CN101387684A - 气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压绝缘检测的技术领域，具体涉及一种气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置。为了解决在检测过程中对环境信号及干扰信号不能进行有效过滤的问题，本发明提供一种气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，包括设置在GIS绝缘子环外的屏蔽环，屏蔽环上设有检测窗口，还包括天线组及检测单元；所述天线组至少包括第一天线单元和第二天线单元；所述检测单元包括信号运算电路，用来消除接收到的GIS泄露信号中环境干扰信号的影响，获得GIS局放信号。本发明可在设备运行情况下能够正确地监测GIS内部早期的各类局部放电，且不会造成误判、漏判，对整体在线检测系统来说，设备整体成本大大降低，使系统后续处理变得极为简单有效。

Description

气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置

技术领域

本发明涉及高压绝缘检测的技术领域，具体涉及一种气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置。

背景技术

气体绝缘组合电器(GIS)由于占地面积小、运行可靠性高等特点，已被越来越广泛地应用。虽然GIS可靠性比较高，本身运行可能出现的故障概率较低，但一旦出现故障，其破坏性也是很大的，事故造成的损失很大。

GIS各类故障中内部故障是较常见且难以预测的，而内部故障主要是由绝缘破坏而产生的。GIS早期绝缘故障主要形式是局部放电，但由于GIS在结构上是全封闭的特点，直接从内部检测其可能出现的故障征兆在技术上实现较麻烦，而且必须是在GIS厂家在生产环节上直接将某些传感器或其他检测装置安装在GIS内部，有些时候这些检测装置本身就可能是引起故障的原因之一，因此国内外极大部分厂家和GIS用户一般不希望采用内置式在线检测方式。

目前还没有直接检测GIS内部绝缘破坏的方法，普遍采用的是间接检测方法，一般有光学检测法、化学成分检测法、超声监测法和UHF局部放电检测法，但由于前面几种或不适用于GIS设备在线监测或监测的有效性不高等原因，只有超声波检测法和UHF局部放电检测法可行且相对有效，在这两种方法中超声波检测法对有些GIS内部绝缘破坏无效或对早期轻微局放无法检测，因此目前行业内普遍被认可的对检测判断比较有效的办法只有UHF局部放电检测法。

UHF局部放电检测法的基本原理是，由于GIS内部如存在局放则其信号一般具有超高频放电特性且其频带很宽(一般从300MHz-3000MHz之间)，且由于GIS是良好波导体，因此局部放电超高频信号(UHF)能够在其中传播，并通过GIS绝缘盆与法兰接缝处向外泄漏，由此使外部检测其内部局部放电信号成为可能。

外置式天线UHF局部放电检测法其基本使用方式为将天线放置在GIS盆式绝缘子环上，检测GIS内部局放发出的并通过内部传导经盆式绝缘子缝隙向外部泄漏的UHF信号，通过其泄漏的信号频谱特征来判断GIS内部可能出现的局部放电故障。现有的各种外置式天线检测模式都是通过各种不同形状、结构及性能的天线来获取GIS局放信号，但由于GIS本身产生的UHF局放信号本身较弱，需要天线具备较高的灵敏度和较大的增益，当天线的灵敏度较高且放大增益较大时，GIS周边的环境信号及各种干扰信号也被放大被检测，系统通过检测天线得到的信号极大部分是周边环境强大的电磁干扰信号，而有用的GIS局放信号就显得很小很弱，所有对GIS局放检测现有的专利和技术成果都是围绕着对上述检测到的信号进行后续处理的技术、方法和手段上了，其中即包括通过硬件进行信号滤波处理的，也包括通过软件进行滤波处理的，但其由此造成的处理成本很高，且其处理效果也不理想。

发明内容

为了解决现有技术在检测过程中对环境信号及干扰信号不能进行有效过滤的问题，本发明提供一种气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，通过其内的调理电路处理输出有效的内部局放检测信号。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，包括设置在GIS盆式绝缘子环外的屏蔽环，屏蔽环上设有检测窗口，其特征在于：还包括天线组及检测单元；所述天线组至少包括第一天线单元和第二天线单元，第一天线单元用来接收所述检测窗口的GIS通过盆式绝缘子泄露局放信号及环境干扰信号，第二天线单元用来接收所述检测窗口的环境干扰信号；所述检测单元包括信号运算电路，用来消除接收到的GIS泄露信号中环境干扰信号的影响，获得GIS局放信号。

上述第一天线单元的接收方向与所述检测窗口相对，所述第二天线单元的接收方向与所述屏蔽环的封闭处相对，所述第一天线单元与第二天线单元之间设有绝缘间隔。

上述第一天线单元与第二天线单元之间的绝缘间隔为1至3厘米。

上述天线组具有屏蔽外罩，屏蔽外罩的下部开口覆盖所述屏蔽环上的检测窗口，下部开口的形状与屏蔽环的外部相匹配。

上述第一天线单元与第二天线单元对同一检测信号源具有相同的接收能力。

上述信号运算电路为信号减法运算电路，在GIS泄露信号中减去环境干扰信号的成份，获得GIS局放信号。

上述检测单元还包括第一信号放大电路和第二信号放大电路，第一信号放大电路将第一天线单元接收的包含环境干扰信号的GIS泄露信号放大后输出至信号运算电路，第二信号放大电路将第二天线单元接收的环境干扰信号放大后输出至信号运算电路；第一信号放大电路与第二信号放大电路对同一信号具有相同的放大能力。

上述检测单元还包括信号阈值滤波电路和信号输出调理电路，信号阈值滤波电路用来对信号运算电路输出的GIS局放信号进行阈值滤波，信号调理输出电路用来对信号阈值滤波电路输出的GIS局放信号进行幅值和/或输出阻抗的调整。

上述信号运算电路、信号阈值滤波电路和信号输出调理电路组成信号处理单元，和第一天线检测单元、第二天线检测单元之间相互电磁屏蔽，通过信号线及电源线连接。

上述信号阈值滤波电路的阈值使得GIS检测装置上其内部局放大于5PC的局放信号能够通过局部放电检测为佳。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果如下：

本发明的目标就是在设备运行情况下能够正确地监测GIS内部早期的各类局部放电。装置安装比较简单、调试规则统一且可检验，对局放检测完全有效且不会造成误判、漏判，对整体在线检测系统来说，设备整体成本大大降低，同时使系统后续处理变得简单有效。检测精度及灵敏度完全受不同天线类型、结构选择所控制，可选择各种不同结构、不同增益、不同驻波比天线组合使装置检测灵敏度更高更有效。

附图说明

图1为本发明安装在GIS盆式绝缘子环外的结构示意图；

图2为本发明中屏蔽环的结构示意图；

图3为本发明天线组中心剖面结构示意图；

图4为本发明信号放大、运算、滤波及调理电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做详细描述。

参见图1、图2和图3，本发明提供一种气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，包括设置在GIS绝缘子环外的屏蔽环1，屏蔽环上设有检测窗口2，还包括天线组及检测单元5；所述天线组包括第一天线单元3和第二天线单元4，第一天线单元3用来接收检测窗口2的GIS泄露信号及环境干扰信号，第二天线单元4用来接收检测窗口2的环境干扰信号；第一天线单元3的接收方向与检测窗口2相对，第二天线单元4的接收方向与屏蔽环1的封闭处相对，第一天线单元3与第二天线单元4之间设有绝缘间隔，绝缘间隔为1至3厘米。上述天线组具有屏蔽外罩，屏蔽外罩的下部开口覆盖屏蔽环1上的检测窗口2，下部开口的形状与屏蔽环1的外部相匹配。第一天线单元3与第二天线单元4对同一信号源具有相同的接收能力。

参见图4，气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置的检测单元5包括第一信号放大电路6、第二信号放大电路7、信号运算电路8、信号阈值滤波电路9和信号输出调理电路10。

第一信号放大电路6将第一天线单元3接收的包含环境干扰信号的GIS泄露信号放大后输出至信号运算电路8，第二信号放大电路7将第二天线单元4接收的环境干扰信号放大后输出至信号运算电路8；第一信号放大电路6与第二信号放大电路7对同一信号具有相同的放大能力。

信号运算电路8为信号减法运算电路，用来消除接收到的GIS泄露信号中环境干扰信号的影响，获得GIS局放信号。

信号阈值滤波电路9用来对信号运算电路输出的GIS局放信号进行阈值滤波，信号阈值滤波电路9的阈值使得GIS实验调试装置上大于5PC局放信号能够通过局部放电检测为佳。

信号调理输出电路10用来对信号阈值滤波电路输出的GIS局放信号进行幅值和/或输出阻抗的调整。

上述信号运算电路8、信号阈值滤波电路9和信号调理输出电路10组成信号处理单元，和第一天线单元3、第二天线单元4之间相互电磁屏蔽，通过信号线及电源线连接。

由于外部屏蔽环的作用，GIS内部局放信号只在屏蔽环开口部分被泄露出来，且由于内部局放信号在外部传输过程中衰减很大，所以在屏蔽环开口以外的其他部分检测到的由内部局放产生的信号强度极弱，但天线组中两部分对外部信号的敏感度及检测能力基本一致，当GIS没有局放信号时，其检测到的环境噪声和干扰信号基本一致，当通过信号运算和信号阈值滤波处理后，将基本被处理掉。但当GIS内部有局放信号产生时，与检测窗口相对的部分除检测到环境噪声及各干扰信号外，还有局放信号，与封闭处相对的另一部分只检测到环境噪声及各干扰信号，虽然有部分局放信号被检测到，但由于其信号强度极弱，在经过相同的信号放大电路、信号运算电路和信号阈值滤波电路处理后，局部放电信号被差异化地检测并被放大出来，再经过信号调理输出电路处理后，基本上能干净、完整地输出内部局放信号，对此信号只需简单的信号采样和软件分析处理即可实现对GIS内部局放在线监测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，包括设置在GIS盆式绝缘子环外的屏蔽环，屏蔽环上设有检测窗口，其特征在于：还包括天线组及检测单元；所述天线组至少包括第一天线单元和第二天线单元；所述检测单元包括信号运算电路。

2、如权利要求1所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述第一天线单元的接收方向与所述检测窗口相对，所述第二天线单元的接收方向与所述屏蔽环的封闭处相对，所述第一天线单元与第二天线单元之间设有绝缘间隔。

3、如权利要求2所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述第一天线单元与第二天线单元之间的绝缘间隔为1至3厘米。

4、如权利要求1所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述天线组具有屏蔽外罩，屏蔽外罩的下部开口覆盖所述屏蔽环上的检测窗口，下部开口的形状与屏蔽环的外部相匹配。

5、如权利要求1所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述第一天线单元与第二天线单元对同一信号源具有相同的接收能力。

6、如权利要求1所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述信号运算电路为信号减法运算电路。

7、如权利要求6所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述检测单元还包括第一信号放大电路和第二信号放大电路，第一信号放大电路将第一天线单元接收的包含环境干扰信号的GIS泄露信号放大后输出至信号运算电路，第二信号放大电路将第二天线单元接收的环境干扰信号放大后输出至信号运算电路；第一信号放大电路与第二信号放大电路对同一信号具有相同的放大能力。

8、如权利要求7所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述检测单元还包括信号阈值滤波电路和信号输出调理电路。

9、如权利要求8所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述信号运算电路、信号阈值滤波电路和信号输出调理电路组成信号处理单元，和第一天线检测单元、第二天线检测单元之间相互电磁屏蔽，通过信号线及电源线连接。

10、如权利要求8所述的气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置，其特征在于：所述信号阈值滤波电路的阈值为使得检测装置上大于5PC局放信号能够通过局部放电检测。

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