13、所述局部放電信號的平均值upi的計算公式為：

14、

15、式中，upi為編號為uti的超聲波傳感器測量到的局部放電信號的幅值，單位：db；n為單個超聲波傳感器的采樣點總數(shù)，n＝2×107；uik為編號為uti的超聲波傳感器測量到的第k個局部放電信號，單位：db；

16、所述局部放電信號的極值點的概率密度umi的計算公式為：

17、

18、式中，umi為編號為uti的超聲波傳感器測量到的局部放電信號的極值點的概率密度；mi為編號為uti的超聲波傳感器測量到的局部放電信號的極值點數(shù)；n為單個超聲波傳感器的采樣點總數(shù)，n＝2×107；

19、第四步，測量開關(guān)柜的紅外溫度數(shù)據(jù)；

20、所述測量紅外溫度數(shù)據(jù)的測量方法為：使用第一步和第二步所述紅外溫度傳感器拍攝所述開關(guān)柜內(nèi)部和周圍環(huán)境的紅外熱像圖，每個紅外溫度傳感器拍攝10張紅外熱像圖，一共拍攝60張紅外熱像圖，拍攝間隔為10s；

21、從所述紅外熱像圖中獲取開關(guān)柜三相電纜接頭的最高溫度ta，tb，tc，其中，ta為a相電纜接頭的最高溫度，單位：℃；tb為b相電纜接頭的最高溫度，單位：℃；tc為c相電纜接頭的最高溫度，單位：℃；

22、從所述紅外熱像圖中獲取開關(guān)柜內(nèi)壁的最高溫度th和最低溫度tl，單位：℃；

23、從所述紅外熱像圖中獲取開關(guān)柜所處的環(huán)境溫度te，單位：℃；

24、所述開關(guān)柜三相電纜接頭的最高溫度的計算公式為：

25、

26、式中，ta、tb、tc分別為開關(guān)柜a相、b相、c相電纜接頭的最高溫度，單位：℃；tai、tbi、tci分別為編號為ir1～ir5的紅外溫度傳感器第i次記錄的紅外光譜圖中獲得的開關(guān)柜a相、b相、c相電纜接頭的最高溫度；

27、所述開關(guān)柜內(nèi)壁的最高溫度th和最低溫度tl的計算公式為：

28、

29、式中，th、tl分別為開關(guān)柜內(nèi)壁的最高溫度和最低溫度，單位：℃；thi、tli分別為編號為ir1～ir5的紅外溫度傳感器第i次記錄的紅外光譜圖中獲得的開關(guān)柜內(nèi)壁的最高溫度和最低溫度；

30、所述紅外熱像圖中獲取開關(guān)柜所處的環(huán)境溫度te的計算公式為:

31、

32、式中，te為開關(guān)柜所處的環(huán)境溫度，單位：℃；tei為編號為ir6的紅外溫度傳感器第i次紅外光譜圖記錄中獲得的開關(guān)柜所處的環(huán)境溫度；

33、第五步，計算局部放電評估因數(shù)α；

34、局部放電評估因數(shù)α的計算公式如下：

35、

36、第六步，計算溫度評估因數(shù)β；

37、溫度評估因數(shù)β的計算公式如下：

38、

39、第七步，評估開關(guān)柜絕緣狀態(tài)；

40、當(dāng)α≤0.5且β≤0.5時，所述開關(guān)柜絕緣狀態(tài)良好；

41、當(dāng)0.5<α≤1或0.5<β≤1時，所述開關(guān)柜絕緣狀態(tài)異常；

42、當(dāng)α>1或β>1時，所述開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣故障；

技術(shù)特征：

1.一種基于局部放電和溫度聯(lián)合檢測的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估方法，其特征在于包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于局部放電和溫度聯(lián)合檢測的開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估方法，包括以下步驟：在所述開關(guān)柜的頂部和四個側(cè)面所對應(yīng)的內(nèi)壁分別安裝一個超聲波傳感器和一個紅外溫度傳感器，在所述開關(guān)柜的電纜室內(nèi)安裝一個超聲波傳感器和一個紅外溫度傳感器，測量開關(guān)柜的局部放電數(shù)據(jù)、測量開關(guān)柜的紅外溫度數(shù)據(jù)、計算局部放電評估因數(shù)、計算溫度評估因數(shù)、評估開關(guān)柜絕緣狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果在于：通過局部放電評估因數(shù)和溫度評估因數(shù)，對開關(guān)柜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行評估，進(jìn)而實現(xiàn)對開關(guān)柜絕緣狀態(tài)的在線檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：陳斯翔,孫廣慧,李春輝,陳柏全,李正強,夏志雄,黃靜,陳邦發(fā),何子蘭,宋安琪,張慧,符政鑫,李恒真,劉益軍,黃志恒,黎子豪,梁汝波,劉振杰,李啟耀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9