基于傳感信號響應(yīng)的電容型驗電器電壓智能檢測方法

張 淵

（國網(wǎng)湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

0 引 言

驗電器在檢測導(dǎo)線和電氣設(shè)備的帶電情況時發(fā)揮著重要作用，電力檢修現(xiàn)場工作人員的人身安全與驗電器的性能直接相關(guān)[1]。分析現(xiàn)階段驗電器的情況發(fā)現(xiàn)，接觸式電容型驗電器是使用較多的類型之一[2]。在應(yīng)用過程中，根據(jù)驗電器檢測到的雜散電容和電流判斷被測設(shè)備是否存在電壓。有研究人員對35 kV 電容型驗電器工作原理及電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，然后通過電子電路仿真軟件和多物理場仿真軟件構(gòu)建仿真模型，設(shè)計電容型驗電器啟動電壓試驗，實現(xiàn)對電容型驗電器電壓的檢測[3]。還有研究人員根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，設(shè)計了一種非接觸式的驗電器，能快速安全可靠地對線路進(jìn)行驗電，并通過試驗對該驗電器電壓參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的測試，可滿足實際應(yīng)用需求[4]。需要注意的是，電容型驗電器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)點，為了最大限度保障接觸網(wǎng)檢修作業(yè)驗電操作的安全性，結(jié)合不同驗電位置的實際配電情況，對驗電器的具體電壓參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)檢測極為必要。為此，文章提出基于傳感信號響應(yīng)的電容型驗電器電壓智能檢測方法，通過對比測試，分析設(shè)計驗電器電壓智能檢測方法的應(yīng)用性能。

1 電容型驗電器電壓智能檢測方法設(shè)計

1.1 基于傳感器的電容型驗電器狀態(tài)信號采集

文章將SL-AV81-5N 端子輸入型單相交流電壓聲頻傳感器作為具體的執(zhí)行裝置[5]。對于被測電容型驗電器的交流電壓信號，SL-AV81-5N 通過高精度采集器件進(jìn)行信號聲頻數(shù)據(jù)采集。為了保障可靠性和完整性，文章設(shè)計的運(yùn)行參數(shù)如表1 所示。

表1 SL-AV81-5N 運(yùn)行參數(shù)設(shè)置

借助SL-AV81-5N 運(yùn)行參數(shù)實現(xiàn)了信號聲頻數(shù)據(jù)的采集，傳感器的電容型驗電器狀態(tài)信號的采集流程如圖1 所示。

圖1 傳感器的電容型驗電器狀態(tài)信號采集流程

1.2 基于傳感信號響應(yīng)的驗電器電壓檢測

文章對驗電器電壓的檢測是根據(jù)傳感信號的響應(yīng)情況實現(xiàn)的。對于SL-AV81-5N 采集的待檢測電容型驗電器狀態(tài)信號而言，受頻段信號強(qiáng)弱情況的影響，對應(yīng)的信號響應(yīng)狀態(tài)也不同。

當(dāng)待檢測電容型驗電器輸出的頻段信號表現(xiàn)出較弱的特征時，SL-AV81-5N 信號響應(yīng)強(qiáng)度與距離為恒相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)穩(wěn)定不變；當(dāng)待檢測電容型驗電器輸出的頻段信號表現(xiàn)出較強(qiáng)的特征時，SLAV81-5N 信號響應(yīng)強(qiáng)度與距離之間的關(guān)系為非穩(wěn)態(tài)的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)不唯一。文章結(jié)合電容型驗電器的工作原理，分析上述2 種情況下的驗電器電壓。當(dāng)待檢測電容型驗電器輸出的頻段信號表現(xiàn)出較弱的特征時，對應(yīng)的電壓參數(shù)計算方式表示為

式中：σa和σb分別為SL-AV81-5N 信號響應(yīng)的2 個同位點頻段信號的密度分布情況；ε為SL-AV81-5N介質(zhì)的介電常數(shù)。

當(dāng)待檢測電容型驗電器輸出的頻段信號表現(xiàn)出較強(qiáng)的特征時，對應(yīng)的電壓參數(shù)計算方式表示為

式中：τa和τb分別為SL-AV81-5N 信號響應(yīng)的2 個同位面的頻段信號密度參數(shù)；r為SL-AV81-5N 與待檢測電容型驗電器之間的距離。

2 應(yīng)用測試

2.1 測試環(huán)境設(shè)置

為驗證本文所提方法的應(yīng)用性能，將文獻(xiàn)[3]提出的電容型驗電器啟動電壓測試方法和文獻(xiàn)[4]提出的非接觸式驗電器電壓檢驗方法作為對比方法，以某回轉(zhuǎn)式高壓驗電器作為測試裝置，開展對比測試。測試驗電器的基本參數(shù)信息如表2 所示。

表2 測試驗電器的基本參數(shù)信息

利用測試電容型驗電器進(jìn)行電力設(shè)備狀態(tài)檢測前，以待測設(shè)備（線路）的電壓等級情況為基礎(chǔ)，將絕緣棒拉伸至規(guī)定長度。完成上述工作后，將電氣試驗合格的高壓驗電器投入實際應(yīng)用。按照相關(guān)電業(yè)工作規(guī)程的安全要求與規(guī)定，應(yīng)用過程中需保持測試驗電器與臨近導(dǎo)體或接地體之間存在安全距離。

2.2 測試結(jié)果與分析

采用不同方法開展測試，分析不同頻率下的電壓檢測精準(zhǔn)度，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果如表3 所示。

結(jié)合表3 發(fā)現(xiàn)，隨著驗電器運(yùn)行頻率的改變，驗電器電壓的檢測精準(zhǔn)度也出現(xiàn)了發(fā)展變化。在文獻(xiàn)[3]方法的測試結(jié)果中，當(dāng)驗電器的運(yùn)行頻率在60 Hz 以內(nèi)時，檢測精準(zhǔn)度整體不斷下降，但穩(wěn)定在0.90 以上；當(dāng)驗電器的運(yùn)行頻率在60 Hz 以上時，檢測精準(zhǔn)度下降幅度明顯增大，最小值僅為0.853 0。在文獻(xiàn)[4]方法的測試結(jié)果中，檢測精準(zhǔn)度隨著驗電器運(yùn)行頻率增加穩(wěn)定下降，測試結(jié)果中最小檢測精準(zhǔn)達(dá)到了0.9 以上，但結(jié)合其發(fā)展特點判斷，當(dāng)驗電器運(yùn)行頻率增加到一定程度，對應(yīng)的電壓檢測精準(zhǔn)度也下降至0.9 以下。而在本文設(shè)計方法的測試結(jié)果中，驗電器電壓的檢測精準(zhǔn)度并未受到驗電器運(yùn)行頻率的影響，始終穩(wěn)定在0.95 以上，明顯優(yōu)于其他2 種方法。

3 結(jié) 論

為了最大限度降低由于驗電器導(dǎo)致的電力設(shè)備狀態(tài)檢測結(jié)果異常問題，文章提出基于傳感信號響應(yīng)的電容型驗電器電壓智能檢測方法。在檢測過程中充分利用傳感器在信號感知方面的靈敏性，綜合分析傳感信號響應(yīng)情況，實現(xiàn)對驗電器電壓的精準(zhǔn)檢測。借助本文設(shè)計的檢測方法，希望能夠為實際的電容型驗電器使用提供幫助。