CN104459488A - 一种用于gis耐压时绝缘子闪络定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力设备技术领域，尤其涉及一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，它包括数据采集单元、数据处理单元（3）、数据传输单元（4）和数据显示单元（5）；本发明由于采用两种数据采集方式，并设计成各自独立的电路，具有功能相同，互为补充，又不会彼此制约的显著优点。本发明应用本系统可以根据局放信号，可提前定位故障点，终止继续升压，避免对设备造成损害。还可以准确定位故障点，使故障点的处理具有针对性，提高了处理效率，缩短了送电时间。由于采用无线传输，因此可以消除现场多条接线的麻烦，提高了工作效率，操作人员通过显示器可随时观察检测结果。另外，由于采用超声波传感器，能有效检测到局部放电信号，降低外界干扰，可提前预判故障位置；并且利用高速率处理器，可以显著增加数据精度。

Description

一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统

技术领域

本发明涉及一种电力设备技术领域，尤其涉及一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，适用于GIS或HGIS现场交接耐压试验时，内部发生绝缘击穿定位的装置，特别适用于当管母线较长时的故障点定位。

背景技术

GIS的中文全称是气体绝缘式开关设备，是英文“Gas Insulated Switchgear”的缩写，将除变压器之外所有一次设备封装在管筒内，其内部充有0.4-0.7MPa的SF6气体作为绝缘介质，因此，较普通敞开式电站具有占地面积小，维护周期长，受环境影响小等许多优点而被广泛应用于新建、改建或扩建的变电站中。

根据GB50150的规定，GIS在投运前要进行现场交接试验，其中最重要的一项就是工频耐压试验。为了试验时接线方便和节约试验时间，往往将所有间隔按相别同时进行耐压，当升压过程中或电压保持过程中，若GIS的导体存在尖端，或者盆式绝缘子即支撑绝缘子，则表明有金属屑、灰尘，或者绝缘件本身存在绝缘缺陷，则处于绝缘薄弱的部位将发生局部放电最后导致绝缘的击穿。

绝缘击穿后，应对设备进行解体，更换新的绝缘件或处理故障部位。对于GIS来说，耐压时发生绝缘击穿后故障点的定位是非常困难的，特别是故障点发生在距离较长的母线上时，定位更加困难。根据现场经验，在发生第一次击穿后，将二次加压，工作人员处在GIS旁，如果再次发生击穿，则通过听放电声音来大致确定故障部位。显然，这只是粗略的方法，对故障点查找缺少指导性，同时对故障点发生在距离较长的母线上时是无效的，而多次对设备的加压会给设备带来损坏。

不能及时、准确的进行故障定位不仅造成了设备和经济的损失，而且延长了故障处理周期和送电时间。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，也是一套GIS耐压时绝缘击穿故障定位系统。该系统操作简单方便，便于携带，实现容易，对现场耐压时的绝缘击穿点能够准确定位。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，包括定位装置，其结构连接关系为：在定位仪上设有显示屏、电流指针显示及控制面板，定位仪一侧还设有活动把手；定位仪上通过电缆连接有超声波传感器，定位仪内还设有无线发射天线、电流传感器；电流传感器及超声波传感器与定位仪之间采用有线传输；定位仪与主机之间通过发射天线无线通讯传输。

所述的电流传感器1是一种电流互感器，其铁心具有铁磁特性；电流传感器通过装置一侧的活动把手将其卡接在接地引下线上。

所述的超声波传感器是将超声波探头镶嵌在具有粘贴紧固功能的支架，该支架呈长方体状，四边各设有一个吸盘，中间连接有一个压紧弹簧，通过吸盘和压紧弹簧将超声波探头紧固在GIS的外壳上。

所述的电流传感器1和超声波传感器2为两套独立的电路，各自的功能不受制约，可以各自单独使用。

一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统进行定位的方法，它包括数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和数据显示单元；所述的采集单元包括：电流传感器和超声波传感器，其定位方法包括以下步骤：

（1）开启仪定位装置的无线发射天线按钮，并与主站控制系统建立联系；根据实际所装设的定位装置数量，设置相应的无线连接通道，这时，定位装置所显示的电流值与主站控制界面上显示的电流值基本一致；

（2）将电流传感器和超声波传感器分别卡接在接地引下线上（E1-En）和粘贴在GIS的壳体上，保证每个气室能有一个超声波传感器；在GIS逐渐加压过程中，超声波传感器会感受到局部放电信号，同时数据处理单元将信号进行采集、存储、处理，并将信号通过数据传输单元的无线传输总线给主机显示，系统根据超声波传感器所采集到的信号对故障点进行定位；

（3）如果超声波传感器还没有确定故障点前绝缘发生击穿，则电流传感器会检测到接地引线上的故障电流，同时数据处理单元将电流信号进行采集、存储、处理，并将信号通过数据传输单元的无线传输总线给主机显示，系统根据电流传感器所采集到的信号对故障点进行定位。

所述的数据处理单元采用单片机作为处理器，能够实现将采集到的数据进行快速准确的计算，并将结果发送给显示单元。

所述的数据处理单元采用集成电路。

所述的数据传输单元采用无线发送和接收方式。

所述的数据显示单元由一个安装了本应用系统的笔记本电脑构成，它既可以接收来自定位装置的信号，也可以实时显示当前的处理结果。

本发明的优点及有益效果是：

本发明由于采用两种数据采集方式，并设计成各自独立的电路，具有功能相同，互为补充，又不会彼此制约的显著优点。本发明应用本系统可以根据局放信号，可提前定位故障点，终止继续升压，避免对设备造成损害。还可以准确定位故障点，使故障点的处理具有针对性，提高了处理效率，缩短了送电时间。由于采用无线传输，因此可以消除现场多条接线的麻烦，提高了工作效率，操作人员通过显示器可随时观察检测结果。另外，由于采用超声波传感器，能有效检测到局部放电信号，降低外界干扰，可提前预判故障位置；并且利用高速率处理器，可以显著增加数据精度。

本发明还具有结构简洁合理，现场易于操作，效果明显，利于推广应用的特点。适用于GIS或HGIS现场交接耐压试验时，内部发生绝缘击穿定位的装置，特别适用于当管母线较长时的故障点定位。

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图； 

图2是本发明中定位装置的结构示意图；

图3 传感器支架结构示意图；

图中：电流传感器1，超声波传感器2，数据处理单元3，数据传输单元4，数据显示单元5，电流传感器6，显示屏7，电流指针显示8，控制面板9，活动把手10，无线发射天线11，超声波传感器12，吸盘13，压紧弹簧14，支架15，电缆16。

具体实施方式

本发明实现的定位系统有两路输入，一路是超声波传感器输入，另一路是电流传感器输入，两路并行，互为补充。传感器与定位仪通过电缆有线通讯，定位仪与主机的通信靠无线传输。

本发明是一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，包括定位装置，该定位装置与主站控制系统的通讯是通过无线传输的。定位装置结构连接关系为：在定位装置壳体上设有显示屏7、电流指针显示8及控制面板9，其中壳体一侧还设有活动把手10。壳体内设有超声波传感器12及无线发射天线11和电流传感器1。除超声波传感器12可以拆卸之外，其余皆是一体，如电流传感器1、无线通讯11等都集成在一起。超声波传感器12采用压电原理，其与定位装置相连的电缆长度可结合现场的实际需要而改变。本定位装置与主站定位控制系统的通讯靠无线传输。

所述电流传感器1是一种电流互感器，其铁心具有良好的铁磁特性，使得其在大的短路电流下不易饱和，保证测量精度。电流传感器1通过装置左侧的活动把手10将其卡接在接地引下线上。

所述超声波传感器2是将超声波探头镶嵌在具有粘贴紧固功能的支架里15，如图3所示，该支架呈长方体状，四边各设有一个吸盘13，中间连接有一个压紧弹簧14，通过吸盘和压紧弹簧将超声波探头紧固在GIS的外壳上。图中16为传感器12与定位仪之间的通讯线。

电流传感器1和超声波传感器2设计成两套独立的电路，这样各自的功能不会受到制约，具有双保险的作用。两套电路达到的效果相同，又互为补充，在现场操作时可以各自单独使用。

本发明系统由数据采集单元、数据处理单元3、数据传输单元4和数据显示单元5组成。所述的采集单元包括：电流传感器1和超声波传感器2。

本发明系统进行故障定位时，先开启仪定位仪的无线发射天线11，并与主站控制系统建立联系，根据实际所装设的定位仪数量，设置相应的无线连接通道，这时，定位仪所显示的电流值与主站控制界面上显示的电流值大体一致的。

之后将定位装置上的电流传感器1和超声波传感器2分别卡接在接地引下线上（E1-En）和粘贴在GIS的壳体上，保证每个气室能有一个超声波传感器2；在GIS逐渐加压过程中，超声波传感器2会感受到局部放电信号，同时处理单元3将信号进行采集、存储、处理，并将信号通过数据传输单元4的无线传输总线给主机显示，系统根据超声波传感器2所采集到的信号对故障点进行定位。

如果超声波传感器2还没有确定故障点前绝缘发生击穿，则电流传感器1会检测到接地引线上的故障电流，同时处理单元3将电流信号进行采集、存储、处理，并将信号通过无线传输总线4给主机显示，系统根据电流传感器1所采集到的信号对故障点进行定位。

所述处理单元3是本系统的核心，采用高速率、高精度和高性能的单片机作为处理器，能够实现将采集到的数据进行快速准确的计算，并将结果发送给显示单元。处理单元采用集成电路，具有极强的抗扰性。

所述传输单元4采用无线发送和接收方式，避免了现场接线凌乱的麻烦。该无线频段避免了移动电话干扰和其它背景噪声干扰，提高了传输准确性。

所述显示单元5由一个安装了本应用程序的笔记本电脑构成，它既可以接收来自定位装置的信号，也可以实时显示当前的处理结果。本系统具有用户自定义特点，根据现场的实际需要设置传感器的个数，采集数据的类型等，程序会自动生成现场的仿真示意图，形象、直观。

 

 需要说明的是，当利用本发明定位装置进行定位时，在第一次加压时可不必使用本系统，但需要2人以上分散在设备旁，注意聆听操作人员在升压过程中，GIS是否因击穿而发生放电声，若此以便确认放电的大致范围。

GIS母线在每一个盆式绝缘子处都设置一条接地引下线，当加压时，如果某个盆式绝缘子发生对地闪络，这时强大的短路电流沿着该处的接地引线流入地网。由于分流的作用，在临近故障处的其他位置接地引下线也会同时流过一定的短路电流。但是故障处接地引下线的短路电流值最大，离故障点越远，接地引下线上的电流就越小。

放电发生后，根据现场工作人员所确定的故障点大致范围，将本发明定位装置卡接于该范围内的接地引下线上，一般3-5个装置。当二次加压时，原故障点会首先发生局部放电，这时，本定位装置会检测到该放电信号，通过定位处理，操作人员在显示器上会看到局部放点电的位置，由此可固定故障部位，不必在继续升压，减少了对设备的伤害。

如果在加压过程中没有检测到局放信号而发生绝缘击穿，本系统可通过处理所检测到短路电流的大小来锁定哪一部位发生了放电。

本系统采用无线传输方式，将检测到的故障实时传给主机，操作人员通过显示器可随时观察检测结果；采用超声波传感器，能有效检测到局部放电信号，降低外界干扰，可提前预判故障位置；高速率处理器，显著增加数据精度。

Claims (9)

1.一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，其特征是：包括定位装置，其结构连接关系为：在定位仪上设有显示屏（7）、电流指针显示（8）及控制面板（9），定位仪一侧还设有活动把手（10）；定位仪上通过电缆（16）连接有超声波传感器（12），定位仪内还设有无线发射天线（11）、电流传感器（1）；电流传感器（1）及超声波传感器（2）与定位仪之间采用有线传输；定位仪与主机之间通过发射天线（11）无线通讯传输。

2.根据权利要求1所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，其特征是：所述的

电流传感器1是一种电流互感器，其铁心具有铁磁特性；电流传感器（1）通过装置一侧的活动把手（10）将其卡接在接地引下线上。

3.根据权利要求1所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，其特征是：所述的超声波传感器（2）是将超声波探头镶嵌在具有粘贴紧固功能的支架（15），该支架呈长方体状，四边各设有一个吸盘（13），中间连接有一个压紧弹簧（14），通过吸盘和压紧弹簧将超声波探头紧固在GIS的外壳上。

4.根据权利要求1所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统，其特征是：所述的电流传感器1和超声波传感器2为两套独立的电路，各自的功能不受制约，可以各自单独使用。

5.利用权利要求1所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位系统进行定位的方法，其特征是：它包括数据采集单元、数据处理单元（3）、数据传输单元（4）和数据显示单元（5）；所述的采集单元包括：电流传感器（1）和超声波传感器（2），其定位方法包括以下步骤：

（1）开启仪定位装置的无线发射天线（11）按钮，并与主站控制系统建立联系；根据实际所装设的定位装置数量，设置相应的无线连接通道，这时，定位装置所显示的电流值与主站控制界面上显示的电流值基本一致；

（2）将电流传感器（1）和超声波传感器（2）分别卡接在接地引下线上（E1-En）和粘贴在GIS的壳体上，保证每个气室能有一个超声波传感器（2）；在GIS逐渐加压过程中，超声波传感器（2）会感受到局部放电信号，同时数据处理单元（3）将信号进行采集、存储、处理，并将信号通过数据传输单元（4）的无线传输总线给主机显示，系统根据超声波传感器（2）所采集到的信号对故障点进行定位；

（3）如果超声波传感器（2）还没有确定故障点前绝缘发生击穿，则电流传感器（1）会检测到接地引线上的故障电流，同时数据处理单元（3）将电流信号进行采集、存储、处理，并将信号通过数据传输单元（4）的无线传输总线给主机显示，系统根据电流传感器（1）所采集到的信号对故障点进行定位。

6. 根据权利要求5所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位方法，其特征是：所述的数据处理单元（3）采用单片机作为处理器，能够实现将采集到的数据进行快速准确的计算，并将结果发送给显示单元。

7.根据权利要求5所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位方法，其特征是：所述的数据处理单元（3）采用集成电路。

8.根据权利要求5所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位方法，其特征是：所述的数据传输单元（4）采用无线发送和接收方式。

9.根据权利要求5所述的一种用于GIS耐压时绝缘子闪络定位方法，其特征是：所述的数据显示单元（5）由一个安装了本应用系统的笔记本电脑构成，它既可以接收来自定位装置的信号，也可以实时显示当前的处理结果。