CN109782142A - 一种gis局部放电检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种GIS局部放电检测装置，包括偏置电源、雪崩光电二极管、采样电阻、比较器和计数器；其中，所述采样电阻的一端接地，所述采样电阻的另一端连接所述雪崩光电二极管的正极；所述雪崩光电二极管的负极连接所述偏置电源；所述比较器的输入端连接所述雪崩光电二极管的正极，所述比较器的输出端连接所述计数器。本申请提供的GIS局部放电检测装置及系统，具有检测灵敏度高，结构简单，功能可靠，成本低，便于现场安装等优点，可应用于变电站GIS设备内部绝缘局部放电的状态检测和故障预警，对提高变电站GIS运行维护质量，缩短设备事故发现时间，避免重大运行事故具有实际意义。

Description

一种GIS局部放电检测装置及系统

技术领域

本申请涉及GIS局部放电测试技术领域，尤其涉及一种GIS局部放电检测装置及系统。

背景技术

GIS(gas insulated switchgear，气体绝缘金属封闭开关设备)是目前电力系统中大量使用的电力设备，因此GIS的有效维护和正常运行对保障电力系统的正常运行有着重要的作用。GIS的内部绝缘由于制造、装配和输运过程中的工艺或操作不当造成的毛刺、接触不良、部件松动、金属颗粒等问题，会导致GIS绝缘内部局部电场集中引起局部放电现象，局放放电是造成绝缘劣化的重要原因，也是绝缘故障的重要表现形式，能够反映GIS内部绝缘的潜伏缺陷和故障。通过对GIS内部局部放电的检测可以实现对GIS内绝缘缺陷和故障进行检测和预警。

局放过程会伴随着光子发射现象，通过对局放发出的光进行检测可以有效表征和反映局部放电，光学检测作为一种不受现场电磁干扰的检测方法，具有应用在变电站现场的天然优势。目前提出的可用于设备绝缘局部放电的光学检测方法主要包括光纤检测、荧光光纤检测和光电倍增管检测，这些方法都因为存在各种限制因素而未被实际应用于GIS的现场检测中：光纤检测是将普通光纤作为探头放置到GIS设备内对放电的光信号进行采集，然后引导到外部与光电转换和信号处理系统进行连接，该方法受到光纤孔径的限制，只能探测到局部小范围的放电。荧光光纤法采用荧光光纤代替普通光纤，在采集光信号的同时对光信号进行放大，将弱光信号转换成强光信号输出，不受光纤孔径限制。由于这两种方法都必须将光纤入侵到设备内部，因此基本没有被应用在变电站现场。光电倍增管是基于外光电效应的弱光探测器件，在光子入射到阴极表面时会有电子受激发溢出，溢出的电子在高偏压下经过倍增级进行二次激发，经过多级反复倍增，增益可高达一百万倍左右，可以有效探测到微弱发光，但由于光电倍增管体积大、价格昂贵、易碎，并且需要电源提供1000V的偏压，极大的限制了其在现场中的应用。

发明内容

本申请提供了一种GIS局部放电检测装置及系统，用于对GIS内部绝缘的局部放电进行状态检测和故障预警。

本申请提供了一种GIS局部放电检测装置，包括偏置电源、雪崩光电二极管、采样电阻、比较器和计数器；其中，

所述采样电阻的一端接地，所述采样电阻的另一端连接所述雪崩光电二极管的正极；

所述雪崩光电二极管的负极连接所述偏置电源；所述比较器的输入端连接所述雪崩光电二极管的正极，所述比较器的输出端连接所述计数器。

可选的，上述GIS局部放电检测装置中，所述检测装置还包括淬灭电阻，所述偏置电源通过所述淬灭电阻连接所述雪崩光电二极管的负极。

可选的，上述GIS局部放电检测装置中，所述检测装置还包括偏置电源开关，所述偏置电源开关的一端连接所述偏置电源，所述偏置电源开关的另一端连接所述雪崩光电二极管的负极。

可选的，上述GIS局部放电检测装置中，所述检测装置还包括逻辑控制模块，所述逻辑控制模块的输入端连接所述计数器，所述逻辑控制模块的输出端控制连接所述偏置电源开关。

可选的，上述GIS局部放电检测装置中，所述检测装置还包括信号发送模块，所述信号发送模块的输入端连接所述计数器，所述信号发送模块的输出端连接监测中心。

基于本申请提供的GIS局部放电检测装置，本申请还提供了一种GIS局部放电检测系统，所述系统包括GIS和GIS局部放电检测装置，所述GIS局部放电检测装置固定设置在所述GIS的法兰上，所述GIS局部放电检测装置的外围做遮光处理；

其中，所述GIS局部放电检测装置为上述任意一项所述的GIS局部放电检测装置。

可选的，上述GIS局部放电检测系统中，所述GIS局部放电检测装置通过热溶胶固定在GIS带观察窗的法兰上并用强力遮光胶带围绕检测装置与法兰的接触边界做遮光处理。

本申请提供的GIS局部放电检测装置及系统，以雪崩光电二极管为光学传感器，通过偏置电源对雪崩光电二极管施加反向偏置，使雪崩光电二极管在检测到光信号时产生雪崩电流，通过采样电阻将雪崩电流转换为电压信号并在比较器中与触发阈值进行比较，若电压信号强于触发阈值则对该光子进行计数；收集光子数信息，若连续检测到光子的时间低于预设时间时，则认为检测到暂时性局部放电，评估为轻度预警；若连续检测到光子的时间超过预设时间，认为检测到长期局放故障，评估为严重预警，需要对GIS相关位置进行检修。因此，本申请提供的GIS局部放电检测装置及系统，具有检测灵敏度高，结构简单，功能可靠，成本低，便于现场安装等优点，可应用于变电站GIS设备内部绝缘局部放电的状态检测和故障预警。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种GIS局部放电检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种GIS局部放电检测的结构示意图。

其中：

1-GIS局部放电检测装置，101-偏置电源，102-雪崩光电二极管，103-采样电阻，104-比较器，105-计数器，106-淬灭电阻，107-偏置电源开关，108-逻辑控制模块，109-信号发送模块，110-监测中心，2-GIS。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图1为本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置的结构示意图。如附图1所示，本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置1包括偏置电源101、雪崩光电二极管102、采样电阻103、比较器104和计数器105；其中，

所述采样电阻103的一端接地，所述采样电阻103的另一端连接所述雪崩光电二极管102的正极；

所述雪崩光电二极管102的负极连接所述偏置电源101；所述比较器104的输入端连接所述雪崩光电二极管102的正极，所述比较器104的输出端连接所述计数器105。

雪崩光电二极管102是一种基于内光电效应的弱光探测器件，当在雪崩光电二极管102两端加入反向偏压后，雪崩光电二极管102会工作在盖革模式，当光子入射光后会产生载流子，在强场中被加速并碰撞晶格产生更多载流子，最后形成雪崩，产生宏观可测的电流。雪崩光电二极管102与光电倍增管相比具有体积小，功耗低和探测效率高等优势。雪崩光电二极管102的功能依靠雪崩效应，一旦雪崩发生其自身无法将雪崩停止，需要通过外回路抑制雪崩。在本申请实施例中，通过偏置电源101对雪崩光电二极管102施加反向偏置，使雪崩光电二极管102在检测到光信号时产生雪崩电流，通过采样电阻将雪崩电流转换为电压信号并在比较器中与触发阈值进行比较，若电压信号强于触发阈值则对该光子进行计数。

状态检测与故障预警的过程为：收集检测装置上传的光子数信息，若连续检测到光子的时间低于预设时间时，则认为检测到暂时性局部放电，评估为轻度预警；若连续检测到光子的时间超过预设时间，认为检测到长期局放故障，评估为严重预警，需要对GIS相关位置进行检修。

如此，本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置，以雪崩光电二极管102为光学传感器，通过偏置电源101对雪崩光电二极管102施加反向偏置，使雪崩光电二极管102在检测到光信号时产生雪崩电流，通过采样电阻103将雪崩电流转换为电压信号并在比较器中与触发阈值进行比较，若电压信号强于触发阈值则对该光子进行计数；收集光子数信息，若连续检测到光子的时间低于预设时间时，则认为检测到暂时性局部放电，评估为轻度预警；若连续检测到光子的时间超过预设时间，认为检测到长期局放故障，评估为严重预警，需要对GIS相关位置进行检修。因此，本申请提供的GIS局部放电检测装置，具有检测灵敏度高，结构简单，功能可靠，成本低，便于现场安装等优点，可应用于变电站GIS设备内部绝缘局部放电的状态检测和故障预警，对提高变电站GIS运行维护质量，缩短设备事故发现时间，避免重大运行事故具有实际意义。

在本申请具体实施方式中，本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置还包括淬灭电阻106，所述偏置电源101通过所述淬灭电阻106连接所述雪崩光电二极管102的负极。淬灭电阻106对雪崩光电二极管102的雪崩进行抑制，并利用半导体制冷技术使雪崩光电二极管102降温，使雪崩光电二极管102可以进行长期的探测，减小检测装置的体积和成本。

在本申请具体实施方式中，本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置还包括偏置电源开关107，所述偏置电源开关107的一端连接所述偏置电源101，所述偏置电源开关107的另一端连接所述雪崩光电二极管102的负极。偏置电源开关107用于控制GIS局部放电检测装置中偏置电源101的通断。当检测出故障的时候，控制偏置电源开关107断，保护雪崩光电二极管102。

在本申请具体实施方式中，本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置还包括逻辑控制模块108，所述逻辑控制模块108的输入端连接所述计数器105，所述逻辑控制模块108的输出端控制连接所述偏置电源开关107。当连续检测到光子的时间超出预定时间时通过逻辑控制模块108控制偏置电源开关107切断偏置电源101，同时以此判断绝缘内部发生短期局放故障还是长期局放故障，直到故障排查后再重新开启，具有长期故障发生时自动断电预警的功能。

在本申请具体实施方式中，本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置还包括信号发送模块109，所述信号发送模块109的输入端连接所述计数器105，所述信号发送模块109的输出端连接监测中心110。当检测到局放的光信号时将光子数信息通过网线发送至监测中心110，从而对GIS内部绝缘的局部放电进行状态检测和故障预警。

基于本申请实施例提供的GIS局部放电检测装置，本申请实施例还提供了一种GIS局部放电检测系统，如附图2所示。本申请实施例提供的GIS局部放电检测系统GIS 2和GIS局部放电检测装置1，所述GIS局部放电检测装置1固定设置在所述GIS 2的法兰上，所述GIS局部放电检测装置1的外围做遮光处理；

其中，所述GIS局部放电检测装置1为上述实施例提供的GIS局部放电检测装置。

在本申请具体实施方式中，所述GIS局部放电检测装置1通过热溶胶固定在GIS带观察窗的法兰上并用强力遮光胶带围绕检测装置与法兰的接触边界做遮光处理，有利于确保外部光源无法进入GIS局部放电检测装置内部。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种GIS局部放电检测装置，其特征在于，包括偏置电源、雪崩光电二极管、采样电阻、比较器和计数器；其中，

所述采样电阻的一端接地，所述采样电阻的另一端连接所述雪崩光电二极管的正极；

所述雪崩光电二极管的负极连接所述偏置电源；所述比较器的输入端连接所述雪崩光电二极管的正极，所述比较器的输出端连接所述计数器。

2.根据权利要求1所述的GIS局部放电检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括淬灭电阻，所述偏置电源通过所述淬灭电阻连接所述雪崩光电二极管的负极。

3.根据权利要求1所述的GIS局部放电检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括偏置电源开关，所述偏置电源开关的一端连接所述偏置电源，所述偏置电源开关的另一端连接所述雪崩光电二极管的负极。

4.根据权利要求3所述的GIS局部放电检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括逻辑控制模块，所述逻辑控制模块的输入端连接所述计数器，所述逻辑控制模块的输出端控制连接所述偏置电源开关。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的GIS局部放电检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括信号发送模块，所述信号发送模块的输入端连接所述计数器，所述信号发送模块的输出端连接监测中心。

6.一种GIS局部放电检测系统，其特征在于，所述系统包括GIS和GIS局部放电检测装置，所述GIS局部放电检测装置固定设置在所述GIS的法兰上，所述GIS局部放电检测装置的外围做遮光处理；

其中，所述GIS局部放电检测装置为权利要求1-5任意一项所述的GIS局部放电检测装置。

7.根据权利要求6所述的GIS局部放电检测系统，其特征在于，所述GIS局部放电检测装置通过热溶胶固定在GIS带观察窗的法兰上并用强力遮光胶带围绕检测装置与法兰的接触边界做遮光处理。