基于特高频检测法的开关柜室局部放电故障巡检系统研究

【摘要】：开关柜是电力系统中起开断、隔离、灭弧作用的重要设备,其安全稳定对电网有着重要意义。开关柜主要故障有绝缘放电、拒动误动、过热等,其中局部放电问题既是导致开关柜故障的重要原因,又是典型征兆。因此,对开关柜局部放电信号进行多次、准确的测量可以提前判断开关柜绝缘状况,保障开关柜运行安全。目前对于开关柜局部放电故障的检测越来越趋于常态化,若一直以人工检测为主要方式,需要投入大量的人力与资源,因此巡检机器人的运用越来越多。但目前巡检机器人所检测的内容主要以光线、温度、声音、气体等为主,对于局部放电的检测还较少。本文基于特高频检测方法设计了开关柜室局部放电故障巡检系统,具体研究内容与研究成果如下:首先,介绍了研究开关柜局部放电巡检技术的意义与背景,同时分析巡检机器人与局部放电检测技术相关工作,然后对本文研究内容思路与结构安排做了说明。其次,根据天线接收相关理论与对数周期天线结构原理,设计局部放电特高频传感器。建立其仿真模型,设置相关激励与边界条件,通过分析不同结构参数下的仿真结果,优化对数周期天线。第三,设计开关柜局部放电车载检测板。由于传感器采集到的信号频率较高,难以直接采样,利用检波单元对信号进行包络处理,得到变化相对缓和的包络信号,可以有效较低采样压力。并根据各元件的参数及频率特性设计了滤波、放大、采集传输环节,采用特高频传感器对检测板进行测试,验证了检测方案的可行性。第四,研究局部放电信号识别方法。由于上传的局部放电信号还过于繁杂,难以直接进行识别,而不同类型的局部放电数据在整体上有着很大区别。因此将回传的幅值相位信号,计算统计为反应信号分布特征的三种图谱,从这三种图谱中提取特征,通过BP神经网络与遗传算法优化的BP神经网络进行识别,以具体数据分析系统的识别效果。最后,研究ROS系统下巡检机器人的建图与路径规划,并对整个系统进行装机,利用TTL转USB使ROS系统与检测板通信,到达检测地点时控制检测板的开启。在不同环境下验证导航系统的有效性与稳定性,并在实际的开关柜室中验证系统的巡检性能。综上所述,本文基于局部放电特高频检测技术设计了开关柜室局部放电巡检系统,为局部放电巡检机器人技术领域提供了一定参考。