CN103308876B - 气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能的检验方法 - Google Patents

气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能的检验方法 Download PDF

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本发明涉及一种气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能的检验方法，属于电气设备技术领域。本发明方法采用放电源和脉冲发射源，得到特高频信号峰峰值与放电源的放电量和脉冲发射源的输出电压之间的关系，根据该关系，对局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度进行检验，从而正确反应出气体绝缘变电站的局部放电水平及运行工况，为气体绝缘变电站的安全、稳定运行提供保证。

Description

气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能的检验方法
技术领域
本发明涉及一种气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能的检验方法，尤其涉及一种气体绝缘变电站（以下简称GIS）局部放电特高频检测系统灵敏度和线性度的检验方法，属于电气设备技术领域。
背景技术
气体绝缘变电站（Gas Insulated Substation，以下检测GIS）中局部放电特高频检测对GIS运行状态的监测至关重要。目前GIS局部放电特高频检测设备众多，性能参差不一，在使用之前，需要进行检验。对于局部放电特高频检测系统性能的校验，目前较为通行的是上世纪90年代末CIGRE起草的特高频检测系统灵敏度校验方案。其验证步骤是预先在已知GIS结构里放置缺陷，当放电量达到5pC时检测特高频信号的幅值，然后再利用脉冲发射源，从传感器处注入脉冲，并同时调节脉冲源的输出电压，直至所测得特高频信号幅值与之前试验时放电量达到5pC时的幅值相等。以脉冲源的输出电压幅值作为标准来判断特高频检测系统的检测灵敏度。试验要求脉冲源所产生的脉冲上升沿低于1ns，持续时间大于20ns，重复频率不高于100Hz。CIGIRE校验方案只是一个暂行措施，研究者对此还存在诸多疑问，关于标定源的选择和位置设置，以及脉冲注入源的输出电压范围还需要进一步研究。而且该方案只能校验特高频检测系统的最高灵敏度，还无法检验测量系统的其他性能，如测量线性度。目前多种GIS局部放电特高频检测设备大量使用，因此对设备系统性能的准确校验尤为必要。
发明内容
本发明的目的是提出一种气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能的检验方法，保证局部放电检测系统的性能达到主体设备的监测要求。
本发明提出的气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能检验方法，包括以下步骤：
（1）设计一个脉冲发射源，使脉冲发射源的脉冲信号的上升时间低于0.5纳秒；
（2）在气体绝缘变电站中，用上述脉冲发射源激发出第一特高频信号，局部放电特高频检测系统检测到第一特高频信号，根据检测到的第一特高频信号的峰峰值，得到第一特高频信号的峰峰值与相应的脉冲发射源的输出电压之间的关系；
（3）在气体绝缘变电站中设置一个放电源，该放电源激发出第二特高频信号，局部放电特高频检测系统检测到第二特高频信号，用局部放电特高频检测系统和一个脉冲电流检测系统同时对放电源的局部放电信号进行检测，得到第二特高频信号的峰峰值与放电源相应放电量之间的关系；
（4）根据步骤（2）和步骤（3）得到的关系，得到对局部放电特高频检测系统灵敏度和线性度的检验方法，具体过程包括如下步骤：
（4-1）根据步骤（3）得到的第二特高频信号的峰峰值与放电源相应放电量之间的关系，得到在放电量为100皮库时产生的第二特高频信号峰峰值为400毫伏，根据步骤（2）得到的第一特高频信号的峰峰值与相应的脉冲发射源的输出电压之间的关系，得到当脉冲发射源产生的第一特高频信号峰峰值为400毫伏时，脉冲发射源的输出电压为50伏，则脉冲发射源输出电压为50伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为100皮库时激发的第二特高频信号；
（4-2）重复步骤（4-1），得到脉冲发射源输出电压为17伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为50皮库时激发的第二特高频信号；脉冲发射源输出电压为1伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为5皮库时激发的第二特高频信号；
（4-3）使用脉冲发射源，检验气体绝缘变电站中局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度，当脉冲发射源输出电压为1伏时，对局部放电特高频检测系统所检测到的第一特高频信号的峰峰值进行判定，若高于9毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的灵敏度满足检测要求，若低于9毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的灵敏度不满足检测要求；当脉冲发射源输出电压分别为17伏和50伏时，对局部放电特高频检测系统所检测到的第一特高频信号的峰峰值进行判定，当且仅当对应的第一特高频信号的峰峰值同时分别高于125毫伏和400毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的线性度满足检测要求。
本发明提出的气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能检验方法，其优点采用放电源和脉冲发射源，得到特高频信号峰峰值与放电源的放电量和脉冲发射源的输出电压之间的关系，根据该关系，对局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度进行检验，从而正确反应出气体绝缘变电站的局部放电水平及运行工况，为气体绝缘变电站的安全、稳定运行提供保证。
附图说明
图1是本发明方法中得到的脉冲发射源输出电压幅值变化时，局部放电特高频检测系统检测到的第一特高频信号峰峰值的变化规律示意图。
图2是本发明方法中，以悬浮金属体为局部放电源时，局部放电特高频检测系统检测到的第二特高频信号峰峰值随局部放电源放电量的变化规律示意图。
图3是本发明方法中，利用实际放电源和脉冲发射源对局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度进行检验的原理示意图。
具体实施方式
本发明提出的气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能检验方法，包括以下步骤：
（1）设计一个脉冲发射源，使脉冲发射源的脉冲信号的上升时间低于0.5纳秒；
（2）在气体绝缘变电站中，用上述脉冲发射源激发出第一特高频信号，局部放电特高频检测系统检测到第一特高频信号，根据检测到的第一特高频信号的峰峰值，得到第一特高频信号的峰峰值与相应的脉冲发射源的输出电压之间的关系；
（3）在气体绝缘变电站中设置一个放电源，本发明方法中采用悬浮金属体为放电源，该放电源激发出第二特高频信号，局部放电特高频检测系统检测到第二特高频信号，用局部放电特高频检测系统和一个脉冲电流检测系统同时对放电源的局部放电信号进行检测，得到第二特高频信号的峰峰值与放电源相应放电量之间的关系；
（4）根据步骤（2）和步骤（3）得到的关系，得到对局部放电特高频检测系统灵敏度和线性度的检验方法，具体过程包括如下步骤：
（4-1）根据步骤（3）得到的第二特高频信号的峰峰值与放电源相应放电量之间的关系，得到在放电量为100皮库时产生的第二特高频信号峰峰值为400毫伏，根据步骤（2）得到的第一特高频信号的峰峰值与相应的脉冲发射源的输出电压之间的关系，得到当脉冲发射源产生的第一特高频信号峰峰值为400毫伏时，脉冲发射源的输出电压为50伏，则脉冲发射源输出电压为50伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为100皮库时激发的第二特高频信号；
（4-2）重复步骤（4-1），得到脉冲发射源输出电压为17伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为50皮库时激发的第二特高频信号；脉冲发射源输出电压为1伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为5皮库时激发的第二特高频信号；
（4-3）使用脉冲发射源，检验气体绝缘变电站中局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度，当脉冲发射源输出电压为1伏时，对局部放电特高频检测系统所检测到的第一特高频信号的峰峰值进行判定，若高于9毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的最高检测灵敏度为5皮库，灵敏度满足检测要求，若低于9毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的灵敏度不满足检测要求；当脉冲发射源输出电压分别为17伏和50伏时，对局部放电特高频检测系统所检测到的第一特高频信号的峰峰值进行判定，当且仅当对应的第一特高频信号的峰峰值同时分别高于125毫伏和400毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的线性度满足检测要求。
本发明方法中，脉冲发射源向GIS内部注入脉冲，调节脉冲发射源的输出电压，从0V升高至60V，利用特高频检测系统检测脉冲源所激发的特高频信号。脉冲发射源输出电压与第一特高频信号峰峰值的关系如图1所示，图1中可将特高频信号峰峰值随输出电压线性增大，因此用直线进行拟合。然后以实际放电源进行试验，放电源位置尽量靠近GIS外壳。加压试验，用局部放电脉冲电流检测系统记录单次放电的放电量，用局部放电特高频检测系统记录局部放电特高频信号的峰峰值，两系统采用同步触发，确保得到的放电量与第二特高频信号峰峰值对应同一次放电。经过试验得到局部放电放电量与第二特高频信号峰峰值的关系，如图2所示，由图2中可见悬浮金属体放电源产生的第二特高频信号峰峰值随放电量线性增大，因此也可以用直线进行拟合。
通过试验明确了特高频信号与缺陷放电量和脉冲源注入幅值的关系，本发明以此制定了关于GIS局部放电特高频能检测系统灵敏度和线性度的检验方法。
如图3所示为利用实际放电源和脉冲发射源对局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度进行检验的原理示意图。首先确定放电源的放电量大小，例如100pC，根据悬浮金属体产生的特高频信号峰峰值与放电量之间的拟合直线，在直线上确定点P1，即100pC的放电所对应的特高频信号峰峰值约为400mV，然后再由特高频信号峰峰值与脉冲源输出电压的关系直线，确定点P2，即可对应得到100pC的放电对应脉冲源的输出电压值，约为50V。重复之前步骤，可分别确定出50pC，5pC所对应的输出电压，大约为17V和1V。因此脉冲发射源以这三个电压输出，可用于反复检验各种局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度。

Claims (1)

1.一种气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能检验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)设计一个脉冲发射源，使脉冲发射源的脉冲信号的上升时间低于0.5纳秒；
(2)在气体绝缘变电站中，用上述脉冲发射源激发出第一特高频信号，局部放电特高频检测系统检测到第一特高频信号，根据检测到的第一特高频信号的峰峰值，得到第一特高频信号的峰峰值与相应的脉冲发射源的输出电压之间的关系；
(3)在气体绝缘变电站中设置一个放电源，该放电源激发出第二特高频信号，局部放电特高频检测系统检测到第二特高频信号，用局部放电特高频检测系统和一个脉冲电流检测系统同时对放电源的局部放电信号进行检测，得到第二特高频信号的峰峰值与放电源相应放电量之间的关系；
(4)根据步骤(2)和步骤(3)得到的关系，得到对局部放电特高频检测系统灵敏度和线性度的检验方法，具体过程包括如下步骤：
(4-1)根据步骤(3)得到的第二特高频信号的峰峰值与放电源相应放电量之间的关系，得到在放电量为100皮库时产生的第二特高频信号峰峰值为400毫伏，根据步骤(2)得到的第一特高频信号的峰峰值与相应的脉冲发射源的输出电压之间的关系，得到当脉冲发射源产生的第一特高频信号峰峰值为400毫伏时，脉冲发射源的输出电压为50伏，则脉冲发射源输出电压为50伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为100皮库时激发的第二特高频信号；
(4-2)重复步骤(4-1)，得到脉冲发射源输出电压为17伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为50皮库时激发的第二特高频信号；脉冲发射源输出电压为1伏时激发的第一特高频信号等效为：放电量为5皮库时激发的第二特高频信号；
(4-3)使用脉冲发射源，检验气体绝缘变电站中局部放电特高频检测系统的灵敏度和线性度，当脉冲发射源输出电压为1伏时，对局部放电特高频检测系统所检测到的第一特高频信号的峰峰值进行判定，若高于9毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的灵敏度满足检测要求，若低于9毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的灵敏度不满足检测要求；当脉冲发射源输出电压分别为17伏和50伏时，对局部放电特高频检测系统所检测到的第一特高频信号的峰峰值进行判定，当且仅当对应的第一特高频信号的峰峰值同时分别高于125毫伏和400毫伏，则判定该局部放电特高频检测系统的线性度满足检测要求。
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