超声波传感器在线监测系统开关柜在供配电系统中占据着

开关柜在供配电系统中占据着十分重要的地位，其运行可靠性直接影响供电系统的安全性。开关柜在运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其绝缘介质不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障，引起局部乃至大面积停电，造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。

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上海希熙信息科技自主研发的XXPD-Z200开关柜在线监测系统能够长期运行，实时监测开关柜在运行过程中的局部放电情况，可以及时对其绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为其正常运行提供必要的指导数据，提高开关柜运行的可靠性、安全性和有效性。
1技术原理
1.1超声波局放检测原理
在局部放电发生时，放电区域内分子间会剧烈撞击，同时介质由于放电发热而瞬间体积发生改变，这些因素都会在宏观上产生脉冲压力波，超声波就是其中频率大于20kHz的声波分量。此时，局部放电源可看作点脉冲声源，声波以球面波的形式向四周传播，遵循机械波的传播规律，在不同介质中传播速度不同，且介质交界处会产生反射和折射现象。在电缆终端外部安装超声波传感器，可接收放电产生的超声波信号，然后经一系列的处理，就可得到代表设备局放信息的特征量。

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1.2暂态地电压局放检测原理
开关柜的局部放电在线测试起源于20世纪80年代的英国。当开关柜内部局部放电发生的时候，电磁波向放电两端传输。因为集肤效应的影响，在金属内部的传输电压不能从外部直接探测到。但是，在金属外壳的一个开口处，电磁波可以传到外部空间。波上升沿在金属外壳的表面产生一个暂态的地电压。因此这项技术被称作暂态地电压（地电波），这个瞬态电压的上升时间是纳秒级的，峰值从毫伏级到伏级不等。暂态地电压的量值是放电峰值和传播路径的函数。传播途径的衰减自身是开关内部结构和开口大小的函数。暂态地电压通过开关接地金属外壳上的电容耦合传感器来测量。
【超声波传感器在线监测系统】

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2系统结构
2.1整体结构
开关柜局部放电在线监测模块主要由：暂态地电压传感器/超声波传感器、智能监测终端、局放监测主机以及监控数据平台等部分组成，整个系统的构成如下图所示。

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智能监测终端可适配多种传感器包括UHF（特高频）、TEV、HFCT、AE等，传感器接收到的局部放电脉冲信号直接以最短的距离进入检波模块完成对数检波后，进入采集卡就地数字化。放电脉冲的包络波形经过调理输入到采集卡的高速ADC ，输出的连续数字信号流经过FPGA进行实时的特征提取，获得放电脉冲的脉冲数据流。装置内集成统计算法，将脉冲数据流直接计算为参数数据如局放幅值、脉冲数和PRPD矩阵数据，可通过网线进行数据传输。通过无线或有线通讯网络组合成整站监测网络，构成分布式监测系统。
2.2系统组成
2.2.1传感器
超声波传感器内置固定采用螺丝固定，用于检测开关柜内部产生的局放超声波信号，判断开关柜内部的元器件是否存在局放现象，从而评估开关柜的绝缘状况。每个开关柜配置一个超声波传感器。暂态地电压和超声波传感器单独安装，参考开关柜照明灯安装方法，在电缆仓室设计一个L形的小门，一面专门用来安装传感器，另一面当作安全防护。若传感器有问题只需打开安装传感器的小门就可以进行维护等，不用进行开关柜停电，安全挡板可以防止身体部位勿伸入到开关体内部。传感器与智能监测终端采用连接电缆连接。连接电缆利用开关柜内部二次电缆槽走线及固定，不影响开关柜正常运行。如下图：