CN107478966A - 一种采用积分光度法的局部放电测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用积分光度法的局部放电测量装置及测量方法，该装置包括：积分球：用于提供密闭环境并且内置放电缺陷模型，其内部表面涂有漫反射涂层，通过积分光度法将放电缺陷模型产生不同种类的光信号进行多次均匀的漫反射并输出；电源模块：设置在积分球外部且与放电缺陷模型连接，用以为放电缺陷模型提供不同参数的电源；积分球内环境调节组件：与积分球连通，用以改变积分球内的气体环境，包括气体种类、气压、温度和湿度；参数探测组件：与电源模块连接，用以获取积分球的光参数、环境参数和电参数，并且进行处理和显示。与现有技术相比，本发明具有有效收集信号、放电环境可控、检测准确性高等优点。

Description

一种采用积分光度法的局部放电测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及局部放电测量领域，尤其是涉及一种采用积分光度法的局部放电测量装置及测量方法。

背景技术

电力设备是组成电力系统的基本元件，是保证供电可靠性的基础。电力设备由导体、导磁材料和绝缘组成，绝缘性能是最重要的，它决定了电力设备的技术经济性能和运行可靠性。在电力设备绝缘在线监测与故障诊断中，局部放电是反映其绝缘状况的重要参数和技术手段之一。目前检测局部放电的方法有脉冲电流法、超高频法、超声波法等。脉冲电流法易受外部电磁干扰的影响，超声波法检测灵敏度不高，而超高频法具有较高的灵敏度得到了广泛应用，但是其检测可靠性和定量问题至今尚未彻底解决。

电力设备发生局部放电时，各种电离、激发和复合均伴随有光的辐射，发光也是局部放电的一个特征。相对特高频和超声波检测方法，光学检测法用于检测局部放电时具有良好的抗干扰性能，同时研究表明其具有较高的灵敏度。因而，随着光学传感技术的快速发展，基于光学的GIS局部放电检测技术具有良好的发展及应用前景，是未来局部放电检测领域一个重要的研究方向。

光测法作为高压电器设备局部放电检测一种较新的非电量检测法，在国内外已经引起了一些高校和研究机构的关注，并开展了一些初步的研究工作，但是还较少用于实际的设备中，主要是缺乏对光测法的深入理论研究，没有建立不同缺陷、放电电压与放电量的对应关系，也没有具体用于测量的装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效收集信号、放电环境可控、检测准确性高的采用积分光度法的局部放电测量装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种采用积分光度法的局部放电测量装置，该装置包括：

积分球：用于提供密闭环境并且内置放电缺陷模型，其内部表面涂有漫反射涂层，通过积分光度法将放电缺陷模型产生不同种类的光信号进行多次均匀的漫反射并输出；

电源模块：设置在积分球外部且与放电缺陷模型连接，用以为放电缺陷模型提供不同参数的电源；

积分球内环境调节组件：与积分球连通，用以改变积分球内的气体环境，包括气体种类、气压、温度和湿度；

参数探测组件：与电源模块连接，用以获取积分球的光参数、环境参数和电参数，并且进行处理和显示。

所述的放电缺陷模型放置于积分球内中心位置。

所述的积分球表面设有多个通孔，所述的积分球内环境调节组件和参数探测组件分别通过通孔与积分球连通。

所述的积分球内环境调节组件包括气体交换模块和气体阀门，所述的气体交换模块通过通孔与积分球连通，所述的气体阀门设置在通孔处。

所述的参数探测组件包括信号处理显示模块以及分别与信号处理显示模块连接的环境探测模块、光电探测模块和电参数探测模块，所述的环境探测模块、光电探测模块和电参数探测模块分别设置在积分球表面的通孔处。

在所述的积分球内，放电缺陷模型与光电探测模块之间设有一表面涂有漫反射涂层的光挡板。

所述的环境探测模块包括多个探头，用以获取积分球内的温度、气压、湿度和噪声参数，所述的光电探测模块为一个经过光谱修正、余弦修正的光电转换器件，用以获取光谱功率分布和光通量，所述的电参数探测模块获取放电电压和电流参数。

所述的积分球的半径大于放电缺陷模型最长边的10倍。

一种测量方法，包括以下步骤：

1)在积分球开启的状态下放置放电缺陷模型，合上积分球，打开气体阀门，在信号处理显示模块上设置环境参数并运行气体交换模块，同时通过环境探测模块进行监测，直到积分球内环境稳定，达到设定参数；

2)关闭气体阀门和气体交换模块，打开电源模块，为放电缺陷模型供电，放电缺陷模型产生放电现象，发出光、电和噪声参数，其中，放电产生的光信号通过积分球均匀多次漫反射后达光电探测模块，光电探测模块将光信号转换为电信号，并传输至信号处理显示模块，放电产生的电参数由电参数探测模块探测，并传输至信号处理显示模块，放电现象对于环境的影响通过环境探测模块探测，并传输至信号处理显示模块。

3)信号处理显示模块收集各个探测模块的信号，进行相应的处理，并且通过显示屏显示放电现象的各类参数。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明主要提供一种采用积分光度法的局部放电测量装置及方法，利用密闭的积分球对放电缺陷模型产生的放电现象进行测量，有效收集光信号，解决了放电检测中光信号的稳定性和准确性的问题；同时引入了电参数探测和环境参数探测，控制放电环境，提高了放电检测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种测量放电现象的装置及方法示意图。

图中标记说明：

1、积分球，2、放电缺陷模型，3、电源模块，4、光挡板，5、环境探测模块，6、光电探测模块，7、气体阀门，8、气体交换模块，9、电参数探测模块，10、信号处理显示模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提出的一种采用积分光度法的局部放电测量装置及方法，该局部放电测量装置由积分球和附属装置构成，包括积分球1，放电缺陷模型2，电源模块3，光挡板4，环境探测模块5，光电探测模块6，气体阀门7，气体交换模块8，电参数探测模块9，信号处理显示模块10。放电缺陷模型2放置于积分球1内，并以有线的方式连接到积分球1外的电源模块3上；电参数探测模块9设置于电源回路中；积分球1的球壁上开设若干通孔，环境探测模块5、光电探测模块6和气体阀门7放置于通孔处；光挡板4设置于放电缺陷模型2和通孔中间处；气体阀门7以有线方式连接到气体交换模块8；环境探测模块5、光电探测模块6、气体交换模块8和电参数探测模块9以有线或无线的方式连接至信号处理显示模块10上；其中：

积分球1用于提供密闭环境并反射放电缺陷模型产生的光信号；

放电缺陷模型2用于产生各类放电现象，放电缺陷模型内包括但不限于放电模型、实际材料样品等；

电源模块3用于为放电缺陷模型提供各种参数的电源；

光挡板4用于避免放电缺陷模型发出的光直射入探测模块；

环境探测模块5用于测量积分球内的环境参数，包括但不限于温度、气压、湿度、噪声，并将数据传输至信号处理显示模块；

光电探测模块6用于收集经过积分球反射后的光参数，包括但不限于光谱功率分布、光通量等，转换为电信号并传输至信号处理显示模块；

气体阀门7用于打开或关断气体通道；

气体交换模块8用于调节积分球内环境，包括但不限于气体种类、气压、温度、湿度、噪声；

电参数探测模块9用于测量放电时产生的电参数，包括但不限于放电电压、电流，并传输至信号处理显示模块；

信号处理显示模块10用于处理多个探测模块给出的电信号，同时对气体交换模块进行控制，并显示最终测量结果；

积分球1的内壁、光挡板4上均涂有高漫反射系数材料；积分球关闭时，内部满足气密性要求，并且不漏光；积分球半径要大于放电模块最长边的10倍。

光电探测模块6为一个已经经过光谱修正、余弦修正的光电转换器件，光谱响应范围涵盖紫外光、可见光、红外范围(200nm-1200nm)。

环境探测模块5包含若干个探头，对密闭积分球内的气压、温度、湿度、气体种类、噪声等等分别进行探测，根据实际要求可以更换。

气体交换模块8同时包涵抽气、充气的功能。

信号处理显示模块10满足扩展要求，能够接入多路输入信号，可扩展通信、输出等功能。

所有装置均带有良好的接地和噪声屏蔽功能。

具体实施步骤如下：

(1)首先放置好放电缺陷模型，如针板放电模型，合上积分球，打开气体阀门。

(2)在信号处理显示模块上设置环境参数，运行气体交换模块，使得积分球内充满一定压强的SF6气体，同时通过环境探测模块进行监测，直到积分球内环境稳定，达到预期要求。

(3)然后关闭气体阀门和气体交换模块，打开电源模块，为放电缺陷模型供电，放电缺陷模型产生放电现象，发出光、电、噪声等等参数。其中，放电产生的光信号通过积分球反射到达光电探测模块，后者将光信号转换为电信号，并传输至信号处理显示模块；放电的电参数由电参数探测模块探测，并传输至信号处理显示模块；放电现象对于环境的影响通过环境探测模块探测，并传输至信号处理显示模块。

(4)最后，信号处理显示模块收集各个探测模块的信号，进行相应的处理，最后通过显示屏显示放电现象的各类参数，包括但不限于光谱功率分布、光通量、放电电压、电流、温度、气压、噪声等等。

Claims (9)

1.一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，该装置包括：

积分球(1)：用于提供密闭环境并且内置放电缺陷模型(2)，其内部表面涂有漫反射涂层，通过积分光度法将放电缺陷模型(2)产生不同种类的光信号进行多次均匀的漫反射并输出；

电源模块(3)：设置在积分球(1)外部且与放电缺陷模型(2)连接，用以为放电缺陷模型(2)提供不同参数的电源；

积分球内环境调节组件：与积分球(1)连通，用以改变积分球内的气体环境，包括气体种类、气压、温度和湿度；

参数探测组件：与电源模块(3)连接，用以获取积分球(1)的光参数、环境参数和电参数，并且进行处理和显示。

2.根据权利要求1所述的一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，所述的放电缺陷模型(2)放置于积分球(1)内中心位置。

3.根据权利要求1所述的一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，所述的积分球(1)表面设有多个通孔，所述的积分球内环境调节组件和参数探测组件分别通过通孔与积分球(1)连通。

4.根据权利要求3所述的一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，所述的积分球内环境调节组件包括气体交换模块(8)和气体阀门(7)，所述的气体交换模块(8)通过通孔与积分球(1)连通，所述的气体阀门(7)设置在通孔处。

5.根据权利要求3所述的一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，所述的参数探测组件包括信号处理显示模块(10)以及分别与信号处理显示模块(10)连接的环境探测模块(5)、光电探测模块(6)和电参数探测模块(9)，所述的环境探测模块(5)、光电探测模块(6)和电参数探测模块(9)分别设置在积分球(1)表面的通孔处。

6.根据权利要求5所述的一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，在所述的积分球(1)内，放电缺陷模型(2)与光电探测模块(6)之间设有一表面涂有漫反射涂层的光挡板(4)。

7.根据权利要求5所述的一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，所述的环境探测模块(5)包括多个探头，用以获取积分球(1)内的温度、气压、湿度和噪声参数，所述的光电探测模块(6)为一个经过光谱修正、余弦修正的光电转换器件，用以获取光谱功率分布和光通量，所述的电参数探测模块(9)获取放电电压和电流参数。

8.根据权利要求1所述的一种采用积分光度法的局部放电测量装置，其特征在于，所述的积分球(1)的半径大于放电缺陷模型(2)最长边的10倍。

9.一种应用如权利要求1-8任一项所述的采用积分光度法的局部放电测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在积分球开启的状态下放置放电缺陷模型，合上积分球，打开气体阀门，在信号处理显示模块上设置环境参数并运行气体交换模块，同时通过环境探测模块进行监测，直到积分球内环境稳定，达到设定参数；

2)关闭气体阀门和气体交换模块，打开电源模块，为放电缺陷模型供电，放电缺陷模型产生放电现象，发出光、电和噪声参数，其中，放电产生的光信号通过积分球均匀多次漫反射后达光电探测模块，光电探测模块将光信号转换为电信号，并传输至信号处理显示模块，放电产生的电参数由电参数探测模块探测，并传输至信号处理显示模块，放电现象对于环境的影响通过环境探测模块探测，并传输至信号处理显示模块。

3)信号处理显示模块收集各个探测模块的信号，进行相应的处理，并且通过显示屏显示放电现象的各类参数。