CN105388400A - 用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于气体绝缘开关设备(GIS)的局部放电故障分析的系统，包括：检测传感器，配置为感测由GIS产生的信号；一个或者多个相邻传感器，靠近检测传感器布置，并配置为感测从检测传感器的周围产生的信号；控制器，配置为判定由检测传感器感测的信号是否为局部放电信号，配置为当感测到局部放电信号时，基于由相邻传感器感测的检测信号计算局部放电电荷量和局部放电次数，如果判定出由检测传感器感测的信号是局部放电信号，配置为当电荷量和次数大于基准值时显示局部放电信号信息和检测信号信息，且配置为当小于基准值时仅显示局部放电信号信息；和显示单元，配置为在控制器的控制下，仅显示局部放电信号信息，或显示局部放电信号信息和检测信号信息。

Description

用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统

技术领域

本发明涉及一种用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统，且更具体地，涉及这样一种用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统：其能够通过向监控者提供关于由检测传感器感测到的局部放电信号的局部放电信号信息和关于由靠近检测传感器的一个或者多个相邻传感器感测到的检测信号的检测信号信息，来允许用户精确地分析气体绝缘开关设备由于局部放电导致的故障。

背景技术

变电站位于输电线路和配电线路之间，并将高输电电压转换成低配电电压。

变电站安装有用于连接输电线路至配电线路或者用于使两种线路彼此分离的开关设备。这种开关设备叫做配电线路开关设备。

配电线路开关设备分成液压型、磁力型、空气型等等，且使用具有良好的绝缘性能的SF₆的气体绝缘开关设备(GIS)正被广泛使用。

然而，尽管气体绝缘开关设备具有这种良好的绝缘性能，但是当电力系统上发生绝缘事故时，可能会导致社会混乱、经济损失等等。因此，绝对要求阻止这种绝缘事故。

因此，用于自动感测作为气体绝缘开关设备的热降解的代表性原因的局部放电的技术正在被积极地研究。

局部放电(PD)是在高电压的应力下，沿着绝缘体的外围或者内部局部地发生的放电现象。局部放电通常因自然形成的间隙或者开关设备的热降解而导致的局部裂缝而产生。

局部放电可能会因漏电而导致电力损失。在一些情况下，局部放电可能会导致绝缘材料的不可逆的物理或者化学变化。这可能会导致经由配电线路的电力供应的完全切断，或者设备的爆炸。

常规的气体绝缘开关设备(GIS)的这种局部放电是通过诸如人工神经网络算法或者模糊推理技术的人工智能技术来诊断的。更具体地，通过对于关于局部放电的测量数据的模式分析，来提取输入变量、特征量数据，并通过诸如人工神经网络算法或者模糊推理技术的人工智能技术来推断出结果。

图1是示意性地示出根据常规技术的在线局部放电诊断系统的结构的视图。

如图1所示，通过安装在开关设备处的放电检测传感器(未示出)来感测局部放电信号，并通过数据采集装置(DAU)1来收集关于感测信号的信息。然后，经由DAU通信服务器2将信息存储在数据库服务器3中。

局部放电信号之中的关于局部放电电荷量和局部放电次数的信息存储有时间信息。通过局部放电诊断算法4来识别故障模式，并将指示故障类型和所出现信号的图表输出到屏幕5。

可以以多种方式来实现输出到屏幕5的指示局部放电的诊断屏幕。例如，指示局部放电的诊断屏幕可以实现为局部放电发生事件的列表、判定结果图表、2D图表、3D图表等等。

局部放电发生事件的列表显示全部局部放电的发生历史记录，而判定结果图表以关于每个故障的比例的形式来显示关于局部放电发生事件的故障分析的结果。2D图表以2D形式显示局部放电信号的相位、大小和次数。而3D图表以3D形式显示局部放电信号的相位、大小和次数。

数据意指从局部放电发生事件的列表中选出的关于单个传感器的局部放电信号的数据。

然而，在用于气体绝缘开关设备的局部放电诊断的常规系统中，仅仅将关于由检测传感器感测到的局部放电信号的信息提供给监控者。这可能会给精确诊断在已经发生局部放电的位置上是否存在开关设备的故障，以及精确诊断故障发生的原因带来困难。

发明内容

因此，详细说明书的方案是提供一种用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统，其通过将关于由检测传感器感测的局部放电信号的局部放电信号信息和关于由邻近检测传感器的一个或多个相邻传感器感测的检测信号的检测信号信息提供至监控者，能够精确地分析由于局部放电导致的气体绝缘开关设备的故障。

为了获得这些和其他优点并根据该说明书的目的，正如这里具体实施和概括描述的，提供了一种用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统，包括：检测传感器，其配置为感测由气体绝缘开关设备产生的信号；一个或者多个相邻传感器，其靠近检测传感器布置，并配置为感测从检测传感器的周围产生的信号；控制器，其配置为判定由检测传感器感测的信号是否为局部放电信号，配置为当感测到局部放电信号时，基于由相邻传感器感测的检测信号来计算局部放电电荷量和局部放电次数，如果判定出由检测传感器感测的信号是局部放电信号，配置为当局部放电电荷量和局部放电次数大于基准值时显示关于局部放电信号的局部放电信号信息和关于检测信号的检测信号信息，并配置为当局部放电电荷量和局部放电次数小于基准值时仅仅显示关于局部放电信号的局部放电信号信息；以及显示单元，其配置为在控制器的控制下，仅仅显示局部放电信号信息，或者显示局部放电信号信息和检测信号信息。

用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统可以进一步包括存储单元，其配置为如果局部放电电荷量和局部放电信号大于基准值，则在控制器的控制下，将相邻传感器的关于大于基准值的局部放电电荷量和局部放电次数的检测信号信息存储在其中。

显示单元可以进一步配置为显示检测传感器和相邻传感器的位置信息。

局部放电信号信息和检测信号信息可以是PRPD模式信息。

本发明可具有下述的优点。

首先，将由检测传感器感测的局部放电信号信息和由靠近检测传感器布置的相邻传感器感测的检测信号信息通过单个屏幕提供给监控者(监视者或者用户)。这可以允许监控者更精确地判定气体绝缘开关设备是否已发生故障，以及气体绝缘开关设备的故障原因。

其次，当搜索局部放电发生的历史记录时，监控者不仅可以检查已经感测到局部放电信号的检测传感器的历史记录信息，而且还可以检查靠近检测传感器布置的相邻传感器的历史记录信息。这可以提高用户分析故障的便利性，或者提高故障分析的准确性。

通过下文给出的详细描述，本申请进一步的适用范围将变得更加明显。然而，应当理解的是，由于在本发明的精神和范围内的各种变化和修改通过详细描述对本领域的技术人员来说将变得显而易见，所以仅仅通过说明的方式给出详细描述和具体示例，而详细描述和具体示例表示本发明的优选实施例。

附图说明

所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其包含在本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了示例性实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图中：

图1是示意性地示出根据常规技术的在线局部放电诊断系统的结构的视图；

图2是示意性地示出根据本发明第一实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统的结构的视图；

图3是示意性地示出根据本发明第二实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统的结构的视图；

图4A是示出根据本发明的在气体绝缘开关设备的显示单元上显示用于局部放电信号的PRPD屏幕的示例性视图；

图4B是示出在显示单元的屏幕上显示检测传感器和相邻传感器的位置信息的示例性视图；

图5是示出根据本发明第一实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法的流程图；以及

图6是示出根据本发明第二实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参考附图更详细地说明根据本发明实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统。

图2是示意性地示出根据本发明第一实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统的结构的视图。图3是示意性地示出根据本发明第二实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统的结构的视图。图4A是示出用于局部放电信号的PRPD屏幕的示例性视图。图4B是示出在显示单元的屏幕上显示检测传感器和相邻传感器的位置信息的示例性视图。图5是示出根据本发明第一实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法的流程图。图6是示出根据本发明第二实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法的流程图。

如图2所示，根据本发明第一实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统包括检测传感器100、相邻传感器200、控制器300和显示单元400。

检测传感器100附着于气体绝缘开关设备内的特定位置，并配置为感测由气体绝缘开关设备产生的局部放电信号。而且检测传感器100配置为检测因局部放电引起的电流脉冲信号，或者检测因局部放电引起的超声波信号。

检测传感器100实现为UFH传感器、VHF传感器、HF传感器、超声波传感器和TEV传感器中的其中一个。但是本发明并不限于这些，并且可以使用各种传感器作为检测传感器100。

相邻传感器200以一个或多个被布置在检测传感器100附近，并检测从检测传感器100的周围产生的信号。

类似于检测传感器100，相邻传感器200配置为检测由局部放电引起的电流脉冲信号，或者检测由局部放电引起的超声波信号。并且相邻传感器200实现为UFH传感器、VHF传感器、HF传感器、超声波传感器等等。

控制器300接收由检测传感器100感测的信号，由此使用局部放电信号判定算法来判定是否已经出现局部放电信号。

如果由检测传感器100感测的信号被判定为局部放电信号，则控制器300在由检测传感器100感测到局部放电信号的时间点，接收由靠近检测传感器100布置的相邻传感器200感测的信号。然后，控制器300基于感测到的检测信号，计算局部放电电荷量和局部放电次数。

如果局部放电电荷量和局部放电次数大于预设值，则控制器300在显示单元400上提供信号信息给监控者(监视者)。在这种情况下，信号信息包括关于由检测传感器100感测的局部放电信号的局部放电信号信息，以及关于由相邻传感器200感测的检测信号的检测信号信息。

相反，如果局部放电电荷量和局部放电次数小于预设值，则控制器300仅仅在显示单元400上提供关于由检测传感器100感测的局部放电信号的局部放电信号信息。

显示单元400在屏幕上提供给监控者关于由检测传感器100感测的局部放电信号的局部放电信号信息，或者关于由相邻传感器200感测的检测信号的检测信号信息和局部放电信号信息二者。

图4A是示出根据本发明的在气体绝缘开关设备的显示单元上显示用于局部放电信号的PRPD屏幕的示例性视图。图4B是示出在显示单元的屏幕上显示检测传感器和相邻传感器的位置信息的示例性视图。

如图4所示，以局部放电相位解析(PRPD)模式信息的形式，将局部放电信号信息和检测信号信息提供给监控者，PRPD模式具有基于相位和幅度而分析的波形。将关于局部放电信号信息的PRPD图表410以及关于检测信号信息的PRPD图表420提供给单个屏幕。并且将指示检测传感器100和相邻传感器200的位置的屏幕和PRPD图表410、420一起提供。

在显示单元400上提供的关于局部放电的诊断屏幕并不局限于PRPD图表410、420和位置信息430。可以将局部放电信号的相位、大小和次数以及关于频率的检测信号提供到2D或3D屏幕上。可替换地，可以以各种形式改变相位、大小和次数，以使得检查气体绝缘开关设备的故障原因、故障是否已经发生等等。

因此，气体绝缘开关设备的监控者在单个屏幕上接收关于由检测传感器100和邻近检测传感器100的相邻传感器200感测的信号的信息。因此，监控者可以更精确地分析气体绝缘开关设备的故障原因，以及故障是否存在于发生局部放电的位置上。

如图3所示，类似于根据第一实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统，根据第二实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统包括检测传感器100、相邻传感器200、控制器300和显示单元400。然而，根据第二实施例的用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统进一步包括存储单元500，其配置为存储检测信号信息在其中。

当检测传感器100感测到局部放电信号时，将在感测到局部放电信号时的时间点由相邻传感器200感测的检测信号信息存储在存储单元500中。因此，当搜索局部放电发生的历史记录时，监控者不仅可以检查已经感测到局部放电的检测传感器100的历史记录信息，而且还可以检查靠近检测传感器100布置的相邻传感器200的历史记录信息。这可以提高用户分析故障的便利性，或者提高分析故障的准确性。

下文中，将参考图5和图6更详细地说明根据本发明的第一和第二实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法。

如图5所示，根据第一实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法包括通过由安装在气体绝缘开关设备处的检测传感器100感测从气体绝缘开关设备的内部产生的信号来判定是否已经出现局部放电信号(S101)。

如果由检测传感器100感测的信号被判定为局部放电信号，则基于由位于检测传感器100附近的多个相邻传感器200感测的检测信号，来计算局部放电电荷量和局部放电次数。接着，判定计算出的局部放电电荷量和计算出的局部放电次数是否大于基准值(S103)。

如果计算出的局部放电电荷量和计算出的局部放电次数大于基准值，则将关于局部放电信号的局部放电信号信息的PRPD图表和关于检测信号的检测信号信息的PRPD图表提供给显示单元400的屏幕(S107)。相反，如果计算出的局部放电电荷量和计算出的局部放电次数小于基准值，则仅仅将局部放电信号信息的PRPD图表提供给显示单元400的屏幕(S105)。在这种情况下，在显示单元400的屏幕上显示检测传感器100的位置信息和相邻传感器200的位置信息。

如图6所示，在根据第二实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法中，如果局部放电电荷量和局部放电次数大于基准值，则将相邻传感器200的关于大于基准值的局部放电电荷量和局部放电次数的检测信号信息另外存储。

也就是，类似于根据第一实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法，在根据第二实施例的用于分析气体绝缘开关设备的局部放电故障的方法中，判定局部放电信号是否已经出现(S201)。然后，对于由相邻传感器200感测的检测信号计算局部放电电荷量和局部放电次数，并判定计算出的局部放电电荷量和计算出的局部放电次数是否大于基准值(S203)。如果计算出的局部放电电荷量和计算出的局部放电次数大于基准值，则将关于由相邻传感器200感测的检测信号的检测信号信息存储在存储单元500中(S205)。然后，将局部放电信号信息和检测信号信息通过显示单元400提供给监控者(S207)。

相反，如果计算出的局部放电电荷量和计算出的局部放电次数小于基准值，则仅仅将关于局部放电信号的局部放电信号信息通过显示单元400提供给监控者(S209)。

由于可以在不偏离其特点的情况下以多种形式来实施本特征，还应当理解的是，除非另外指出，否则上述实施例不受前述说明书的任一细节所限制，而是应当在如所附权利要求限定的范围内被宽泛地解释，因此落在权利要求的边界和界限或者这些边界和界限的等同布局内的全部改变和改进因而旨在被所附的权利要求所包含。

Claims (4)

1.一种用于气体绝缘开关设备的局部放电故障分析的系统，其特征在于该系统包括：

检测传感器，其配置为感测由所述气体绝缘开关设备产生的信号；

一个或者多个相邻传感器，其靠近所述检测传感器布置，并配置为感测从所述检测传感器的周围产生的信号；

控制器，其配置为判定由所述检测传感器感测的信号是否为局部放电信号，配置为当感测到所述局部放电信号时，基于由所述相邻传感器感测的检测信号来计算局部放电电荷量和局部放电次数，如果判定出由所述检测传感器感测的信号是所述局部放电信号，则配置为当所述局部放电电荷量和所述局部放电次数大于基准值时显示关于所述局部放电信号的局部放电信号信息和关于所述检测信号的检测信号信息，且配置为当所述局部放电电荷量和所述局部放电次数小于所述基准值时，仅仅显示关于所述局部放电信号的所述局部放电信号信息；以及

显示单元，其配置为在所述控制器的控制下，仅仅显示所述局部放电信号信息，或者显示所述局部放电信号信息和所述检测信号信息。

2.如权利要求1所述的系统，进一步包括存储单元，其配置为如果所述局部放电电荷量和所述局部放电信号大于所述基准值，则在所述控制器的控制下，将所述相邻传感器的关于大于所述基准值的所述局部放电电荷量和所述局部放电次数的所述检测信号信息存储在其中。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述显示单元进一步配置为显示所述检测传感器和所述相邻传感器的位置信息。

4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述局部放电信号信息和所述检测信号信息是PRPD模式信息。