开关柜局部放电监测装置及方法与流程

1.本发明涉电力系统技术领域，具体涉及一种开关柜局部放电监测装置及方法。


背景技术：

2.开关柜在电力网络中应用广泛，起着保障电力系统稳定、保护电力传输安全、必要时开断电流等重要作用。
3.国内外学者针对开关柜不同故障进行研究，并探索其相关检测技术，这其中以局部放电检测的研究居多。局部放电是导致高压电气设备最终发生绝缘击穿的主要原因。每一次局部放电都可能对绝缘件造成一定的破坏，小放电量的局部放电对绝缘材料造成的破坏比较小，绝缘可靠性降低不多；而大放电量的情况下，绝缘材料的可靠性会出现大幅下降。
4.开关柜局部放电检测主要有超声波检测、地电波检测和超高频检测开关柜三种方法，单独使用一种检测方法均存在局限性，因此需要根据实际情况进行组合检测，检测布局存在不便。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种开关柜局部放电监测装置及方法，以解决现有技术中针对开关柜局部放电的检测方法需要组合检测，检测布局存在不便的问题。
6.本发明实施例提供了一种开关柜局部放电监测装置，包括：
7.分布式反馈激光器；
8.插针，其内径与分布式反馈激光器的外径一致；
9.干涉仪，用于接收分布式反馈激光器发出的激光信号；
10.其中，插针采用刚性材料；分布式反馈激光器嵌套在插针内部；插针固定在开关柜柜壁上。
11.可选地，插针的材料为聚合物、金属或陶瓷。
12.可选地，插针通过玻璃胶、硅酮胶、ab胶或热熔胶固定在开关柜柜壁上。
13.可选地，还包括：相位检波器，与干涉仪电连接。
14.可选地，相位检波器采用ad8302幅相测量芯片。
15.可选地，所述插针本体上开设一窗口，所述窗口外侧敞开，所述窗口内侧与插针的内部空间贯通，所述窗口两侧的所述插针本体表面分别开设有一螺孔。
16.可选地，所述窗口呈一扇形，所述窗口平面与所述插针的轴向垂直。
17.可选地，所述窗口中活动设置一扇形块，所述扇形块沿着所述窗口内壁移动，所述扇形块内侧贴合抵触在所述分布式反馈激光器侧壁上；所述扇形块的半径大于所述窗口的半径，所述扇形块外侧设置有延伸部，所述延伸部上贯穿设置有通孔，通过螺栓贯穿所述通孔将所述扇形块固定在所述螺孔中。
18.本实施例的有益效果为：通过将对振动信号的监测转化为对激光信号的监测，避
免了常规手段中对电磁波和声波监测时，由环境中电磁影响以及噪声影响造成的干扰，提高了对开关柜柜壁局部放电监测的可靠性。
19.本发明实施例还提供了一种开关柜局部放电监测方法，应用于前述的开关柜局部放电监测装置，包括：
20.当开关柜柜壁发生局部放电时，产生振动信号；
21.分布式反馈激光器受振动信号影响，发生形变，引起分布式反馈激光器的波长发生变化；
22.干涉仪接收分布式反馈激光器发出的激光，并将激光的波长变化转换为相位变化，通过监测相位变化以实现对开关柜柜壁的局部放电监测。
23.可选地，还包括：
24.对干涉仪转换出的相位变化进行解调，得出振动信号的强度和频率。
25.本实施例的有益效果为：通过将对振动信号的监测转化为对激光信号的监测，避免了常规手段中对电磁波和声波监测时，由环境中电磁影响以及噪声影响造成的干扰，提高了对开关柜柜壁局部放电监测的可靠性。
附图说明
26.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
27.图1示出了本发明实施例1中的一种开关柜局部放电监测装置的分布式反馈激光器示意图；
28.图2示出了本发明实施例1中的一种开关柜局部放电监测装置的插针示意图；
29.图3出了本发明实施例2中的窗口结构示意图；
30.图4出了本发明实施例2中的扇形块的安装结构示意图；
31.图5出了本发明实施例2中的窗口剖视图；
32.图6出了本发明实施例2中的扇形块的剖视图。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1
35.本发明实施例提供了一种开关柜局部放电监测装置，如图1和图2所示，包括分布式反馈激光器300、插针100和干涉仪，其中：插针100中心轴向贯通开设一通道200，插针100的内径与分布式反馈激光器300的外径一致，使得分布式反馈激光器300与插针100内壁贴合设置，避免遗留有空隙造成接收的振动信息不精确；干涉仪用于接收分布式反馈激光器300发出的激光信号；插针100采用刚性材料；分布式反馈激光器300嵌套在插针100内部；插针100固定在开关柜柜壁上。
36.在本实施例中，当开关柜母线电缆接头等处发生局部放电时，会有振动信号产生，
振动信号会引起粘贴在开关柜柜壁的分布式反馈激光器300(distributedfeedbacklaser，dfb)的传感头发生形变，进而引起dfb激光器波长发生变化，通过干涉仪将波长变化转换为相位变化，从而实现了对开关柜的局部放电的监测。dfb激光器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、不带电的全光探头、灵敏度高、动态范围大等特点，通过将对振动信号的监测转化为对激光信号的监测，避免了常规手段中对电磁波和声波监测时，由环境中电磁影响以及噪声影响造成的干扰，提高了对开关柜柜壁局部放电监测的可靠性。
37.在具体实施例中，传感头由外径为250um、长度约为40mm的dfb激光器，内径为250um、长度与dfb激光器一致的插针100组成。将dfb激光器插入插针100内部组成传感头。将传感头粘贴在开关柜柜壁处，当放电产生的振动信号传递给插针100时，插针100会产生振动，此振动信号会传递给dfb激光器。进而引起其谐振波长的变化，通过干涉仪解调出波长变化进而检测由于放电产生的振动信号。
38.作为可选的实施方式，插针100的材料为聚合物、金属或陶瓷。
39.作为可选的实施方式，插针100通过玻璃胶、硅酮胶、ab胶或热熔胶固定在开关柜柜壁上。
40.作为可选的实施方式，还包括：相位检波器，与干涉仪电连接。在具体实施例中，相位检波器采用ad8302幅相测量芯片。
41.在本实施例中，通过ad8302幅相测量芯片对干涉仪解调出的波长变化进行分析处理，从而得到振动信号的强度和频率，进一步实现对开关柜柜壁的局部放电监测。
42.实施例2
43.在实际应用情况中，为了安装方便，分布式反馈激光器300与插针100之间肯定没法保证百分之百贴合不留间隙，当两者之间出现间隙时，分布式反馈激光器300与插针100之间的振动没法同步，造成测量到的振动信号不精准。
44.为此，如图3-6所示，本发明在所述插针100本体上开设一窗口400，所述窗口400外侧敞开，所述窗口400内侧与插针100的内部空间贯通，也就与插入在通道200内的分布式反馈激光器300能够接触，在所述窗口400两侧的所述插针100本体表面分别开设有一螺孔500。
45.本实施例中，所述窗口400呈一扇形，所述窗口400平面与所述插针100的轴向垂直。在所述窗口400中活动设置一扇形块600，扇形块600的主体扇形结构620与窗口400的内部空间匹配。所述扇形块600沿着所述窗口400内壁移动，所述扇形块600内侧也为圆弧形结构，扇形块600内侧贴合抵触在所述分布式反馈激光器300侧壁上；所述扇形块600的半径大于所述窗口400的半径，所述扇形块600外侧设置有延伸部630，所述延伸部630上贯穿设置有通孔610，通过螺栓贯穿所述通孔610将所述扇形块600固定在所述螺孔500中。
46.当分布式反馈激光器300插入在通道200中后，通过螺栓将扇形块600固定在插针100本体外侧，由于扇形块600的半径稍大于所述窗口400的半径，随着螺栓在螺孔500的旋进深度加大，使得所述扇形块600内侧贴合抵触在所述分布式反馈激光器300侧壁上，将分布式反馈激光器300与通道200贴紧，消除分布式反馈激光器300与插针100之间可能存在的间隙，使得两者同步振动，提升对振动信号的测量精度。
47.实施例3
48.本发明实施例还提供了一种开关柜局部放电监测方法，应用于实施例1中的开关
柜局部放电监测装置，包括：
49.s1，当开关柜柜壁发生局部放电时，产生振动信号。
50.s2，分布式反馈激光器300受振动信号影响，发生形变，引起分布式反馈激光器300的波长发生变化。
51.s3，干涉仪接收分布式反馈激光器300发出的激光，并将激光的波长变化转换为相位变化，通过监测相位变化以实现对开关柜柜壁的局部放电监测。
52.在本实施例中，由于插针100采用刚性材料，容易受到开关柜柜壁局部放电产生的振动的影响，使得插针100内部的dfb激光器随着振动影响，输出的激光波长产生变化，通过将对振动信号的监测转化为对激光信号的监测，避免了常规手段中对电磁波和声波监测时，由环境中电磁影响以及噪声影响造成的干扰，提高了对开关柜柜壁局部放电监测的可靠性。
53.作为可选的实施方式，还包括：
54.对干涉仪转换出的相位变化进行解调，得出振动信号的强度和频率。
55.在本实施例中，采用ad8302幅相测量芯片对干涉仪输出的相位信息进行处理分析。具体地，ad8302幅相测量芯片将dfb激光器在正常状态下输出的相位信号作为一路输入，将dfb激光器在振动影响下输出的相位信号作为另一路输入，对这两路输入信号测量幅度比和相位差，从而分析出开关柜柜壁局部放电引起的振动信号的振幅和频率等信息，再将多个振动信号与对应的局部放电情况结合处理，反馈出开关柜柜壁的具体局部放电信息。
56.本发明通过将对振动信号的监测转化为对激光信号的监测，避免了常规手段中对电磁波和声波监测时，由环境中电磁影响以及噪声影响造成的干扰，提高了对开关柜柜壁局部放电监测的可靠性。
57.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种开关柜局部放电监测装置，其特征在于，包括：分布式反馈激光器；插针，其内径与所述分布式反馈激光器的外径一致；干涉仪，用于接收所述分布式反馈激光器发出的激光信号；其中，所述插针采用刚性材料；所述分布式反馈激光器嵌套在所述插针内部；所述插针固定在开关柜柜壁上。2.根据权利要求1所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，所述插针的材料为聚合物、金属或陶瓷。3.根据权利要求1所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，所述插针通过玻璃胶、硅酮胶、ab胶或热熔胶固定在所述开关柜柜壁上。4.根据权利要求1所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，还包括：相位检波器，与所述干涉仪电连接。5.根据权利要求4所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，所述相位检波器采用ad8302幅相测量芯片。6.根据权利要求5所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，所述插针本体上开设一窗口，所述窗口外侧敞开，所述窗口内侧与插针的内部空间贯通，所述窗口两侧的所述插针本体表面分别开设有一螺孔。7.根据权利要求6所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，所述窗口呈一扇形，所述窗口平面与所述插针的轴向垂直。8.根据权利要求7所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，所述窗口中活动设置一扇形块，所述扇形块沿着所述窗口内壁移动，所述扇形块内侧贴合抵触在所述分布式反馈激光器侧壁上；所述扇形块的半径大于所述窗口的半径，所述扇形块外侧设置有延伸部，所述延伸部上贯穿设置有通孔，通过螺栓贯穿所述通孔将所述扇形块固定在所述螺孔中。9.一种开关柜局部放电监测方法，应用于如权利要求1～7任一所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，包括：当开关柜柜壁发生局部放电时，产生振动信号；分布式反馈激光器受所述振动信号影响，发生形变，引起所述分布式反馈激光器的波长发生变化；干涉仪接收所述分布式反馈激光器发出的激光，并将所述激光的波长变化转换为相位变化，通过监测所述相位变化以实现对所述开关柜柜壁的局部放电监测。10.根据权利要求9所述的开关柜局部放电监测方法，其特征在于，还包括：对所述干涉仪转换出的相位变化进行解调，得出所述振动信号的强度和频率。

技术总结
本发明公开了一种开关柜局部放电监测装置及方法，其中，方法包括：当开关柜柜壁发生局部放电时，产生振动信号；分布式反馈激光器受振动信号影响，发生形变，引起分布式反馈激光器的波长发生变化；干涉仪接收分布式反馈激光器发出的激光，并将激光的波长变化转换为相位变化，通过监测相位变化以实现对开关柜柜壁的局部放电监测。插针采用刚性材料，容易受到开关柜柜壁局部放电产生的振动的影响，使得插针内部的DFB激光器随着振动影响，输出的激光波长产生变化，通过将对振动信号的监测转化为对激光信号的监测，避免了常规手段中对电磁波和声波监测时，由环境中电磁影响以及噪声影响造成的干扰，提高了对开关柜柜壁局部放电监测的可靠性。可靠性。可靠性。


技术研发人员：初凤红 孙伟 赵文彬 徐剑 杨小平 姚久明 黄辉
受保护的技术使用者：大航有能电气有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/31