CN107356849A - 气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置和方法，所述装置包括：电源模块和放电检测模块，电源模块、气体绝缘开关的支撑绝缘子、放电检测模块、气体绝缘开关的壳体依次串联形成一个回路，其中，支撑绝缘子的低电位均压环通过放电检测模块连接气体绝缘开关的壳体，电源模块用于为气体绝缘开关提供检测电压，若所述支撑绝缘子发生局部放电现象，则放电检测模块将产生脉冲电压。本发明能够直接检测支撑绝缘子的局部放电，从而提高局部放电检测的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域，特别是涉及一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置、一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法和一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电在线监测系统。
背景技术
气体绝缘开关设备(Gas-Insulated Switchgear,GIS)是目前电力系统中大量使用的电力设备，GIS的有效维护和安全运行对于电力系统非常重要。GIS设备中大量使用支撑绝缘子结构，用于将高压母线支撑和固定在接地的金属壳体上，同时，支撑绝缘子也是GIS设备中相对薄弱的位置之一，在GIS设备工频电压运行时，若支撑绝缘子内部构造发生缺损，则可能由于局部放电导致绝缘层击穿事故。传统的局部放电检测方法由于检测灵敏度低的缘故，在实际运用中的效果并不理想。
发明内容
基于此，提供一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置、方法及其在线监测系统，解决气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测灵敏度低的问题。
一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，包括：
电源模块和放电检测模块；
电源模块、气体绝缘开关的支撑绝缘子、放电检测模块、气体绝缘开关的壳体依次串联形成一个回路；其中，支撑绝缘子的低电位均压环通过放电检测模块连接气体绝缘开关的壳体；
所述电源模块用于为所述气体绝缘开关提供检测电压，若所述支撑绝缘子发生局部放电现象，则所述放电检测模块将产生脉冲电压。
一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法，包括：
接收局部放电检测的检测指令；
对气体绝缘开关施加检测电压；其中，所述检测电压指的是支撑绝缘子的高电位均压环与气体绝缘开关的壳体之间的电压；
检测预设的放电检测模块是否产生脉冲电压；
根据检测结果判断所述支撑绝缘子是否发生局部放电现象；其中，支撑绝缘子的低电位均压环通过所述放电检测模块连接气体绝缘开关的壳体。
一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电在线监测系统，包括权利要求1-6任一项所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，以及监测终端；
所述监测终端向所述气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置发送检测指令，并采集所述气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的局部放电检测结果，根据采集到局部放电检测结果判断支撑绝缘子是否发生局部放电现象，将所述局部放电检测结果和/或判断结果在所述监测终端显示。
上述支撑绝缘子局部放电检测装置、方法及其在线监测系统，通过电源模块、气体绝缘开关的支撑绝缘子、放电检测模块、气体绝缘开关的壳体依次串联形成一个回路，支撑绝缘子的低电位均压环通过放电检测模块连接气体绝缘开关的壳体，在电源模块为所述气体绝缘开关提供检测电压时，若所述支撑绝缘子发生局部放电现象，则所述放电检测模块将产生脉冲电压。本发明的上述方案，避免了GIS开关内部导线与壳体之间形成的电容对局部放电检测产生的影响，从而提高了气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测的灵敏度。
附图说明
图1为一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的示意性结构图；
图2为一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置局部的示意性结构图；
图3为另一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置局部的示意性结构图；
图4为一具体实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的示意性结构图；
图5为一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法的示意性流程图；
图6为一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电在线监测系统的示意性结构图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明实施例的技术方案，进行清楚和完整的描述。
图1为一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的示意性结构图，如图1所示，所述装置包括：
电源模块110和放电检测模块120；电源模块110、气体绝缘开关的支撑绝缘子130、放电检测模块120、气体绝缘开关的壳体140依次串联形成一个回路；其中，支撑绝缘子的低电位均压环132通过放电检测模块120连接气体绝缘开关的壳体140；所述电源模块110用于为所述气体绝缘开关提供检测电压，若所述支撑绝缘子发生局部放电现象，则所述放电检测模块将产生脉冲电压。
本实施例的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，通过电源模块110产生检测电压，若支撑绝缘子由于内部故障而引起局部放电时，在放电检测模块120中检测到脉冲电压，从而检测到撑绝缘子的局部放电，通过上述方案，避免了GIS开关内部导线与壳体之间形成的电容对局部放电检测产生的影响，从而提高了气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测的灵敏度。
可选的，所述电源模块与高压母线141连接，当检测到高压母线带电时，则电源模块由高压母线供电，用于为支撑绝缘子局部放电检测装置提供检测电压，当检测到高压母线为带电时，则直接由电源模块110。
本实施例的方案实质上给出本系统的两种使用场景，当高压母线不带电时，代表的是GIS的出厂检验、交接试验检测等适用场景，当高压母线带电时，代表的是GIS的运行中的带电检测等场景。因此，本实施例的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置既能实现运行中的带电检测又能在工厂条件下进行测试。
在一实施例中，气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置还包括：传导模块。传导模块150连接放电检测模块120，所述传导模块150的一端通过壳体上的通孔伸出到壳体140外部，通过所述传导模块150将放电检测模块120的检测结果传输至所述壳体140外。
本实施例的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，由于GIS开关内是一个密封空间，因此，通过设置传导模块，可以将检测的结果传输到壳体外，方便结果的观察和统计。
可选的，所述传导模块150由绝缘层包裹，所述绝缘层用于将所述传导模块150与所述壳体140绝缘。本实施例的方案，通过绝缘层，防止传导模块与壳体140导通之后造成检测结果不准确。
图2为一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置局部的示意性结构图，如图2所示，放电检测模块120可以设置于气体绝缘开关的壳体140外部，放电检测模块120的一端连接壳体140，放电检测模块的另一端通过传导模块150连接支撑绝缘子的低电位均压环132，传导模块150连接放电检测模块120的一端伸出到壳体外部。
图3为另一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置局部的示意性结构图，如图3所示，放电检测模块120可以设置于气体绝缘开关的壳体140内部，放电检测模块140的另一端连接支撑绝缘子的低电位均压环132，传导模块150的一端伸出到壳体140外部，传导模块150的另一端连接所述放电检测模块120的与所述低电位均压环连接的一端。
上述两个实施例中，给出放电检测模块120可以安装在不同位置的两个实施例中，不同的安装位置在放电检测时可以起到不同的效果，例如，将放电检测模块120安装于GIS开关的内部，适用于GIS现场运行时的带电检测，在现场的情景下，将放电检测模块120安装于壳体140内，可以保护检测模块不被损坏以及外界条件影响，而将放电检测模块120安装于GIS开关的外部，适用于在工厂条件下的出厂试验测试以及交接测试，在工厂条件下，对每个GIS开关进行检测均是短暂的过程，而将放电检测模块120安装在壳体140外，方便于整个装置的安装，具体安装于何处，可视具体的适用场景而进行设置。
在一实施例中，放电检测模块120可以包括阻抗单元，在所述支撑绝缘子发生局部放电时，在所述放电检测模块的阻抗单元上产生脉冲电压。本实施例的方案，在发生局部放电时时，可以通过放电检测模块中的阻抗单元上形成脉冲电压。
在另一具体的实施例中，阻抗单元包括：电阻和/或电感，阻抗单元还可以是电阻、电感以及电容的组合。本实施例的方案，单个电阻以及多个可以组成阻抗单元，单个电感以及多个电感也可以组成阻抗单元，电阻和电感的组合可以组成阻抗单元，又或者是阻、电感以及电容的组合也可以组成阻抗单元。根据本发明在放电检测模块中设置阻抗单元的初衷，能够在阻抗单元上生成脉冲电压的组合，均包含在本方案之内。
以下以一具体实施例，对本发明气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置进行详细的说明，图4是一具体实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的示意性结构图。如图4所示，待检测的GIS开关中的支撑绝缘子是在现场运行状态，支撑绝缘子由于疲劳使用，导致支撑绝缘子中出现了一个气泡。Cd是气泡缺陷的等效电容；Cs1是气泡缺陷对高电压母线和高电位均压环的等效电容；Cs2是气泡缺陷对低电位均压环和接地壳体的等效电容；
在高压母线带电时，当电容Cd上的电压达到其能承受的最大电压，Cd击穿，产生一次局部放电，电容Cd的电压回零，当次局部放电的放电量为Qt，电容Cs1和电容Cs2上的电荷也重新分配，导致GIS设备端口电容上的视在放电量为ΔQ。
上述视在放电量ΔQ通过放电检测模块的阻抗单元Z，就会形成一个脉冲电压，通过传导模块将脉冲电压传输到GIS开关外部，就可以实现GIS开关中支撑绝缘子局部放电的检测。
基于气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，本发明还提供了一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法，该方法可用上述实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置实现。
图5为一实施例中气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法的示意性流程图，如图5所示，所述方法的步骤包括：
S201，接收局部放电检测的检测指令。
在需要对GIS开关中的支撑绝缘子进行局部放电检测时，首先会生成一个局部放电检测的检测指令，本步骤中，在接收到所述检测指令时，才会执行下面的步骤。
S202，对气体绝缘开关施加检测电压；其中，所述检测电压指的是支撑绝缘子的高电位均压环与气体绝缘开关的壳体之间的电压。
本步骤中，在执行局部放电检测时，首先需要施加检测电压，可选的，检测电压为外部提供的电压或者高压母线电压。
S203，检测预设的放电检测模块是否产生脉冲电压。
在本步骤中，放电检测模块中只存在两种情况，一是检测到产生脉冲电压，另一种是未检测到产生脉冲电压。
S204，根据检测结果判断所述支撑绝缘子是否发生局部放电现象；其中，支撑绝缘子的低电位均压环通过所述放电检测模块连接气体绝缘开关的壳体。
可选的，若放电检测模块检测到产生了脉冲电压，则判定支撑绝缘子中发生了局部放电，若放电检测模块未检测到脉冲电压，则判定支撑绝缘子中未发生局部放电。
上述实施例中的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法，通过直接检测支撑绝缘子两端可能发生局部放电而产生的脉冲电压，从而避免GIS开关其他部位形成等效电容放电产生的影响，提高的检测灵敏度和精度。
在一实施例中，气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法还包括：在气体绝缘开关的端口电容上注入一个已知量的脉冲电荷，检测在所述脉冲电荷下放电检测模块的电压幅值；根据所述脉冲电荷和所述电压幅值，确定脉冲电压单位幅值代表的视在电荷量；判断所述支撑绝缘子发生局部放电现象之后，还包括：根据脉冲电压的幅值、电压单位幅值代表的视在电荷量，确定支撑绝缘子的局部放电量。本实施例的技术方案，在检测局部放电的基础上，给出进一步确定了支撑绝缘子局部放电的放电量的方案，对于本实施例具体应用的拓展提供了支持。
基于上述气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的实施例，还提供了一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电在线监测系统，如图6所示，该监测系统包括上述实施例中的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，以及检测终端。
监测终端向所述气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置发送检测指令，并采集所述气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的局部放电检测结果，根据采集到局部放电检测结果判断支撑绝缘子是否发生局部放电现象，将所述局部放电检测结果和/或判断结果在所述监测终端显示。
本实施例的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电在线监测系统，可以在线对现场运行的GIS开关进行局部放电检测，一旦某一个GIS开关中的支撑绝缘子发生了局部放电，该检测系统能及时发现发生局部放电的GIS开关，有利于检修人员及时的对GIS开关进行维护。
在GIS开关运行的生命周期内，GIS开关的支撑绝缘子的损坏一般都是使用时间长造成的，通过分析判断结果，能够为GIS是否将要发生局部放电发出预警，有利于检修人员提前对GIS开关进行检修，避免开关故障造成的损失。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，其特征在于，包括：
电源模块和放电检测模块；
电源模块、气体绝缘开关的支撑绝缘子、放电检测模块、气体绝缘开关的壳体依次串联形成一个回路；其中，支撑绝缘子的低电位均压环通过放电检测模块连接气体绝缘开关的壳体；
所述电源模块用于为所述气体绝缘开关提供检测电压，若所述支撑绝缘子发生局部放电现象，则所述放电检测模块将产生脉冲电压。
2.根据权利要求1所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，其特征在于，还包括传导模块；所述传导模块连接所述放电检测模块；所述传导模块的一端通过壳体上的通孔伸出到壳体外部，通过所述传导模块将检测模块的检测结果传输至所述壳体外。
3.根据权利要求2所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，其特征在于，所述传导模块由绝缘层包裹，所述绝缘层用于将所述传导模块与所述壳体绝缘。
4.根据权利要求2所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，其特征在于，所述放电检测模块设置于气体绝缘开关的壳体外部，所述放电检测模块的一端连接壳体，所述放电检测模块的另一端通过传导模块连接支撑绝缘子的低电位均压环；所述传导模块连接放电检测模块的一端伸出到壳体外部；
或者，
所述放电检测模块设置于气体绝缘开关的壳体内部，所述放电检测模块的一端连接壳体，所述放电检测模块的另一端连接支撑绝缘子的低电位均压环；所述传导模块的一端伸出到壳体外部，所述传导模块的另一端连接所述放电检测模块的与所述低电位均压环连接的一端。
5.根据权利要求1所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，其特征在于，所述放电检测模块包括阻抗单元；
在所述支撑绝缘子发生局部放电时，在所述放电检测模块的阻抗单元上产生脉冲电压。
6.根据权利要求4所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，其特征在于，所述阻抗单元包括：电阻和/或电感；
或者，所述阻抗单元包括：电阻、电感以及电容。
7.一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法，其特征在于，包括：
接收局部放电检测的检测指令；
对气体绝缘开关施加检测电压；其中，所述检测电压指的是支撑绝缘子的高电位均压环与气体绝缘开关的壳体之间的电压；
检测预设的放电检测模块是否产生脉冲电压；
根据检测结果判断所述支撑绝缘子是否发生局部放电现象；其中，支撑绝缘子的低电位均压环通过所述放电检测模块连接气体绝缘开关的壳体。
8.根据权利要求7所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法，其特征在于，所述根据检测结果判断所述支撑绝缘子是否发生局部放电现象，包括：
若放电检测模块产生脉冲电压，判断所述支撑绝缘子发生局部放电现象；
若放电检测模块没有产生脉冲电压，判断所述支撑绝缘子未发生局部放电现象。
9.根据权利要求8所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测方法，其特征在于，还包括：
在气体绝缘开关的端口电容上注入一个已知量的脉冲电荷，检测在所述脉冲电荷下放电检测模块的电压幅值；
根据所述脉冲电荷和所述电压幅值，确定脉冲电压单位幅值代表的视在电荷量；
判断所述支撑绝缘子发生局部放电现象之后，还包括：
若放电检测模块产生脉冲电压，则根据脉冲电压的幅值、电压单位幅值代表的视在电荷量，确定支撑绝缘子的局部放电量。
10.一种气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电在线监测系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置，以及监测终端；
所述监测终端向所述气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置发送检测指令，并采集所述气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置的局部放电检测结果，根据采集到的局部放电检测结果判断支撑绝缘子是否发生局部放电现象，并对所述局部放电检测结果和/或判断结果进行显示。
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