CN105911437A - 一种精确定位gis局部放电的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种精确定位GIS局部放电的方法，其主要技术特点是：采用两个特高频探头对脉冲信号的先后顺序进行比较，以判断局放点距离探头的方向；通过比较GIS内部及环境中特高频信号脉冲的对应性，判断信号为GIS内部放电还是外部干扰所致；通过放电信号到达两个特高频探头的时间差，或放电信号到达超声探头及特高频探头的时间差，计算放电点的准确位置。本发明设计合理，其采用高速示波器并结合超声及特高频检测技术，可有效区分内部放电与外部干扰，由于特高频检测的频率在300MHz～3GHz之间，因此，通过测量信号到达相邻探头的纳秒级时间差，可以实现对放电位置的厘米级定位功能。

Description

一种精确定位GIS局部放电的方法
技术领域
本发明属于GIS局部放电检测技术领域，尤其是一种精确定位GIS局部放电的方法。
背景技术
目前的GIS局放检测中，通常采用的故障定位方法是：比对两个探头采集到信号的强弱，较强的信号则认为距离放电源较近，通过寻找信号的最强点，来确认放电位置。但是，由于GIS为金属封闭结构，仅在非金属屏蔽的法兰及浇筑孔等位置能检测到局放信号，且受GIS内部结构及外部干扰的影响，上述检测方法的准确性不高，不能区分内部放电还是外部干扰，而且只能判断放电的大致区域，不能对放电点进行精确定位。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种设计合理、准确可靠的精确定位GIS局部放电的方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种精确定位GIS局部放电的方法，包括以下步骤：
步骤1、测试GIS本体：将第一特高频传感器布置在当前检测到局放信号的位置P，将第二特高频传感器放置在位置P邻近的检测位置P1，通过高速数字示波器同时显示两个特高频传感器的时域波形，观察哪路脉冲信号超前：若第一特高频传感器的信号超前于第二特高频传感器的信号，则保持第一特高频传感器不动，向着第一特高频传感器的方向变换第二特高频传感器的位置至P2；反之，保持第二特高频传感器不动，将向着第二特高频传感器的方向变换第一特高频传感器的位置至P3，以此类推，直至找到脉冲信号最超前的位置T；
步骤2、排除外部干扰：将第一特高频传感器放置在位置T，第二特高频传感器放置在位置T附近空气中，沿着GIS本体径向圆周上选取多个检测位置；调整示波器的时间单位直到能清晰显示时域波形的放电脉冲上升沿，以第一特高频传感器的信号作为触发信号，观察哪路信号超前：如果第一特高频传感器的信号超前于第二特高频传感器的信号，则说明缺陷存在于GIS本体内部；否则，说明局放信号由外部干扰所致，认为检测位置正常；
步骤3、超声检测：将超声波传感器布置GIS设备上的位置T附近，若不能检测到超声波异常信号，则使用特高频时差定位，若能够检测到超声波异常信号，则使用声电联合定位。
而且，所述特高频时差定位的具体方法为：
(1)将第一特高频传感器放置在位置T，第二特高频传感器放置在位置T一侧的邻近位置T1；
(2)通过高速数字示波器同时显示两个特高频传感器的时域波形，以第一特高频传感器的信号为触发信号，记录脉冲的时间差Δt1；
将第二特高频传感器重新放置在位置T另一侧的邻近位置T2，记录脉冲的时间差Δt2；
若L1>cΔt1，说明缺陷位置在T与T1之间，则x＝0.5(L1－cΔt1)；
若L2>cΔt2，说明缺陷位置在T与T2之间，则x＝0.5(L2－cΔt2)。
式中：x为缺陷位置与位置T的距离，单位为m；
c为电磁波传播速度，3×108m/s；
L1为位置T与位置T1之间的距离，单到位为m；
L2为位置T与位置T2之间的距离，单位为m；
Δt1为位置T与位置T1的特高频传感器检测到的时域脉冲信号的时间差，单位为s；
Δt2为位置T与位置T2的特高频传感器检测的时域脉冲信号的时间差，单位为s。
而且，所述声电联合定位的具体方法为：将第一特高频传感器放置在检测位置T，将超声波传感器放置在GIS本体上的检测位置T附近，保持第一特高频传感器固定不动，移动超声波传感器的位置，找到最小的时差位置，读取超声波起始沿到特高频脉冲信号的时间差，乘以超声波传播速度，得到缺陷位置与超声波传感器之间的距离。
本发明的优点和积极效果是：
本发明采用高速示波器并结合超声及特高频检测技术，可有效区分内部放电与外部干扰，由于特高频检测的频率在300MHz～3GHz之间，因此，通过测量信号到达相邻探头的纳秒级时间差，可以实现对放电位置的厘米级定位功能。
附图说明
图1为本发明的GIS设备本体检测原理示意图；
图2为特高频时差定位原理图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种精确定位GIS局部放电的方法，采用两个特高频探头对脉冲信号的先后顺序进行比较，以判断局放点距离探头的方向；通过比较GIS内部及环境中特高频信号脉冲的对应性，判断信号为GIS内部放电还是外部干扰所致；通过放电信号到达两个特高频探头的时间差，或放电信号到达超声探头及特高频探头的时间差，计算放电点的准确位置。具体包括以下步骤：
步骤1、测试GIS本体并进行粗侧定位
如图1所示，使用两只特高频传感器A和B，将第一特高频传感器(特高频传感器A)布置在当前检测到局放信号的位置P，第二特高频传感器(特高频传感器B)放置在位置P邻近的检测位置P1。
通过高速数字示波器同时显示特高频传感器A和B信号的时域波形，观察图谱中两路信号的局放脉冲是否对应，若不对应，继续检测其他位置；若对应，调整示波器的时间单位直到能清晰显示时域波形的放电脉冲上升沿，以特高频传感器A的信号为触发信号，观察哪路脉冲信号超前。
若特高频传感器A的信号超前于特高频传感器B的信号，则保持特高频传感器A不动，向着特高频传感器A的方向变换特高频传感器B的位置至P2；反之，保持特高频传感器B不动，将特高频传感器A的位置变换到检测位置P3。以此类推，直至找到脉冲信号最超前的位置，标记为位置T。
步骤2、排除干扰
将特高频传感器A放置在位置T，特高频传感器B放置在位置T附近空气中，沿着GIS径向圆周上选取多个检测位置。
调整示波器的时间单位直到能清晰显示时域波形的放电脉冲上升沿，以特高频传感器A的信号作为触发信号，观察哪路信号超前。
若特高频传感器A的信号超前于B的信号，说明缺陷存在于GIS本体内部；否则，说明局放信号由外部干扰所致，认为检测位置正常。
步骤3、超声检测
将超声波传感器C布置GIS设备的外壳上，可以选择布置在位置T附近，若不能检测到超声波异常信号，则使用特高频时差定位，执行步骤5；若能够检测到超声波异常信号，则使用声电联合定位，执行步骤6。
步骤4、特高频时差定位
将特高频传感器A放置在位置T，特高频传感器B放置在位置T一侧的邻近位置T1。
通过高速数字示波器同时显示特高频传感器A和B信号的时域波形，以特高频传感器A的信号为触发信号，记录脉冲的时间差Δt1。
特高频传感器B重新放置在位置T另一侧的邻近位置T2，记录脉冲的时间差Δt2。
如图2所示，根据下式计算得到缺陷的具体位置：
若L1>cΔt1，说明缺陷位置在T与T1之间，则x＝0.5(L1－cΔt1)；
若L2>cΔt2，说明缺陷位置在T与T2之间，则x＝0.5(L2－cΔt2)。
式中：x为缺陷位置与位置T的距离，单位为m；
c为电磁波传播速度，3×108m/s；
L1为位置T与位置T1之间的距离，单到位为m；
L2为位置T与位置T2之间的距离，单位为m；
Δt1为位置T与位置T1的传感器检测到的时域脉冲信号的时间差，单位为s；
Δt2为位置T与位置T2的传感器检测的时域脉冲信号的时间差，单位为s。
步骤5、声电联合定位
将特高频传感器A放置在检测位置T，超声波传感器C放置在GIS本体上位置T的附近，保持A固定不动，移动C的位置，找到最小的时差位置，读取超声波起始沿到特高频脉冲信号的时间差，乘以超声波传播速度(超声波在不同媒质中、不同温度下的传播速度不同)，即可得到缺陷位置与超声波传感器之间的距离。
通过以上步骤可以计算放电点的准确位置。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种精确定位GIS局部放电的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、测试GIS本体：将第一特高频传感器布置在当前检测到局放信号的位置P，将第二特高频传感器放置在位置P邻近的检测位置P1，通过高速数字示波器同时显示两个特高频传感器的时域波形，观察哪路脉冲信号超前：若第一特高频传感器的信号超前于第二特高频传感器的信号，则保持第一特高频传感器不动，向着第一特高频传感器的方向变换第二特高频传感器的位置至P2；反之，保持第二特高频传感器不动，将向着第二特高频传感器的方向变换第一特高频传感器的位置至P3，以此类推，直至找到脉冲信号最超前的位置T；
步骤2、排除外部干扰：将第一特高频传感器放置在位置T，第二特高频传感器放置在位置T附近空气中，沿着GIS本体径向圆周上选取多个检测位置；调整示波器的时间单位直到能清晰显示时域波形的放电脉冲上升沿，以第一特高频传感器的信号作为触发信号，观察哪路信号超前：如果第一特高频传感器的信号超前于第二特高频传感器的信号，则说明缺陷存在于GIS本体内部；否则，说明局放信号由外部干扰所致，认为检测位置正常；
步骤3、超声检测：将超声波传感器布置GIS设备上的位置T附近，若不能检测到超声波异常信号，则使用特高频时差定位，若能够检测到超声波异常信号，则使用声电联合定位。
2.根据权利要求1所述的一种精确定位GIS局部放电的方法，其特征在于：所述特高频时差定位的具体方法为：
(1)将第一特高频传感器放置在位置T，第二特高频传感器放置在位置T一侧的邻近位置T1；
(2)通过高速数字示波器同时显示两个特高频传感器的时域波形，以第一特高频传感器的信号为触发信号，记录脉冲的时间差Δt1；
将第二特高频传感器重新放置在位置T另一侧的邻近位置T2，记录脉冲的时间差Δt2；
若L1>cΔt1，说明缺陷位置在T与T1之间，则x＝0.5(L1－cΔt1)；
若L2>cΔt2，说明缺陷位置在T与T2之间，则x＝0.5(L2－cΔt2)。
式中：x为缺陷位置与位置T的距离，单位为m；
c为电磁波传播速度，3×108m/s；
L1为位置T与位置T1之间的距离，单到位为m；
L2为位置T与位置T2之间的距离，单位为m；
Δt1为位置T与位置T1的特高频传感器检测到的时域脉冲信号的时间差，单位为s；
Δt2为位置T与位置T2的特高频传感器检测的时域脉冲信号的时间差，单位为s。
3.根据权利要求1所述的一种精确定位GIS局部放电的方法，其特征在于：所述声电联合定位的具体方法为：将第一特高频传感器放置在检测位置T，将超声波传感器放置在GIS本体上的检测位置T附近，保持第一特高频传感器固定不动，移动超声波传感器的位置，找到最小的时差位置，读取超声波起始沿到特高频脉冲信号的时间差，乘以超声波传播速度，得到缺陷位置与超声波传感器之间的距离。
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