陈德
国网泉州供电公司 福建泉州，362700
摘要：局部放电是指因绝缘系统电场分布不均，导致绝缘材料在电场作用下在局部区域中产生未贯穿绝缘材料的放电。电力设备的局部放电是绝缘材料劣化的征兆，如果不及时采取措施，可能造成大规模的的电力事故。为了预防此类事故的发生，针对电力设备局部放电检测的问题，本文结合传统的超声波检测法与紫外光检测法，提出一种声光联合的检测方法，并基于该方法研究并实现了一套可以正常使用的装置，以供参考。
关键词：局部放电；声光联合检测装置；电力设备
1系统检测原理及方法
绝缘材料中产生局部放电的原因多种多样，绝缘材料中混入杂质致纯度不足；制造工艺中出现问题产生了气泡、裂隙等等，但究其根本都是这些因素引起了电场强度分布不均，使得局部能量在极短的时间内释放。整个过程伴随电脉冲、电磁辐射、超声波、紫外光以及各种化学生成物的产生本文设计的声光联合检测装置，针对局部放电过程中所产生的超声波与紫外光，采用超声波检测法与紫外光检测法相结合的方式，对局部放电进行检测。结合的原因主要包括以下两个方面：
（1）这两种方法均具有强抗干扰能力与非接触的检测方式。本文所研究的发生局部放电的电力设备诸如变电站、高压电缆等，都运行在强电磁干扰环境下，在这样环境下局放信号提取困难。因此局部放电的检测应以抗干扰为首要目标。而超声、紫外传感两种非电气检测技术均具有很高的抗干扰能力，结合两种方法,能够保证在强电磁干扰环境下，也能够有效地检测电力设备的局部放电；另外，二者都是采用非接触式的检测方式，与电力设备维持一定的距离，检测过程简单、安全。
（2）这两种方法能够实现在检测距离与局放信息上的优势互补。超声波内含有丰富的局放信息，可以进一步进行深入挖掘，从而更有利于故障的判断。但是超声波在空气衰减大，因此超声波检测法的检测距离较近；相反地，紫外光检测法的检测距离较远，但是紫外光检测法所包含的局放信息较少，基本只能对局部放电起到定性的判断，无法定量。因此，结合超声波检测法，能够实现二者在检测距离与局放信息上的优势互补。针对电力设备的局部放电，声光联合检测的方法不仅能够结合两种方法的优势，同步提升局放近距离的检测精度与远距离的探测灵敏度，而且该方法具有很强的抗干扰能力与简单安全的检测方式。具有很强的有效性与实用性，可以在电力系统大规模推广。
2声光联合检测装置设计与实现
2.1系统硬件设计方案
本装置硬件部分总体设计方案如图1所示，主要由传感探头和解调主机两部分组成。本装置利用声光集成传感器探头中的超声传感器和紫外传感器同步实时采集局放产生的超声波与紫外光信号，工作流程：当电力设备接头处发生局部放电时，超声传感器接收空气中的超声波，通过换能转化为同频率的电压信号；紫外传感器接收空气中的紫外光信号，转化为电脉冲信号。而后传感信号由传感探头输入到解调主机，由信号调理与采集电路进行信号的调理与采集。采集后的超声和紫外两路数字电信号被传输至STM32主控模块，由STM32主控模块进行信号处理，得到局放有无及局放强度等信息，在显示屏输出相关信息，进行局放预警，完成整个局部放电检测过程。声光信号的波形、局放时间、强度等信号相关数据同步保存在SD卡内，可供随时查看与后续局部放电分析。
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3.2声光集成传感探头设计与制作
该声光集成传感探头设计包括三部分，即内部元件、外壳设计以及数据传输设计。内部元件即超声传感器、紫外传感器及其驱动电路；外壳用于固定内部元件并便于手持；数据传输设计即设计数据连接线，它为探头供电，并将传感数据传输至解调主机。
3.3信号调理与采集模块
信号调理模块主要分为超声信号调理与采集模块与紫外信号调理与采集模块。分别为原始超声信号与原始紫外信号提供信号必要的调理，方便主控模块进行信号采集与信号处理。超声信号调理与采集模块主要分为放大模块与模数转换模块。原始超声信号经由放大模块放大电压后，再经模数转换模块进行转化，由模拟信号转化为数字信号。以SPI通信的方式向主模块传输。由此完成整个超声信号的调理与采集。紫外信号调理模块则为集电极输出的紫外信号提供一个上拉电压，使得紫外信号成为标准的方波信号，方便后续采集与处理。
3.4引入大数据技术，构建管理信息库
目前大数据技术已经大量开始使用，并且使用的成果也取得很大进步，因此处理电力设备检验管理工作中伴随的问题，可以充分考虑建立的管理系统。汇总并上传国家以及各个地区等建材检验机构的数据信息，将这些信息上传工作常态化以及动态化等，有效将目前电力设备检验行业的数据空白状况处理掉，并且为有关监理部门的识别以及比较电力设备检验结果有关数据提供更加科学合理的信息支持，为建设工程项目有关单位提供必要的参考价值。在检验机构的实验室内开展建材检验工作，其满足施工现场对进场设备进行随机抽样检查，使建材检验机构的检验结果能够真正对工程项目的质量负责，对进入施工现场的设备质量负责，真真切切的反映出进场设备的质量水平以及性能特征。
结束语
本文针对电力设备局部放电检测的问题，结合传统的超声波检测法与紫外光检测法，创新性地采用声光联合检测的方式进行检测，提出了相关的方法并实现了一套可以正常使用的装置。经实测，该装置能够完成10m以内的电力设备局部放电的检测，并且对局部放电的强度进行初步分级，具有很高的有效性与实用性，具备在电力系统大规模推广的前景。
参考文献
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