现阶段,我国电力系统对于电能的质量提出越来越高的要求,不仅要确保供电稳定可靠,而且供电的安全性也是重要要求。电力系统中,金属封闭开关设备得到广泛应用,因此开关柜运行的是否稳定可靠是重中之重,电气设备在运行的过程中由于受到高温、电压、振动以及其他化学作用,将会使得其绝缘性能降低,会产生局部放电现象,同时又会加速绝缘的恶化情况,会给电力系统造成较大的经济损失。但是,由于开关柜内部空间狭小、零件繁多、结构复杂,绝缘距离小,因此比其它电力设备更容易出现绝缘缺陷,从而对设备安全运行带来巨大隐患。
高压电气设备的绝缘内部如气泡间隙、杂质、尖刺等缺陷,在强电场作用下使得开关柜绝缘内部的电场分布不均匀,在缺陷部位的电场强度会增大,从而容易导致该部位发生未贯穿整个绝缘的放电,即局部放电。
局部放电一般不会引起开关柜内部绝缘的穿透性击穿,但是却会导致绝缘介质的局部损坏。若其长期存在,则会在一定条件下造成绝缘装置电气强度的破坏,最终造成开关柜内部绝缘击穿。因而对于电气设备而言,电气设备发生局部放电现象是导致其绝缘老化或劣化甚至损坏从而引发设备损毁及电力系统事故的重要原因之一,同时局部放电也是设备绝缘完整性退化的标志。因此对电气设备的局部放电进行监检测是评估设备绝缘状况的重要手段,也是发现设备潜伏性故障,最终实现故障预警,避免故障发生的有效措施之一。
针对电气设备接点部位由于材料老化、接触不良、电流过载等因素引起的局部放电现象,且不宜探测的故障隐患,我司开发了能够在设备带电运行状态下以及在高、低温环境下长期稳定工作的三合一局放传感器,产品具有体积小,重量轻,应用场景范围广,适应性强等优点。其最大优势采用特高频、超声波、暂态地电波三合一监测技术,监测主机为无线三合一局放传感器供电,解决了传感器的长期供电问题,并结合利用微电子技术、传感器低功耗技术,传感器寿命大于10年、产品安全可靠、易部署、免维护。
1个开关柜配置1个局放传感器,1个配电室配置一个局放监测主机。
三合一局放传感器安装在每个开关柜表面,同一配电室的三合一局放传感器与触屏局放主机采用Lora无线的方式传输数据,触屏局放监测主机通过网络设备将数据连接到服务器、管理平台、手机APP。


电力设备绝缘体的绝缘强度和击穿场强都很高,当局部放电在很小的范围内发生时,该击穿过程会很快,并且在击穿过程中会产生上升沿很陡的局部放电脉冲电流,其上升时间为ns级,并激发频率高达数GHz的电磁波信号。因此,可以运用超高频传感器监测电气设备内部局放电流激发的电磁波信号对开关柜的局部放电情况进行评估。由于超高频传感器所接收信号频率高、检测频带宽、灵敏度高,因此受外界干扰影响小,可以极大地提高开关柜局部放电检测的灵敏度与可靠性。

电力设备内部产生局部放电信号的时候,会产生冲击的振动以及声音。通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号,从而判断内部是否存在局部放电信号。该方法的特点是传感器与电力设备的电气回路无任何联系,不受电气方面的干扰,但在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。由于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大,超声波检测法的灵敏度和范围有限,但具有定位准确度高的优点。

当设备发生局部放电现象时,带电粒子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移,如柜体,并在非带电体上产生高频电流行波,且以光速向各个方向快速传播。受集肤效应的影响,电流行波往往仅集中在金属柜体的内表面,而不会直接穿透金属柜体。但是,当电流行波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时,电流行波会由金属柜体的内表面转移到外表面,并以电磁波形式向自由空间传播,且在金属柜体外表面产生暂态地电压,而该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测。暂态地电波法的优点是可带电安装。

采用特高频、超声波、暂态地电波三合一监测技术,集三种方法优势于一体,在设备带电运行状态下以及在高、低温环境下,抗干扰能力强,可靠性高,长期稳定工作。
| 1 | 额定工作电压(V) | DC48/DC24,纹波电压不大于1% |
| 2 | 额定工作电流(A) | 0.3 |
| 3 | 线性度误差 | ≤+20% |
| 4 | 超声波传感器 | |
| 4.1 | 超声波传感器中心频率(kHz) | 40+1 |
| 4.2 | 测靨寻窓幵蟬吶量程(dBmv) | 0黽遛联侉滤复訴陈0 |
| 4.3 | 分辨率(dBmV) | 1 |
| 4.4 | 误差(dBmV) | 2 |
| 4.5 | 灵敏度(V/(m/s) | 峰值>60dB,均值之40 |
| 4.6 | 检测频带(kHz) | 20~60 |
| 5 | 暂态地电压 | |
| 5.1 | 检测频带(MHz) | 3~100 |
| 5.2 | 测量量程(dBmV) | 0~60 |
| 5.3 | 脉冲计数误差 | ≤+10% |
| 6 | 超高频电磁波测量法 | |
| 6.1 | 1.测量范围(dBm) | -75-0 |
| 6.2 | 2.检测频率范围(MHZ) | 500-1500 |
| 6.3 | 3.精度(dBm): | ±2 |

| 无线参数 | 无线频率 | 2.4CHz/433MHz |
| 管理局放传感器数最 | ≤240 只 | |
| 通讯参数 | 通讯方式 | RS485、以太网、无线 |
| 主机组网数量 | ≤128 台 | |
| 通讯规约 | Modbus 规约 | |
| 波特率 | 1200、2400、4800、9600 bps 可选 | |
| 继电器干接点参数 | AC220V/5A(无源常开) | |
| 工作电压 | AC85~265V/DC110~370V | |
| 整机功耗 | ≤5VA | |
| 安装方式 | 壁挂式安装、嵌入式 | |
| 主要功能 | 功能介绍 | |
| 基本功能 | 接收数据 | 接收局放监测器上传的局放频次和幅值等信息 |
| 显示数据 | 彩色显示接收到的数据,显示效果更直观,背光开关可控,适用多种应用场合 | |
| 时钟显示 | 实时时钟显示,并作为事件记录的时间基准 | |
| 参数设置 | 所有参数灵活可设,操作方便,掉电数据不丢失 | |
| 报警输出 | 当有报警事件发生时,继电器干接点信号输出并发出蜂鸣报警声音提示 | |
| 局放报警记录 | 记录曾发生过报警的局放实践 | |
| 历史曲线 | 可查询每个监测点历史曲线 | |
| 密码管理 | 采用密码管理方式,设置参数时必须输入密码,密码分为用户密码和系统密码,输入系统密码可进行更高级的设置功能 | |

1)数据监测:实时监测局放发生。
2)实时数据查看:用图表的形式显示实时数据,放电量放电频次。
3)历史查询功能:查看历史数据,放电量放电频次。
4)数据管理功能:删除、备份、修改历史数据。
5)参数设置功能:在软件中有设置参数的界面,可以设置采集通道的采样阀值。报警的平均放电量,最大放电量,放电次数等参数。

