基于传感信号响应的电容型验电器电压智能检测方法

2023-11-27张渊

通信电源技术 2023年18期

张渊

（国网湖州供电公司，浙江湖州 313000）

0 引言

验电器在检测导线和电气设备的带电情况时发挥着重要作用，电力检修现场工作人员的人身安全与验电器的性能直接相关[1]。分析现阶段验电器的情况发现，接触式电容型验电器是使用较多的类型之一[2]。在应用过程中，根据验电器检测到的杂散电容和电流判断被测设备是否存在电压。有研究人员对35 kV 电容型验电器工作原理及电路结构进行分析，然后通过电子电路仿真软件和多物理场仿真软件构建仿真模型，设计电容型验电器启动电压试验，实现对电容型验电器电压的检测[3]。还有研究人员根据电磁感应的原理，设计了一种非接触式的验电器，能快速安全可靠地对线路进行验电，并通过试验对该验电器电压参数进行精准的测试，可满足实际应用需求[4]。需要注意的是，电容型验电器具有结构简单、成本低廉的优点，为了最大限度保障接触网检修作业验电操作的安全性，结合不同验电位置的实际配电情况，对验电器的具体电压参数进行精准检测极为必要。为此，文章提出基于传感信号响应的电容型验电器电压智能检测方法，通过对比测试，分析设计验电器电压智能检测方法的应用性能。

1 电容型验电器电压智能检测方法设计

1.1 基于传感器的电容型验电器状态信号采集

文章将SL-AV81-5N 端子输入型单相交流电压声频传感器作为具体的执行装置[5]。对于被测电容型验电器的交流电压信号，SL-AV81-5N 通过高精度采集器件进行信号声频数据采集。为了保障可靠性和完整性，文章设计的运行参数如表1 所示。

表1 SL-AV81-5N 运行参数设置

借助SL-AV81-5N 运行参数实现了信号声频数据的采集，传感器的电容型验电器状态信号的采集流程如图1 所示。

图1 传感器的电容型验电器状态信号采集流程

1.2 基于传感信号响应的验电器电压检测

文章对验电器电压的检测是根据传感信号的响应情况实现的。对于SL-AV81-5N 采集的待检测电容型验电器状态信号而言，受频段信号强弱情况的影响，对应的信号响应状态也不同。

当待检测电容型验电器输出的频段信号表现出较弱的特征时，SL-AV81-5N 信号响应强度与距离为恒相关关系，相关系数稳定不变；当待检测电容型验电器输出的频段信号表现出较强的特征时，SLAV81-5N 信号响应强度与距离之间的关系为非稳态的线性关系，相关系数不唯一。文章结合电容型验电器的工作原理，分析上述2 种情况下的验电器电压。当待检测电容型验电器输出的频段信号表现出较弱的特征时，对应的电压参数计算方式表示为

式中：σa和σb分别为SL-AV81-5N 信号响应的2 个同位点频段信号的密度分布情况；ε为SL-AV81-5N介质的介电常数。

当待检测电容型验电器输出的频段信号表现出较强的特征时，对应的电压参数计算方式表示为

式中：τa和τb分别为SL-AV81-5N 信号响应的2 个同位面的频段信号密度参数；r为SL-AV81-5N 与待检测电容型验电器之间的距离。

2 应用测试

2.1 测试环境设置

为验证本文所提方法的应用性能，将文献[3]提出的电容型验电器启动电压测试方法和文献[4]提出的非接触式验电器电压检验方法作为对比方法，以某回转式高压验电器作为测试装置，开展对比测试。测试验电器的基本参数信息如表2 所示。

表2 测试验电器的基本参数信息

利用测试电容型验电器进行电力设备状态检测前，以待测设备（线路）的电压等级情况为基础，将绝缘棒拉伸至规定长度。完成上述工作后，将电气试验合格的高压验电器投入实际应用。按照相关电业工作规程的安全要求与规定，应用过程中需保持测试验电器与临近导体或接地体之间存在安全距离。

2.2 测试结果与分析

采用不同方法开展测试，分析不同频率下的电压检测精准度，得到的数据结果如表3 所示。

结合表3 发现，随着验电器运行频率的改变，验电器电压的检测精准度也出现了发展变化。在文献[3]方法的测试结果中，当验电器的运行频率在60 Hz 以内时，检测精准度整体不断下降，但稳定在0.90 以上；当验电器的运行频率在60 Hz 以上时，检测精准度下降幅度明显增大，最小值仅为0.853 0。在文献[4]方法的测试结果中，检测精准度随着验电器运行频率增加稳定下降，测试结果中最小检测精准达到了0.9 以上，但结合其发展特点判断，当验电器运行频率增加到一定程度，对应的电压检测精准度也下降至0.9 以下。而在本文设计方法的测试结果中，验电器电压的检测精准度并未受到验电器运行频率的影响，始终稳定在0.95 以上，明显优于其他2 种方法。