关键词：开关柜；带电检测；现场综合应用
中图分类号：TM591 文献标识码：A
1 引言
为解决封闭式开关柜无法进行带电检测的缺陷，提出了一种非接触式的测量方法，它在红外测温技术的基础上，为开关柜加装了透视窗口。虽然一定程度上解决了带电检测温的问题，但其改变了开关柜本身结构，安全性能大大降低。测温节点均采用特殊结构设计的传感器，通过无线传输测温数据的方式实现带电检测，相较于传统测量方式布线简单、易于安装维护，然而开关柜内较强的电磁干扰以及接触式测量方法固有缺陷制约其实际应用效果。
2 开关柜局部放电检测技术
2.1 紫外线检测技术
如果在外缘局部放电的情况下，受到击穿因素的影响，放电点周围的气体就会产生电离。客观角度来讲，气体种类同放射光波的频率之间就会存在密切的关联，当产生电离之后，也会同时产生氮离子，而其发射的光谱，就会落于紫外光波段。与此同时，通过特殊一起的借用，还可以充分接收到紫外信号，通过可见光图像的叠加处理以及成像处理方法的应用，就可以充分明确出电晕的位置以及强度。通常来讲，紫外检测技术属于辅助性的带电检测技术，可以同其他检测技术方法进行配合使用，从而更好地寻找出局部放电信号，明确出放电点的放电部位以及放电程度。
2.2 超声波检测技术
此种检测技术，主要就是通过借助超声波传感器设备，对超声波信号进行有效采集，然后明确出局部放电的位置以及局部放电大小，并且需要将其中的超声波信号频率范围维持在规定的标准范围内。但是，客观角度来讲，超声波信号并不会受到电气的干扰，主要就是由于其属于机械振动波，所以，可以通过对时差法以及幅值法的应用，明确出信号源所在的位置。
2.3 特高频检测的应用
在对开关柜进行检测的过程中，特高频检测方法的应用，很大程度上会意识到开关柜可能会存在放电信号。基于此，就需要对特高频信号图谱进行科学合理的回执，从而使得所有检测开关柜后所获取到的特高频信号得到直观的展现。客观角度来看，PRPS谱图的两种信号属于标准信号的类型，大概会维持在270°以及90°的范围内，具有较强的工频相关性，代表着此类的放电信号很可能为悬浮信号。与此同时，313开关柜前柜门同后柜门处的信号，最大的幅值分别为63dB以及64dB，但是301开关柜后柜门的信号最大幅值却为63dB，因此，可以看出各个柜门观察窗之间的特高频信号，从幅值的角度来看，并不具备明显的差异性，并不能够通过幅值法对信号源的位置进行确定。如果想要更加准确地寻找出疑似放电点的位置，那么就可以充分借助时差定位法对开关柜进行检测。经过相关研究分析，可以得出放电信号属于不对称的悬浮放电，能够从不同的方位对其进行准确的定位，最终得出疑似放电点的位置。
3 局部放电检测
3.1 试验步骤
在真型开关柜中模拟局部放电缺陷，测量各种检测方法下的环境信号。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然后从0开始加压一直到出现局部放电，利用脉冲电流法、超声波检测法、暂态地电压检测法、特高频检测法分别进行局放检测，收集检测数据和典型图谱，继续施加电压，获取各种带电检测信号与视在放电量关系，所加电压最高不超过12kV。将脉冲电流法下的局部放电视在放电量作为带电检测方法信号值对应标准，视在放电量PC值越大代表放电强度越大，超声波检测法判断依据包括信号幅值和典型图谱，暂态地电压检测法判断依据是信号幅值，特高频检测法判断依据是典型放电图谱。
3.2 机械臂设计
为了确保开关柜前板和后板各个位置均包含放电检测点，首先需要深入分析机械臂工作空间和结构，在不分析其与开关柜的垂直运行情况下，可以有效简化开关柜二维模型。为了确保机械臂末端能够达到区域各点，将机械臂设计为两个旋转自由度，并且将下半臂旋转中心设置在开关柜中心处，将旋转关节长度控制在合理范围内。检测传感器可以柔性连接于机械臂末端，在定位时传感器表面需要与开关柜表面平行，利用柔性连接装置纠正机器人定位偏差。此次设计开发的机器人共有五个自由度，在机器人本体工控机上执行机械臂运动学求解和轨迹算法，并且采用Ｃ＋＋开发语言，所有设计的五个自由度存在冗余情况，相应增加了求解运行学逆解难度。为了有效处理好以上问题，需要忽略升降关节，建立四个关节运动学模型。在规划机械臂运动时，首先需要对升降关节传感器能否到达指定位置进行估算。
3.3 磁导航和无线射频定位
为了获得机器人运行期间偏离磁导航路径的横向位置偏差和导航路径姿态偏差，需要将多个磁传感器安装在机器人前部。多个磁传感器采用等距排列方式，通过对单个传感器信号进行判断，来标定机器人横向位置偏差。无线射频识别电子标签能够实现机器人定位，在磁导航轨迹一侧设置电子标签，以每个电子标签包含的字符串作为标识，在配置文件中可以绑定开关柜信息和标识。机器人利用读卡机识别到无线射频标识之后，可以从配置文件中获取开关柜位置，这样就能够确保机器人停靠位置的准确性。
3.4 开关柜局部检测机器人的应用测试
采用人工检测方法检测开关柜局部放电故障时，检测人员需要手持检测设备完成整个工作，在检测之前需要对设备进行校正处理，并且做好各项防护准备。在实际检测期间还需要注意大体粗略检测和局部细致检测，这样才能够检测出局部放电问题。由于传统检测方法过度依赖于检测人员的经验和技术水平，检测结果存在较大误差，且检测消耗时间比较长，无法满足经济性和实用性检测需求。使用检测机器人检测方法能够有效解决以上问题，在完成机器人开发之后进行试点运行，试点开关柜室共有开关柜20个。磁导航路径使用导航磁条并将其布设为闭合矩形，在右侧路径设置充电位置。导航路径内侧约8cm处设置无线射频识别停靠标识，并且设置多个检测停靠点，充电点和转弯点。将特高频检测点，超声波扫描轨迹和地点波检测点设置在开关柜上。每天分两次布置检测任务，将机器人行走速度控制在30cm/s，完成检测之后，机器人返回到充电位置充电。所有开关柜检测内容和检测位置相同，因此在运行期间需要优化机器人检测流程。在测试之后，发现机器人检测开关柜的时间为4min/台，完成所有检测任务共花费2h。
4 结束语
综上所，在对开关柜进行放电检测过程中采用的手段相对较多，通过对不同检测方式的有效结合，电气设备的检测手段也发生了变化，此种情况主要体现在局部放电检测方面。这样在很大程度上发现电气设备中存在哪些绝缘的缺陷问题，并且能够快速及时地消除其中存在的设备缺陷，有效避免电气设备发生安全隐患的情况。
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论文作者:王云涛
论文发表刊物:《中国电业》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/18
标签：开关柜论文; 信号论文; 机器人论文; 局部论文; 位置论文; 检测技术论文; 超声波论文; 《中国电业》2019年第14期论文;