输变电设备放电强度测定系统及测定方法
【专利摘要】本发明提供的一种输变电设备放电强度测定系统及测定方法，包括：放电装置，用于模拟放电；脉冲电压发生器，用于向放电装置输出不同电荷量的脉冲电压并使放电装置放电；电压发生器，用于向放电装置输出不同电压并使放电装置进行不同放电强度的放电；紫外放电检测仪，用于检测放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量以及输变电设备放电的紫外光子数量并输出；示波器，用于采集在放电装置放电时采集脉冲电压波形以及电压发生器输出的电压使放电装置放电时的放电脉冲电压波形并输出；处理器，用于判断输变电设备的放电强度及放电量，能够对输变电设备的放电量及放电强度进行准确量化测定，为技术人员提供客观的判断依据，指导技术人员对输变电设备的运行状态进行准确的分析。
【专利说明】输变电设备放电强度测定系统及测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力设备的放电检测领域，尤其涉及一种输变电设备放电强度测定系统及测定方法。
【背景技术】
[0002]输变电设备在强电场以及磁场的作用下，输变电设备的局部将发生放电现象，包括电晕放电、电弧放电以及火花放电，严重影响输变电设备的运行安全，而且对电力系统的稳定运行产生巨大影响，比如电晕噪声、电磁干扰等，因此，为保障电网和输变电设备的安全运行，需要对输变电设备的放电进行检测。
[0003]现有技术中，对于输变电设备的放电通过盲型紫外放电检测仪对高压带电设备的放电紫外光连续的顶点检测，通过计算紫外光子数，并结合检测的环境参数以及测量距离对输变电设备的放电状态以及趋势进行分析，但是上述的方法及设备无法对输变电设备的放电量、放电强度以及放电类型进行量化测量，技术人员仅仅通过感性的分析来判断输变电设备的放电状态，往往出现误判致使误检、漏检，从而导致输变电设备发生事故。
[0004]因此，需要提出一种新的测量系统以及测量方法，能够对输变电设备放电强度进行准确量化测定，为技术人员提供客观的判断依据，指导技术人员对输变电设备的运行状态进行准确的分析，从而保证输变电设备以及电力系统持续稳定地运行。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种输变电设备放电强度测定系统，能够对输变电设备放电强度进行准确量化测定，为技术人员提供客观的判断依据，指导技术人员对输变电设备的运行状态进行准确的分析，从而保证输变电设备以及电力系统持续稳定地运行。
[0006]本发明提供的一种输变电设备放电强度测定系统，包括:
[0007]放电装置，用于模拟放电；
[0008]脉冲电压发生器，用于向放电装置输出不同电荷量的脉冲电压并使放电装置放电；
[0009]电压发生器，用于向放电装置输出不同电压并使放电装置进行不同放电强度的放电，使放电装置放电时放电脉冲电压与脉冲电压发生器产生的所有脉冲电压相等；
[0010]紫外放电检测仪，用于检测放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量以及输变电设备放电的紫外光子数量并输出；
[0011 ] 示波器，用于采集在针板装置放电时采集脉冲电压波形以及电压发生器输出的电压使放电装置放电时的放电脉冲电压波形并输出；
[0012]处理器，用于获取示波器采集的波形以及紫外放电检测仪输出的紫外光子数量，并将放电装置不同放电强度下的放电量以及紫外光子数量进行拟合形成曲线；然后将输变电设备放电的紫外光子数量与放电装置在不同放电强度下的放电量以及紫外光子数量进行对比，判断输变电设备的放电强度及放电量。
[0013]进一步，所述紫外放电检测仪在测量放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量时，与所述放电装置保持设定的距离；或者
[0014]所述紫外放电检测仪在测量放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量时，与所述放电装置在不同距离下测量紫外光子数量并记录该距离。
[0015]进一步，所述放电装置为针板放电装置，包括金属板和金属针，所述金属针以垂直与金属板的板面的方式设置于金属板上方并且金属针的下端端部与金属板之间具有放电间隙，所述金属板接地。
[0016]进一步，所述针板放电装置还包括绝缘板以及绝缘螺杆，所述绝缘板用于固定安装所述金属针且所述绝缘板以平行于金属板的方式设置于金属板的上方，所述绝缘板与金属板之间通过绝缘螺杆连接。
[0017]进一步，当电压发生器向放电装置输出电压使放电装置在不同强度下放电，并根据放电强度判断放电类型，其中:放电强度与电压发生器的电压值对应，放电类型包括电晕放电、火花放电以及电弧放电。
[0018]进一步，所述处理器通过如下步骤对输变电设备的进行放电类型及放电量的进行判定:
[0019]a.处理器获取示波器所监测的脉冲电压发生器输出的不同放电量使放电装置放电时的脉冲电压值，并将脉冲电压与放电量拟合生成放电量-电压曲线。
[0020]b.处理器获取示波器所检测的电压发生器输出的不同电压使放电装置放电时的放电脉冲电压值以及获取紫外放电检测仪采集的不同放电强度的紫外光子数，并将电压值与紫外光子数拟合生成紫外光子数-电压曲线。
[0021]c.处理器根据放电量-电压曲线以及紫外光子数-电压曲线进行拟合，使相同电压的放电量与紫外光子数对应并拟合成放电量-紫外光子数曲线。
[0022]d.处理器获取紫外放电检测仪所采集的输变电设备的紫外光子数，并且将紫外光子数与放电量-紫外光子曲线以及紫外光子数-电压曲线进行对比，确定输变电设备的放电量及放电强度。
[0023]相应地，本发明提供了一种输变电设备放电强度测定方法，包括如下步骤:
[0024]S1.控制脉冲电压发生器向针板放电装置输出不同放电量的脉冲电压使针板放电装置放电，并且由示波器检测脉冲电压值波形，然后控制处理器获取脉冲电压波形并与放电量拟合生成放电量-电压曲线；
[0025]S2.控制电压发生器向针板放电装置输出不同的电压使针板放电装置进行不同强度的放电，并且控制紫外放电检测仪检测针板放电装置的放电紫外光子数，以及示波器检测针板放电装置的放电脉冲电压的波形，处理器获取示波器输出的电压波形以及紫外放电光子数并拟合生成紫外光子数-电压曲线；
[0026]S3.处理器根据放电量-电压曲线以及紫外光子数-电压曲线进行拟合，使相同电压的放电量与紫外光子数对应并拟合成放电量-紫外光子数曲线；
[0027]S4.处理器获取紫外放电检测仪所采集的输变电设备的紫外光子数，并且将紫外光子数与放电量-紫外光子数曲线以及紫外光子数-电压曲线进行对比，确定输变电设备的放电量及放电强度。
[0028]进一步，所述紫外放电检测仪与针板放电装置之间距离等于紫外放电检测仪与输变电设备之间的距离；或者
[0029]所述紫外放电检测仪在不同的距离条件下检测针板放电装置放电时的紫外光子数；紫外放电检测仪根据实际需要与输变电设备设定检测距离，然后将该距离的紫外光子数与紫外放电检测仪和针板放电装置的不同距离条件下的紫外光子数对应，确定紫外光子数最接近的放电量-紫外光子数曲线进行对比。
[0030]本发明的有益效果:本发明提供的输变电设备放电强度测定系统及测定方法，能够对输变电设备的放电强度进行准确量化测定，为技术人员提供客观的判断依据，指导技术人员对输变电设备的运行状态进行准确的分析，从而保证输变电设备以及电力系统持续稳定地运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0032]图1为本发明的原理框图。
[0033]图2为本发明的脉冲电压的放电模型图。
[0034]图3为本发明的电压发生器电压的放电模型图。
[0035]图4为本发明的针板放电装置结构示意图。
[0036]图5为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0037]图1为本发明的原理框图，图2为本发明的脉冲电压的放电模型图，图3为本发明的电压发生器电压的放电模型图，图4为本发明的针板放电装置结构示意图，图5为本发明的方法流程图，图1至图3中的R为检测阻抗，图2和图3中，C为耦合器，图3中，F为分压器，Rl为保护电阻，如图所示，本发明提供的一种输变电设备放电强度测定系统，包括:
[0038]放电装置，用于模拟放电，为了在测量过程中进行准确标定放电量-紫外光子数曲线，本发明优先采用针板放电装置；
[0039]脉冲电压发生器，用于向放电装置输出不同电荷量的脉冲电压并使放电装置放电；
[0040]电压发生器，用于向放电装置输出不同电压并使放电装置进行不同放电强度的放电，其中，电压发生器输出不是脉冲电压，并且电压发生器工作时，脉冲电压发生器不工作，脉冲电压发生器工作时，电压发生器不工作，电压发生器输出不同的电压，使放电装置放电时放电脉冲电压与脉冲电压发生器产生的所有脉冲电压一一相等，并且记录每个放电脉冲电压所对应的紫外光子数；
[0041 ] 紫外放电检测仪，用于检测放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量以及输变电设备放电的紫外光子数量并输出；其中，紫外放电检测仪为紫外成像仪；
[0042]示波器，用于采集在针板装置放电时采集脉冲电压波形以及电压发生器输出的电压使放电装置放电时的放电脉冲电压波形并输出；
[0043]处理器，用于获取示波器采集的波形以及紫外放电检测仪输出的紫外光子数量，并将放电装置不同放电强度下的放电量以及紫外光子数量进行拟合形成曲线；然后将输变电设备放电的紫外光子数量与放电装置在不同放电强度下的放电量以及紫外光子数量进行对比，判断输变电设备的放电强度及放电量；
[0044]其中处理器，采用现有的设备，比如现有的单片机。
[0045]本实施例中，所述紫外放电检测仪在测量放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量时，与所述放电装置保持设定的距离；也就是说紫外放电检测仪在测量放电装置放电以及输变电设备放电时的紫外光子数时，紫外放电检测仪和放电装置之间的距离应该等于紫外放电检测仪和输变电设备之间的距离，该距离即为设定距离，可通过实际测量需要进行设定，以保证对输变电设备的放电检测的准确性；
[0046]或者所述紫外放电检测仪在测量放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量时，与所述放电装置在不同距离下测量紫外光子数量并记录该距离，也就是说:紫外放电检测仪可以在一个确定距离下测量放电装置在某一个放电强度下的紫外光子数，然后改变测量距离，然后再在该放电强度下测量放电装置放电时的紫外光子数，这样可以形成同一放电强度下的不同测量距离的紫外光子数，然后再改变放电强度，依据上面的步骤测量改变放电强度的不同距离的紫外光子数，然后可以生成多个放电强度(放电脉冲电压)_紫外光子数曲线，这种方式可以解决现场中，由于输变电设备的特殊性，某些设备不能在一个特定的距离进行测量，可以增强本发明的适应性，那么通过上述的方式，最终可以生成多条标定的放电量-紫外光子数曲线，然后检测到输变电设备放电的紫外光子数与放电量-紫外光子数曲线进行对比，以输变电设备放电的紫外光子数与标定曲线上的紫外光子数最为接近的曲线进行放电量以及放电强度的判定。
[0047]本实施例中，所述放电装置为针板放电装置，包括金属板和金属针，所述金属针以垂直与金属板的板面的方式设置于金属板上方并且金属针的下端端部与金属板之间具有放电间隙，所述金属板接地，所述针板放电装置还包括绝缘板以及绝缘螺杆，所述绝缘板用于固定安装所述金属针且所述绝缘板以平行于金属板的方式设置于金属板的上方，所述绝缘板与金属板之间通过绝缘螺杆连接，通过上述结构，可以方便地模拟放电试验，并且最终得出准确的标定放电量-紫外光子数曲线，并且还可以根据需要对放电间隙进行调整，通过调整绝缘螺杆既可以完成放电间隙的调整。
[0048]本实施例中，当电压发生器向放电装置输出电压使放电装置在不同强度下放电，也就是说:电压发生器输出的某个电压值与某一放电强度唯一对应，并根据放电强度判断放电类型，其中:放电强度与电压发生器的电压值对应，放电类型包括电晕放电、火花放电以及电弧放电；当然，本检测测定系统还包括分压器F、保护电阻R1、检测阻抗R以及耦合器C，其具体的连接关系如图2和图3所示，在图3中，分压器F的作用为测定针板放电装置放电时的放电电压。
[0049]本实施例中，所述处理器通过如下步骤对输变电设备的进行放电类型及放电量的进行判定:
[0050]a.处理器获取示波器所监测的脉冲电压发生器输出的不同放电量使放电装置放电时的脉冲电压值，并将脉冲电压与放电量拟合生成放电量-电压曲线。
[0051]b.处理器获取示波器所检测的电压发生器输出的不同电压使放电装置放电时的放电脉冲电压值以及获取紫外放电检测仪采集的不同放电强度的紫外光子数，并将电压值与紫外光子数拟合生成紫外光子数-电压曲线。
[0052]c.处理器根据放电量-电压曲线以及紫外光子数-放电脉冲电压曲线进行拟合，使相同电压的放电量与紫外光子数对应并拟合成放电量-紫外光子数曲线，当然，只有脉冲电压发生器的电压峰值与放电装置的放电脉冲电压峰值相等的点才能进行对应拟合，确保测量的准确性。
[0053]d.处理器获取紫外放电检测仪所采集的输变电设备的紫外光子数，并且将紫外光子数与放电量-紫外光子数曲线以及紫外光子数-电压曲线进行对比，确定输变电设备的放电量及放电强度。
[0054]相应地，本发明还提供了一种输变电设备放电强度测定方法，包括如下步骤:
[0055]S1.控制脉冲电压发生器向针板放电装置输出不同放电量的脉冲电压使针板放电装置放电，并且由示波器检测脉冲电压值波形，然后控制处理器获取脉冲电压波形并与放电量拟合生成放电量-电压曲线；
[0056]S2.控制电压发生器向针板放电装置输出不同的电压使针板放电装置进行不同强度的放电，并且控制紫外放电检测仪检测针板放电装置的放电紫外光子数，以及示波器检测针板放电装置的放电脉冲电压的波形，处理器获取示波器输出的电压波形以及紫外放电光子数并拟合生成紫外光子数-电压曲线；
[0057]S3.处理器根据放电量-电压曲线以及紫外光子数-电压曲线进行拟合，使相同电压的放电量与紫外光子数对应并拟合成放电量-紫外光子数曲线；
[0058]S4.处理器获取紫外放电检测仪所采集的输变电设备的紫外光子数，并且将紫外光子数与放电量-紫外光子数曲线以及紫外光子数-电压曲线进行对比，确定输变电设备的放电量及放电强度，由于放电强度的确定，也就可以确定放电类型。
[0059]本实施例中，所述紫外放电检测仪与针板放电装置之间距离等于紫外放电检测仪与输变电设备之间的距离；或者
[0060]所述紫外放电检测仪在不同的距离条件下检测针板放电装置放电时的紫外光子数；紫外放电检测仪根据实际需要与输变电设备设定检测距离，然后将该距离的紫外光子数与紫外放电检测仪和针板放电装置的不同距离条件下的紫外光子数对应，确定紫外光子数最接近的放电量-紫外光子数曲线进行对比。
[0061]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种输变电设备放电强度测定系统，其特征在于:包括: 放电装置，用于模拟放电； 脉冲电压发生器，用于向放电装置输出不同电荷量的脉冲电压并使放电装置放电； 电压发生器，用于向放电装置输出不同电压并使放电装置进行不同放电强度的放电，使放电装置放电时放电脉冲电压与脉冲电压发生器产生的所有脉冲电压 相等； 紫外放电检测仪，用于检测放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量以及输变电设备放电的紫外光子数量并输出； 示波器，用于采集在放电装置放电时采集脉冲电压波形以及电压发生器输出的电压使放电装置放电时的放电脉冲电压波形并输出； 处理器，用于获取示波器采集的波形以及紫外放电检测仪输出的紫外光子数量，并将放电装置不同放电强度下的放电量以及紫外光子数量进行拟合形成曲线；然后将输变电设备放电的紫外光子数量与放电装置在不同放电强度下的放电量以及紫外光子数量进行对比，判断输变电设备的放电强度及放电量。
2.根据权利要求1所述输变电设备放电强度测定系统，其特征在于:所述紫外放电检测仪在测量放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量时，与所述放电装置保持设定的距离；或者 所述紫外放电检测仪在测量放电装置在不同放电强度下的紫外光子数量时，与所述放电装置在不同距离下测量紫外光子数量并记录该距离。
3.根据权利要求1所述输变电设备放电强度测定系统，其特征在于:所述放电装置为针板放电装置，包括金属板和金属针，所述金属针以垂直与金属板的板面的方式设置于金属板上方并且金属针的下端端部与金属板之间具有放电间隙，所述金属板接地。
4.根据权利要求3所述输变电设备放电强度测定系统，其特征在于:所述针板放电装置还包括绝缘板以及绝缘螺杆，所述绝缘板用于固定安装所述金属针且所述绝缘板以平行于金属板的方式设置于金属板的上方，所述绝缘板与金属板之间通过绝缘螺杆连接。
5.根据权利要求2所述输变电设备放电强度测定系统，其特征在于:当电压发生器向放电装置输出电压使放电装置在不同强度下放电，并根据放电强度判断放电类型，其中:放电强度与电压发生器的电压值对应，放电类型包括电晕放电、火花放电以及电弧放电。
6.根据权利要求5所述输变电设备放电强度测定系统，其特征在于:所述处理器通过如下步骤对输变电设备的进行放电类型及放电量的进行判定: a.处理器获取示波器所监测的脉冲电压发生器输出的不同放电量使放电装置放电时的脉冲电压值，并将脉冲电压与放电量拟合生成放电量-电压曲线。 b.处理器获取示波器所检测的电压发生器输出的不同电压使放电装置放电时的放电脉冲电压值以及获取紫外放电检测仪采集的不同放电强度的紫外光子数，并将电压值与紫外光子数拟合生成紫外光子数-电压曲线。 c.处理器根据放电量-电压曲线以及紫外光子数-电压曲线进行拟合，使相同电压的放电量与紫外光子数对应并拟合成放电量-紫外光子数曲线。 d.处理器获取紫外放电检测仪所采集的输变电设备的紫外光子数，并且将紫外光子数与放电量-紫外光子数曲线以及紫外光子数-电压曲线进行对比，确定输变电设备的放电量及放电强度。
7.一种输变电设备放电强度测定方法，其特征在于:包括如下步骤: 51.控制脉冲电压发生器向针板放电装置输出不同放电量的脉冲电压使针板放电装置放电，并且由示波器检测脉冲电压值波形，然后控制处理器获取脉冲电压波形并与放电量拟合生成放电量-电压曲线； 52.控制电压发生器向针板放电装置输出不同的电压使针板放电装置进行不同强度的放电，并且控制紫外放电检测仪检测针板放电装置的放电紫外光子数，以及示波器检测针板放电装置的放电脉冲电压的波形，处理器获取示波器输出的电压波形以及紫外放电光子数并拟合生成紫外光子数-电压曲线； 53.处理器根据放电量-电压曲线以及紫外光子数-电压曲线进行拟合，使相同电压的放电量与紫外光子数对应并拟合成放电量-紫外光子数曲线； 54.处理器获取紫外放电检测仪所采集的输变电设备的紫外光子数，并且将紫外光子数与放电量-紫外光子数曲线以及紫外光子数-电压曲线进行对比，确定输变电设备的放电量及放电强度。
8.根据权利要求7所述输变电设备放电强度测定方法，其特征在于:所述紫外放电检测仪与针板放电装置之间距离等于紫外放电检测仪与输变电设备之间的距离；或者 所述紫外放电检测仪在不同的距离条件下检测针板放电装置放电时的紫外光子数；紫外放电检测仪根据实际需要与输变电设备设定检测距离，然后将该距离的紫外光子数与紫外放电检测仪和针板放电装置的不同距离条件下的紫外光子数对应，确定紫外光子数最接近的放电量-紫外光子数曲线进行对比。
【文档编号】G01R31/12GK104237759SQ201410567056
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】肖遥, 张志劲, 邓军, 蒋兴良, 夏谷林, 黎振宇, 张伟 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心, 重庆大学
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