開關柜超聲波局部放電測試儀

　

LYPCD-4000開關柜超聲波局部放電測試儀概述

系統介紹

可配合使用特高頻傳感器、TEV傳感器、聲電組合傳感器、超聲傳感器和寬頻帶電流互感器（HFCT）在線檢測變壓器、高壓開關柜、GIS、電纜接頭等高壓設備的局部放電情況。攜帶方便、測量快速，抗干擾能力強，便于現場使用。

其配置軟件具有實時波形圖、大峰值顯示、定位等功能，軟件也可以詳查分析某個相位波形，窗口隨意放大和縮小，也可以對該段數據進行頻譜分析，分析放電波形的頻譜含量，使放電波形之間更具可比性，全面統計分析試驗數據，減少試驗中非穩定性因素對試驗結果的影響。

本儀器采用自動或手動記錄保存試驗數據和瞬態放電波形，提供后期數據分析參考。

LYPCD-4000開關柜超聲波局部放電測試儀技術參數

技術特性
通道數	2/4個電信號接口，1個外同步接口
采樣率	大200MSa/s
采樣精度	12bit
量程范圍	100dB
量程切換	0-9共10檔
頻帶范圍	1Hz-60MHz
本量程非線性誤差	5%
檢測靈敏度	≥5pC（實驗室條件下）；≥10pC（現場條件下）
圖譜顯示方式	二維PPRS顯示、三維PRPD顯示、正弦顯示、統計、頻譜（AE）5種顯示
電源模式	內置鋰電池/AC 220V
顯示
顯示屏	6.5寸 TFT真彩色觸摸液晶顯示屏
分辨率	640×480
存儲
物理存儲	4GB
硬盤	32G固態硬盤 用于存儲試驗記錄及試驗數據
接口
RS232*1	用于與PC機同步傳輸接口
USB*2	可外接鼠標鍵盤，以及外接移動存儲設備
電源模式	電池供電（16.8V鋰電池）+外置電源（220V AC）
電信號接口	2/4路BNC接口，用于信號輸入
E-Trig接口	外同步接口
網口*1	用于連接網絡
接地鈕	外部接地用
通用說明
CPU	主頻1.6GHz
系統	WIN7
使用環境溫度	-20℃至60℃
存儲環境溫度	-20℃至85℃
尺寸	280*190*80 mm
重量	3.5kg
配置清單
主機	用于信號采集、波形顯示、數據處理、存儲
超聲波傳感器	用于測量局部放電產生的超聲波信號
檢測頻帶	20～200kHz
靈敏度	≤10 pC
增益	100dB
超高頻傳感器（UHF）	用于測量GIS中局部放電產生的超高頻信號
檢測頻率	300～1500MHz
HFCT（高頻電流互感器）	用于測量設備接地線中通過的局部放電信號
檢測波段	500kHz～30MHz
檢測靈敏度	-100dB/10pC
TEV傳感器	用于測量開關柜等高壓設備局部放電、定位
信號采集	電容式
檢測頻率	3～100MHz
測量范圍	-20～60dB/mV
聲電組合探測器	用于測量電纜接頭局部放電
超聲波傳感器	用于測量電纜接頭局部放電產生的超聲波信號
中心頻率	40kHz
靈敏度	≤10 pC
電信號傳感器	用于測量電纜接頭局部放電產生的電磁波信號
檢測頻帶	20k～1MHz
靈敏度	≤10 pC

引用標準

高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求 DL/T 593

3.6kV～～40.5kV 交流金屬封閉開關設備和控制設備 DL/T 404

3.6kV～～40.5kV 交流金屬封閉開關設備和控制設備 GB 3906

局部放電測量GB/T 7354

電力設備局部放電現場測量導則 DL/T 417

高電壓試驗技術 *部分：一般試驗要求 GB/T 16927.1

高電壓試驗技術 第二部分：測量系統 GB/T 16927.2

高電壓試驗技術 第3 部分: 現場試驗的定義及要求 GB/T 16927.3

各種高壓設備測量

變壓器測量

 1、超聲波法檢測原理

當變壓器內部產生放電信號時，除產生放電脈沖電流沿容性回路傳輸外，同時還會激發出機械波（超聲波）信號通過變壓器油向四周輻射傳播。雖然電力變壓器的結構較為復雜，但是變壓器的整個器身內充滿了變壓器油，而繞組、絕緣材料、支撐、夾件、引線等部件均浸在油中，由于變壓器油為超聲波的良好傳播媒介，這為在箱壁外側檢測局放產生的超聲信號提供了有力條件。所以，在變壓器的箱壁外側安放超聲波傳感器可以接收到內部較大的放電信號。

2、 脈沖電流法檢測原理(HFCT)

由電力變壓器的結構所決定，其繞組除匝間電容外還與鐵心之間存在幾百甚至幾千皮法的分布電容，同時繞組與油箱間也存在上百皮法的分布電容。當變壓器的繞組等主絕緣回路中發生局部放電時，其產生的高頻信號覆蓋了從幾十千赫茲到幾十兆赫茲，甚至到千兆赫茲，由于幾百皮法電容對于幾百千赫茲以上的高頻信號相當于通路，所以放電信號就會向所有與放電點有容性關系的回路中傳播，其中一條回路必然包括鐵心接地回路。所以在鐵心接地線上安裝高頻電流互感器可有效接收變壓器內放電信號。

開關柜測量

1、開關柜超聲波法檢測原理

局部放電現象存在多樣性特征，發生放電時，不僅輻射出電磁波信號，也會出現聲波發射現象，局部放電部分能量會以聲波的形式向周圍傳播。利用超聲波傳感器即可測試這些聲脈沖，從而也可反映局部放電的狀況。通過測試局部放電信號中聲波特征的方法稱為超聲波法。開關柜內部放電過程中會產生聲波。放電產生的聲波的頻譜很寬，可以從幾十赫茲到幾十兆赫茲，其中頻率低于20 kHz 的信號能夠被人耳聽到，而高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。

2、 地電波法檢測原理（開關柜）

當開關柜的對地絕緣部分發生局部放電時，高壓帶電導體對接地金屬殼之間就有少量電容性放電電量，這種電容性放電電量的特點是電量很小（幾兆分之一庫倫），持續時間很短（幾納秒）。由于放電點在開關柜內部，電磁波產生的電壓脈沖在金屬外殼內表面傳播，被金屬外殼所屏蔽。如果屏蔽層是連續的，則無法在外部檢測到放電信號。實際上，屏蔽層通常在金屬箱體的接縫處、氣體開關的絕緣襯墊、墊圈的連接處、電纜絕緣終端等部位因破損而導致不連續。當電壓脈沖通過這些不連續處時，將通過這些通道傳播出去，然后沿著金屬殼外表傳到大地，同時在開關柜的金屬箱體上產生一個暫態對地電壓（一般在幾十毫伏到幾伏，而且時間只能維持幾納秒），可以在運行中的開關柜金屬外箱殼上放置電容耦合式傳感器來檢測這個信號。

暫態對地電壓法檢測部位主要是母排（連接處、穿墻套管，支撐絕緣件等）、斷路器，CT、PT、電纜接頭等部件所對應到開關柜柜壁的位置，這些部件大部分位于開關柜前面板中部及下部，后面板上部、中部及下部、側面板的上部、中部及下部。開關柜暫態對地電壓法檢測部位可參考圖 5進行測試。

電纜及附件測量

1、聲電組合探測器檢測原理

電纜發生局部放電時產生超聲波和電磁波，并以故障點為中心向四周輻射，其中電磁波傳播速度遠大于超聲波，在距離故障點一定距離測量時，電磁波信號與超聲波信號有時間差，根據時間差計算放電位置，組合探測器利用這一原理，同時測量電磁波信號和超聲波信號，根據信號時間差計算當前故障點所處位置。

2、脈沖電流法檢測原理(HFCT) 

在電纜中，導線和金屬屏蔽之間由絕緣材料隔開形成分布電容，該電容只有幾百皮法，對高頻信號為良導體。因此，高頻的局放信號由分布電容對接地引線構成回路傳輸，在電纜接頭屏蔽接地線上安裝寬頻帶電流互感器（HFCT）可檢測到放電脈沖信號，并能夠確定局部放電的量值。

GIS測量

1、UHF檢測原理

UHF檢測法的下限頻率在300MHz以上，上限頻率在1000MHz或以上，因而可把電暈放電引起的干擾排除掉，其抗干擾性能是*的。UHF測量將UHF傳感器（超高頻傳感器）凹面部分緊貼在GIS盆式絕緣子上，有的GIS盆式絕緣子有屏蔽層，但是開有測量窗口，將UHF傳感器對準測量窗口，就能取出GIS內部放電信號。

GIS巡檢部位一般取GIS內部容易放電位置，例如斷路器、高壓套管下側等，母線可以間隔一段距離檢測一個點。

2、超聲波檢測原理

超聲波法就是在GIS外部安放傳感器，傳感器的靈敏范圍為20KHz-100KHz。用該方法可以檢測、識別和定位GIS中的故障，而不需要預先在GIS上安裝內部耦合器和傳感器。提高頻率可降低環境噪聲的影響，這種方法的靈敏度對于絕大多數常見故障是比較高的。對于移動中的顆粒，這個方法比傳統的局放測量法和UHF、VHF更*。對檢測來自位于絕緣子上的顆粒引起的放電時，這個方法還存在一些問題，由于在環氧樹脂絕緣中超聲波信號衰減很大，所以這種方法不能測量環氧樹脂絕緣中的缺陷（例如氣泡)。

使用超聲波測量法測量GIS局部放電時，需將超聲波傳感器探頭部分涂抹超聲耦合劑，然后將超聲波傳感器貼到GIS金屬外殼上，在測量期間不能震動傳感器，以免造成測量數據的不準確。

儀器操作

面板介紹

開機：將“電源開關”按下，電源指示燈（藍色）長亮，儀器啟動，進入WINDOWS界面，在桌面有SCJF-2H.EXE快捷方式，雙擊，根據操作指示進入測量界面。

關機：退出測量界面，關閉WINDOWS系統，然后按下“電源開關”，電源指示燈熄滅，完成關機。注：一定要關掉電源開關，否則會造成電池能量耗盡，影響下次使用。

充電：使用充電器，將充電插頭插入充電口，一次需7個小時。注：當電池耗盡時，需充電20分鐘可開機使用。

軟件操作說明

用戶可以根據自己的需求，利用系統軟件，為每次試驗建立試驗檔案，填寫檢測說明信息，保存檢測數據，以便將檢測數據與檢測信息對應起來。

當軟件*次啟動時，系統會出現“試驗設置”對話框，提醒用戶填寫試驗信息，同時可以對試驗列表進行查看和刪除某個試驗，當單擊試驗列表中某個試驗時，試驗信息區將顯示對應試驗信息。

如果你點擊取消按鈕，不建立自己的試驗檔案，系統軟件也可以快速建立默認數據庫quik_test.db3，保證完成試驗數據的存儲。

軟件會在硬盤D:TESTV2.Xtest中建立存儲目錄以保存數據，例如：

試驗名稱為：     TEST1

則 檢測數據存儲路徑為：D:TESTV2.0testtest1

所有的檢測原始數據都以二進制方式保存以節省存儲空間，所有的記錄數據都存儲在SQLite數據庫中，以備生成報告使用。

利用本系統進行檢測檢測數據都存儲在硬盤中，也可以導出到PC機進行備份。歷史數據可以被加載入系統進行追蹤分析。

試驗設置對話框：

當上述參數均設置完畢后，點擊開始試驗進行試驗。

系統軟件主窗口

系統狀態參數

當系統軟件啟動之后，狀態欄就會顯示當前系統狀態，如記錄存儲狀況、系統時間、運行狀況、觸發方式以及設備電池電量。

水平：當前窗口每格顯示時間長度；

豎直：

（1）當前操作通道選擇：如選擇“CH1”當前所有參數設置對象為1通道。

（2）通道打開/關閉：可將選種通道打開/關閉。

（3）通道供電選擇：標記該選項可對所選通道供電；

注：當外接有源傳感器時把“供電”對話框選中，未接有源傳感器的通道“供電”對話框選擇空白狀態；

（4） 通道量程設置：更改當前通道量程；

（5）校正參數設置：通過標準源校準儀器；

（6）校正按鈕：在儀器暫停情況下按下執行校正功能；

觸發：

觸發模式：提示當前觸發方式，從而保證系統根據觸發方式正確的使用。

觸發方式：可選擇自動觸發、單次觸發；

電池電量：提示當前電池剩余電量，當剩余電量小于5%時，系統會發出嘀嘀嘀嘀報警聲，提示用戶應連接適配器充電，或保存數據關閉系統，防止因電池沒電關機導致試驗數據丟失。

顯示界面：

顯示界面為獨立四通道顯示，可同時顯示波形、放電量值。

設置界面：

在主顯示窗口上方有一排設置選項

（1）退出功能鍵

退出按鍵，當實驗完畢時單擊此按鍵退出試驗界面

（2）單位轉換按鍵

顯示單位轉換功能，顯示單位在mV和dB之間轉換

（3）自動定位按鍵

自動定位功能

（4）暫停/開始按鍵

開始/暫停功能

（5）保存功能

錄波和保存圖片功能

（6）頻域分析功能

將當前所選通道時域波形轉換為頻域波形

（7）屏幕鍵盤

調取軟件盤

（8）三維圖顯示功能

N-Q-φ三維圖

4. 局部放電檢測儀配置

該設備配置主機可共用不同傳感器可測量不同設備，不同傳感器使用方法不同，其主要區別是是否需要供電，區別如下表：

 

序號	巡檢設備名稱	所需傳感器	是否供電	備注
1	變壓器	超聲波傳感器	供電	接觸式
		寬頻帶電流互感器	不供
2	開關柜	TEV傳感器	供電
		超聲波傳感器	供電	非接觸式
3	電纜頭	聲電組合探測器	供電
4	GIS	超聲波傳感器	供電	接觸式
		UHF傳感器	供電

1、概述

該局部放電在線監測系統是我公司總結幾十年局放檢測經驗，運用技術手段實現的高性能數字化局部放電在線監測系統。該裝置采用高精度采集卡進行A/D轉換，可實現被監測高壓設備的實時數據監測與統計分析功能。

該系統采用多種抗干擾措施，能夠有效的去除現場環境中的干擾，準確提取局部放電信號，判斷設備運行狀況；通過以太網把放電量值、報警事件等監測數據定期上傳到遠方的數據中心服務器，利用數據中心服務器上運行的后臺軟件可獲取現場的監測數據并進行統計與分析，與此同時數據中心服務器還可以遠程登錄現場監測單元，觀測實時波形，對設備的絕緣狀態進行更加系統的評估。

數據中心的服務器程序運行于固定IP地址的計算機上，可同時監測多個設備，并實時顯示每一個登入設備的放電信號，能根據參數設定，定期保存已登入的監測設備從現場傳來的數據，以便日后隨時查閱分析。

2、原理

該局部放電在線監測系統由局放傳感器、現場監測單元、遠程監控計算機以及局部放電監測軟件組成。

3、各組成單元

3.1 局放傳感器

局放傳感器可以是接觸式超聲波傳感器、非接觸式超聲波傳感器、TEV傳感器、特高頻傳感器及寬頻帶電流互感器,通過50Ω同軸電纜將信號傳遞到在線監測單元。

3.2 現場監測單元

接收前端傳感器的各種局部放電模擬信號，對多路信號進行信號調理、噪聲去除、A/D轉換、干擾處理、數據處理、放電量顯示、超標報警，并將實時數據通過以太網上傳至后臺。

3.3 后臺監測計算機

通過網絡遠程連接服務器，實現后臺監測計算機的所有功能，根據現場各監測系統送來的信號建立故障監測數據庫，并顯示各現場監測系統監測到的局放強度變化趨勢及超標報警等信息。

4、現場監測單元技術性能指標

通道數	2/4個電信號接口（可擴展）
采樣率	大200MGa/s
采樣精度	12bit
量程范圍	0.01mV～20V/100dB
頻帶范圍	10kHz-100MHz
本量程非線性誤差	5%
電源模式	220V AC
顯示
顯示屏	6.5寸 TFT真彩色觸摸液晶顯示屏
分辨率	640×480
操作	外接USB鼠標鍵盤操作
存儲
物理存儲	4GB
硬盤	32G固態硬盤 用于存儲試驗記錄及試驗數據
接口
USB*2	可外接鼠標鍵盤，以及外接移動存儲設備
電信號接口	2/4路BNC接口，用于信號輸入
網口*1	用于連接網絡
通用說明
CPU	主頻1.6GHz
系統	WIN7
使用環境溫度	-20℃至60℃
存儲環境溫度	-20℃至45℃

5、后臺軟件功能特點

●軟件系統以Win7為平臺，640*480的屏幕分辨率。

可分析顯示各監測設備的實時放電波形等。

可遠程顯示各監測設備的放電量。

放電量歷史趨勢圖等數據可連續自動保存，并可隨時查看統計與分析。

各種監測數據指標超出警戒值時，可自動給出報警提示。

6、現場監測單元軟件相關操作說明

6.1實時波形操作

1、當系統軟件啟動之后，首先進入的是實時波形顯示界面，該界面為獨立四通道或兩通道顯示，可同時顯示波形、放電量值。如下圖所示：

 

2、狀態欄顯示當前系統狀態，如記錄存儲狀況、系統時間、運行狀況、觸發方式以及設備電池電量。

水平：當前窗口每格顯示時間長度；

豎直：

（1）當前操作通道選擇：如選擇“CH1”當前所有參數設置對象為1通道。

（2）通道打開/關閉：可將選種通道打開/關閉。

（3）通道供電選擇：標記該選項可對所選通道供電；注：當外接有源傳感器時把“供電”對話框選中，其余通道“供電”對話框選擇空白狀態；

（4） 通道量程設置：更改當前通道量程；

（5）校正參數設置：通過標準源校準儀器；

（6）校正按鈕：在儀器暫停情況下按下執行校正功能；

觸發：

觸發模式：提示當前觸發方式，從而保證系統根據觸發方式正確的使用。

觸發方式：可選擇自動觸發、單次觸發；

3、設置界面：

在主顯示窗口上方有一排設置選項

（1）退出功能鍵

退出按鍵，當實驗完畢時單擊此按鍵退出試驗界面

（2）單位轉換按鍵

顯示單位轉換功能，顯示單位在mV和dB之間轉換

（3）自動定位按鍵

自動定位功能

（4）暫停/開始按鍵

開始/暫停功能

（5）保存功能

錄波和保存圖片功能

（6）頻域分析功能

將當前所選通道時域波形轉換為頻域波形

（7）屏幕鍵盤

調取軟件盤

（8）三維圖顯示功能

6.2 趨勢圖操作

1、在主控室電腦上雙擊圖標打開軟件進入趨勢圖界面，或者在現場機器的軟件上點擊下圖界面上紅框內的按鈕進入趨勢圖界面。

 

2、趨勢圖界面如下圖所示：

其中下方的報警信息會顯示近10條報警記錄。

6.3趨勢圖相關設置操作

1、數據導入導出

點擊菜單中的“數據”按鈕有如下選項，其中“導出”可將本機的趨勢圖數據庫文件導出到文件夾，“導入”命令可以將現場的監測單元趨勢圖數據庫文件導入到本機中。

2、參數設置

點擊菜單中的“設置”選項或者在趨勢圖上單擊鼠標右鍵可以彈出如下設置界面：

通過該窗口可以對趨勢圖的站點名稱、記錄時間間隔、量程、顯示的通道數、報警閾值、報警延遲時間、趨勢圖顯示時間段設定等參數進行設定。其中，趨勢圖顯示時段有如下選項：

除*個和后一個選項外其余選項為回顧以當前天的23:59:59時刻作為趨勢圖回顧的結束時間向前推一天、一星期、一個月內的數據。

3、報警詳細信息顯示

點擊菜單中的命令或者雙擊界面下方的報警信息可以打開報警列表窗口顯示所有報警信息，如下圖：

 

4、現場監測單元實時波形查看

當我們發現趨勢圖有異常時，可以通過調某個現場監測單元的實時波形圖來進一步進行分析。在趨勢圖界面，點擊菜單中的命令，就可以連接現場機器觀察實時波形并進行控制。

5、程序退出

點擊菜單中的命令可以退出程序，但需要輸入密碼，如下圖：

勾選“重設”選項可以重新設置密碼，如下圖：

點擊菜單中的命令可以調出系統鍵盤進行密碼輸入操作。

6.3軟件注冊

該在線監測軟件分為試用版和*版兩個版本。

標題欄上的提示了當前版本信息，可以通過點擊菜單中的按鈕進行注冊，如下圖所示：

向廠家可以獲取試用版本以及*版本的注冊碼。其中試用版本可以試用三個月，*版本無時間限制。如果不注冊軟件將不能正常使用。

7、后臺監測軟件相關操作說明

7.1主界面

在控制室電腦上運行的監測軟件啟動后界面如下圖所示：

軟件界面分為如下幾個部分：

系統運行狀態信息

該區域顯示當前軟件運行狀態及系統時間。

系統菜單欄

該區域可以進行系統相關設置操作。

監測站點列表

該區域顯示當前監測站點及傳感器信息，并可以通過勾選控制趨勢圖顯示方式，通過右鍵彈出菜單添加刪除監測站點，并可以設置趨勢圖的顯示效果。

監測數據（趨勢圖/列表）顯示區域

該區域通過趨勢圖的形式，或者通過列表的形式顯示監測數據。

報警信息列表

該區域顯示近的報警信息。

監測控制區域

該區域可以控制監測數據的顯示方式、時間段，并可以連接到現場機器進行進一步設置。

7.2系統設置

點擊菜單欄彈出如下對話框可設置監測程序主動更新的時間間隔：

7.3站點管理

在監測站點列表中點擊鼠標右鍵，根據彈出菜單可以添加或者刪除監測站點，如下圖所示：

如果選擇【添加】則會彈出如下對話框站點ip地址，可以在【設置屬性】選項中對站點ip地址進行修改：

 

在傳感器上點擊右鍵可以通過選擇【設置屬性】選項設置傳感器趨勢圖的顯示顏色：

列表區域左側的勾選框可以選擇是否顯示該站點或特定傳感器的監測數據。

7.4監測過程及控制

點擊菜單欄【監測控制】選項可以運行或者停止監測，并可以退出程序。

監測過程中可通過監測控制區域設置顯示方式及時間段。

點擊可以切換監測數據以趨勢圖或者列表形式顯示：

 

點擊可以在趨勢圖顯示方式中重點描繪出數據點，對比效果如下圖：

如果勾選【查看時間段內數據】則會顯示時間段內數據，否則顯示的監測數據為當前系統時間所在日期的0點到23點59分59秒內的數據。

點擊彈出如下窗口：

選擇ip地址則可以連接該地址的設備進行遠程控制：

7.5數據備份

點擊菜單欄的彈出如下窗口：

點擊確定之后可以將監測數據備份到路徑。