CN108020801A - Gil设备内置式特高频传感器灵敏度校核系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIL设备内置式特高频传感器灵敏度现场校核系统，包括脉冲信号发生器、同轴电缆、同轴电缆接口、内置式传感器、GIL套管、GIL盆式绝缘子、GIS地刀盆子、局放测试及定位装置、天线式特高频传感器、外置式特高频传感器。利用上述现场校核系统，测量特高频信号在GIL设备内部传输实际衰减量，选取作为参考标准的传感器进行信号衰减量估算，对比被测传感器和参考标准传感器信号衰减量，计算被测内置式传感器平均等效高度，即可得知GIL设备内置式特高频传感器灵敏度。

Description

GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核系统及方法

技术领域

本发明涉及GIL设备运维技术领域，尤其涉及一种GIL设备内置式特高频传感器灵敏度现场校核系统及其方法。

背景技术

GIL与传统敞开式高压输变电设备相比，具有占地面积和空间小、安装快等一系列优点，近年GIL在电网中的应用越来越广泛。据不完全统计，GIL设备伴随有局放而产生的内部绝缘故障约60％，因此通过检测局部放电反映GIL运行状态是一种常用的运维检测手段。但近期某些电站频繁发生GIL设备局放异常和支撑绝缘子炸裂故障，GIL绝缘故障已威胁到电网的安全运行。虽然GIL发生多起绝缘故障，运行人员缺乏评估GIL设备内置式特高频传感器性能的手段，因此无法及时有效预测相关部件局放发展趋势和绝缘劣化程度。

发明专利内容

本发明针对上述问题，提供一种GIL设备内置式特高频传感器灵敏度现场校核系统及其方法。

为实现上述目标，本发明提供如下技术方案：

GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核系统，包括脉冲信号发生器与信号接收装置。

所述信号接收装置包括天线式特高频传感器、外置式特高频传感器和局放测试及定位装置，需校核的内置式传感器设置于GIL设备内。

所述局放测试及定位装置通过同轴电缆与内置式传感器相连，确定GIL相序后，利用局放测试及定位装置进行相应的测试计算。

所述GIL设备一端设置有套管，所述脉冲信号发生器可与所述天线式特高频传感器连接，所述天线式特高频传感器与所述GIL套管底部接触；此时，信号路径为：脉冲信号发生器—天线式特高频传感器—GIL套管—GIL内部—内置式传感器。

所述GIL设备另一端设置有盆式绝缘子，所述GIL盆式绝缘子与配套的GIS地刀盆子相邻，所述脉冲信号发生器可与所述外置式特高频传感器连接，所述外置式特高频传感器与所述GIS地刀盆子接触，此时，信号路径为：脉冲信号发生器—外置式特高频传感器—GIS地刀盆子—GIL盆式绝缘子—GIL内部—内置式传感器。

局放测试及定位装置的信号流向为：脉冲信号发生器—GIL盆式绝缘子/GIL套管底部--GIL内部--内置式传感器--同轴电缆接口--同轴电缆--局放测试及定位装置。

所述脉冲信号发生器为纳秒级脉冲信号发生器。

所述GIL盆式绝缘子浇注口非金属屏蔽，非金属屏蔽主要提供特高频信号一个测量通道。

同时，提供一种GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核方法，包括以下步骤：

步骤一、建立GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核模型，内置式特高频传感器灵敏度＝输出/UHF场＝有效高度H e，所述UHF场为常数，等效高度越大，灵敏度越高；等效高度越小，灵敏度越小；

步骤二、从GIL套管底部采用天线式特高频传感器将特高频信号注入，在同相GIL内置式传感器测量特高频信号幅值；

步骤三、从GIS地刀盆子采用外置式特高频传感器将特高频信号注入，在同相GIL内置式传感器测量特高频信号幅值；

步骤四、从GIS地刀盆子采用外置式特高频传感器将特高频信号注入，在同相GIL盆式绝缘子浇注孔测量特高频信号幅值；

步骤五、确定注入特高频信号传播路径；

步骤六、测量注入的信号源幅值；

步骤七、测量GIL内置式传感器实际衰减量；

步骤八、选取作为参考标准的传感器，在相同传播路径上估算其信号衰减量；

步骤九、计算现场GIL设备内置式传感器平均等效高度，即可得出GIL设备内置式特高频传感器的灵敏度。

进一步地，该校核方法的测试电压为220V，在测量信号幅值前，需测量试验电源是否为220V，检查试验回路所有接线，运行测试设备，检查其工作状态是否正常。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明可在运行状态和停运状态的GIL设备上开展内置式特高频传感器灵敏度现场校核，为运维人员提供一种有效评估GIL设备内置式特高频传感器性能状态的检测手段，有助于运维人员及时发现相关部件的局放发展趋势和绝缘劣化程度，避免GIL设备带缺陷运行而导致非计划停电。

附图说明

图1为本发明实施例内置式特高频传感器灵敏度校核系统示意图。

图2为本发明实施例特高频信号传输路径方框图。

图3为本发明实施例GIS地刀盆子注入特高频信号信号传输路径方框图。

图中附图标记含义：1-脉冲信号发生器；2-同轴电缆；3-同轴电缆接口；4-内置式传感器；5-GIL套管；6-GIL盆式绝缘子；7-GIS地刀盆子；8-局放测试及定位装置；9-天线式特高频传感器；10-外置式特高频传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

GIL设备内置式特高频传感器灵敏度现场校核方法，包括如下步骤：

步骤1、采用万用表测量电源，检查是否220V，防止电压过高损坏仪器。

步骤2、连接便携式局放测试设备线缆，确保设备接地良好，检查试验回路所有接线，运行测试设备，检查其工作状态是否正常。

步骤3、拆开GIL内置传感器盖板及高频同轴电缆。

步骤4、从GIL套管5底部采用天线式特高频传感器9将特高频信号注入，信号传输到内置式传感器4后，再通过同轴电缆2的传输到局放测试及定位装置8中，通过局放测试及定位装置8在同相GIL内置式传感器4测量特高频信号幅值，测试结果如表1所示。

表1套管底部到内置式传感器信号传输测试数据

步骤5、从GIS地刀盆子7采用外置式特高频传感器10将脉冲信号发生器1产生的特高频信号注入，信号流动顺序为：脉冲信号发生器—GIS地刀盆子—GIL盆式绝缘子—GIL内部—内置式传感器，通过局放测试及定位装置在同相GIL内置式传感器4测量特高频信号幅值，测试结果如表2所示。

表2地刀到内置式传感器信号传输测试数据

步骤6、从GIS地刀盆子7采用外置式特高频传感器10将特高频信号注入，在同相GIL盆式绝缘子6浇注孔测量特高频信号幅值，测试结果如表3所示；信号经过GIS地刀和GIL盆式绝缘子6三相衰减通道基本相同，由表3可知，三相信号幅值变化值±2dBm，变化率在5％范围内，说明注入信号幅值非常稳定。

表3地刀到浇注口信号传输测试数据

步骤7、确定注入特高频信号传播路径。

1)从GIL套管5底部注入点到内置式传感器4测试点信号传播路径：A/C相经过5个直角拐弯，距离61.7米；B相经过3个直角拐弯，距离53.8米，具体路径如图1所示。

2)GIS地刀盆子7注入点到内置式传感器4测试点信号传播路径：A/B/C相经过5个直角拐弯，同时经过6个绝缘盆子，距离约65米，直角拐弯及盆子数量如图3所示。

步骤8、测试注入信号源幅值。由于测试传感器紧靠信号发生器的传感器，信号幅值较大，现场测试中接入了20dB的信号衰减器，注入信号幅值数据如表4所示。

表4信号源幅值测试数据

步骤9、测量GIL内置式传感器实际衰减量

现场开展注入信号幅值测试时，加装了信号放大器(放大增益为15dB)，因此信号测量实际值为：实际测量幅值＝测试幅值-15dBm；信号传输测试衰减量＝注入信号等效幅值-实际测试幅值，测试结果如表5所示。

表5现场GIL设备信号传输测试衰减量

步骤10、选取作为参考标准的传感器，在相同传播路径上估算其信号衰减量。选取运行条件相近，且曾有效发现局放的DMS传感器作为参考标准，DMS传感器的衰减特性如下：

1)直线空管道的衰减约为：0.1dB/m；

2)1个直角(弧度)转弯的衰减量约为：5dB；

3)1个气密盆式绝缘子衰减量约为：2dB。

DMS传感器信号传输衰减量估算值如表6所示。

表6 DMS传感器信号传输衰减量估算

步骤11、计算现场GIL设备内置式传感器平均等效高度

作为参考标准的DMS传感器平均等效高度为13mm，反映传感器灵敏度的关键参数为平均等效高度，平均等效高度越大，灵敏度越高。对比被测传感器和参考标准传感器信号衰减量，衰减量差值如7表所示。

表7被测的传感器和DMS传感器信号衰减量差值

计算被测的内置式传感器平均等效高度，传感器平均等效高度差值倍数＝10^(衰减量差值/20)，传感器平均等效高度估算＝13/传感器平均等效高度差值倍数，估算结果如表8。

表8内置式传感器平均等效高度

根据内置式特高频传感器灵敏度等效于传感器平均等效高度，在得到了传感器平均等效高度估算值时，即得出了内置式特高频传感器灵敏度。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核系统，其特征在于：包括脉冲信号发生器与信号接收装置；

所述信号接收装置包括天线式特高频传感器、外置式特高频传感器和局放测试及定位装置，需校核的内置式传感器设置于GIL设备内，

所述局放测试及定位装置通过同轴电缆与内置式传感器相连；

所述GIL设备一端设置有套管，所述脉冲信号发生器可与所述天线式特高频传感器连接，所述天线式特高频传感器与所述GIL套管底部接触；

所述GIL设备另一端设置有盆式绝缘子，所述GIL盆式绝缘子与配套的GIS地刀盆子相邻，所述脉冲信号发生器可与所述外置式特高频传感器连接，所述外置式特高频传感器与所述GIS地刀盆子接触。

2.根据权利要求1所述的GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核系统，其特征在于：所述脉冲信号发生器为纳秒级脉冲信号发生器。

3.根据权利要求1所述的GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核系统，其特征在于：所述GIL盆式绝缘子浇注口非金属屏蔽。

4.一种GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核方法，其特征在于：所述校核方法包括以下步骤：

步骤一、建立GIL设备内置式特高频传感器灵敏度校核模型，内置式特高频传感器灵敏度＝输出/UHF场＝有效高度H e，所述UHF场为常数，等效高度越大，灵敏度越高；等效高度越小，灵敏度越小；

步骤二、从GIL套管底部采用天线式特高频传感器将特高频信号注入，在同相GIL内置式传感器测量特高频信号幅值；

步骤三、从GIS地刀盆子采用外置式特高频传感器将特高频信号注入，在同相GIL内置式传感器测量特高频信号幅值；

步骤四、从GIS地刀盆子采用外置式特高频传感器将特高频信号注入，在同相GIL盆式绝缘子浇注孔测量特高频信号幅值；

步骤五、确定注入特高频信号传播路径；

步骤六、测量注入的信号源幅值；

步骤七、测量GIL内置式传感器实际衰减量；

步骤八、选取作为参考标准的传感器，在相同传播路径上估算其信号衰减量；

步骤九、计算现场GIL设备内置式传感器平均等效高度，即可得出GIL设备内置式特高频传感器的灵敏度。

5.根据权利要求4所述的GIL设备内置式特高频传感器，灵敏度校核方法，其特征在于：该校核方法的测试电压为220V。