CN109917237A - 手持式gis局放定位仪及局放定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手持式GIS局放定位仪及局放定位系统，包括第一特高频采集单元和第二特高频采集单元，用于采集同一特高频信号；超声波采集单元，用于采集超声波信号；信号处理单元，用于对第一特高频采集单元和第二特高频采集单元所采集的特高频信号分别进行滤波和放大处理，并获取两路特高频信号之间的时间差；以及对超声波采集单元所采集的超声波信号进行前置放大和AD采集处理，获取超声波信号的幅值采集值；数据处理单元，用于对信号处理单元获取的两路特高频信号之间的时间差和超声波信号的幅值采集值进行分析处理，以获取局部放电信号的定位信息。本发明的手持式GIS局放定位仪及局放定位系统能够准确进行GIS局放定位，快速准确，实用性强。

Description

手持式GIS局放定位仪及局放定位系统

技术领域

本发明涉及局部放电定位的技术领域，特别是涉及一种手持式GIS局放定位仪及局放定位系统。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(GAS insulated SWITCHGEAR，GIS)以其体积小、可靠性高等优点越来越多的应用于电力系统当中。GIS本质上来说是不需维护的设备。然而，一旦发生故障，其修复时间将更长，对电力系统的危害也更大。GIS绝缘故障通常的特征是在完全击穿前发生局部放电。局部放电如果长期存在，则将引起绝缘的老化、劣化，甚至造成整个绝缘击穿或沿面闪络，导致设备在运行时出现故障，甚至造成大面积停电，造成的直接和间接损失是巨大的。局部放电是引发绝缘故障的主要原因，也是存在绝缘缺陷的重要特征。因此，对GIS的局部放电情况监测能够很好的发现缺陷的部位和性质。然而现场存在各种各样的电磁干扰，这些噪声信号与局放信号一起被传感器接收，从而影响了局放信号的模式识别与定位。

在一个复杂的电工设备中，发生在不同部位的放电，对绝缘的破坏作用是不同的。对局部放电准确定位从而准确测定放电量、判断其对绝缘的危害对于电力设备维护、改进产品设计与工艺等都具有重要的意义。因此，局部放电定位成为当前热点的研究课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种手持式GIS局放定位仪及局放定位系统，基于两个特高频信号采集单元接收信号的时间差法及超声波幅值频率法来准确进行GIS局放定位，快速准确，实用性强。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种手持式GIS局放定位仪，包括：第一特高频采集单元和第二特高频采集单元，用于采集同一特高频信号；超声波采集单元，用于采集超声波信号；信号处理单元，用于对所述第一特高频采集单元和所述第二特高频采集单元所采集的特高频信号分别进行滤波和放大处理，并获取处理后的两路特高频信号之间的时间差；以及对所述超声波采集单元所采集的所述超声波信号进行前置放大和AD采集处理，获取处理后的超声波信号的幅值采集值；数据处理单元，用于对所述信号处理单元获取的两路特高频信号之间的时间差和超声波信号的幅值采集值进行分析处理，以获取局部放电信号的定位信息。

于本发明一实施例中，所述第一特高频采集单元、所述第二特高频采集单元和所述超声波采集单元通过同轴电缆与所述信号处理单元相连。

于本发明一实施例中，所述信号处理单元对所述特高频信号进行滤波处理时，滤波频段为300～900MHz或1～1.5GHz。

于本发明一实施例中，还包括相位同步单元，用于提供相位同步信号至所述信号处理单元，以使所述信号处理单元根据所述相位同步信号对特高频信号和超声波信号进行放大。

于本发明一实施例中，还包括显示单元，用于显示所述数据处理单元获取的局部放电信号的定位信息。

于本发明一实施例中，所述局部放电信号的定位信息包括局部放电信号的周期图谱、幅值、放电次数中的一种或多种组合。

于本发明一实施例中，所述信号处理单元获取的两路特高频信号之间的时间差为针对同一特高频信号，在预设时间区间内所获取的时间差的均值。

于本发明一实施例中，所述第一特高频采集单元、所述第二特高频采集单元和所述超声波采集单元的信号采样率为200MS/S。

同时，本发明提供一种GIS局放定位系统，包括上述的手持式GIS局放定位仪和终端设备；

所述终端设备与所述手持式GIS局放定位仪连接，用于读取并显示所述数据处理单元获取的局部放电信号的定位信息。

于本发明一实施例中，所述终端设备包括PC机、智能手机、平板电脑和工控机。

如上所述，本发明的手持式GIS局放定位仪及局放定位系统，具有以下有益效果：

(1)基于两个特高频信号采集单元接收信号的时间差法及超声波幅值频率法来准确进行GIS局放定位，快速准确，实用性强；

(2)能提供局部放电幅值及周期图谱波形等数据，为电力设备的安全运行提供了数据支持。

附图说明

图1显示为本发明的手持式GIS局放定位仪于一实施例中的结构示意图；

图2显示为本发明的GIS局放定位系统于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

1 手持式GIS局放定位仪

11 第一特高频采集单元

12 第二特高频采集单元

13 超声波采集单元

14 信号处理单元

15 数据处理单元

16 相位同步单元

17 显示单元

2 终端设备

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明的手持式GIS局放定位仪及局放定位系统能够基于两个特高频信号采集单元接收信号的时间差法活超声波幅值频率法来准确进行GIS局放定位，快速准确，从而为电力设备的安全运行提供了数据支持。

如图1所示，于一实施例中，本发明的手持式GIS局放定位仪1包括：

第一特高频采集单元11和第二特高频采集单元12，用于采集同一特高频信号。

具体地，通过设置两个特高频采集单元来地同一特高频信号进行采集。特高频(Ultra HighFrequency，UHF)是指频率为300～3000MHz，波长在1m～1dm的无线电波。该波段的无线电波又称为分米波。

于本发明一实施例中，所述第一特高频采集单元和所述第二特高频采集单元的信号采样率为200MS/S。

超声波采集单元13，用于采集超声波信号。

具体地，通过设置一个超声波采集单元来采集超声波信号。超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。优选地，所述超声波采集单元采用AE超声波传感器。

于本发明一实施例中，所述超声波采集单元13的信号采样率为200MS/S。

信号处理单元14，用于对所述第一特高频采集单元11和所述第二特高频采集单元12所采集的特高频信号分别进行滤波和放大处理，并获取处理后的两路特高频信号之间的时间差；以及对所述超声波采集单元13所采集的所述超声波信号进行前置放大和AD采集处理，获取处理后的超声波信号的幅值采集值。

具体地，本发明的手持式GIS局放定位仪可通过两种方式来进行GIS局放定位，即特高频定位法和超声波定位法。特高频定位法能够检测特高频电磁波信号，检测范围较大，不受空气中电晕干扰影响，对各种缺陷均敏感，检测灵敏度可达几个pC；超声波定位法能够检测超声波信号，抗电气干扰，对自由颗粒缺陷和金属件的振动较为敏感，在靠近缺陷部位时，检测灵敏度可达到几个pC。因此，用户可根据实际情况选择合适的方式，从而具有广泛的适用范围。

其中，通过对所述第一特高频采集单元11和所述第二特高频采集单元12所采集的特高频信号分别进行滤波和放大处理，并获取处理后的两路特高频信号之间的时间差。在本发明中，对特高频信号的滤波可以在高低两个频段之间进行选择切换。于本发明一实施例中，所述信号处理单元对所述特高频信号进行滤波处理时，滤波频段为300～900MHz或1～1.5GHz。通过对所述超声波采集单元13所采集的所述超声波信号进行前置放大和AD采集处理，获取处理后的超声波信号的幅值采集值。

为了保证所采集信号的无损传输，于本发明一实施例中，所述第一特高频采集单元11、所述第二特高频采集单元12和所述超声波采集单元13通过同轴电缆与所述信号处理单元14相连。

数据处理单元15，用于对所述信号处理单元14获取的两路特高频信号之间的时间差和超声波信号的幅值采集值进行分析处理，以获取局部放电信号的定位信息。

具体地，数据处理单元15针对所述信号处理单元14获取的两路特高频信号之间的时间差和超声波信号的幅值采集值，采用一定的算法进行分析处理，从而获取局部放电信号的定位信息。对于本领域技术人员而言，针对两路特高频信号之间的时间差和超声波信号的幅值采集值的处理算法为成熟的现有技术，故在此不再赘述。

于本发明一实施例中，所述局部放电信号的定位信息包括局部放电信号的周期图谱、幅值、放电次数中的一种或多种组合。

另外，为了保证信号放大处理的有效性，于本发明一实施例中，本发明的手持式GIS局放定位仪还包括相位同步单元16，用于提供相位同步信号至所述信号处理单元，以使所述信号处理单元14根据所述相位同步信号对特高频信号和超声波信号进行放大。其中，所述相位同步信号包括内同步信号和外同步信号。

于本发明一实施例中，本发明的手持式GIS局放定位仪还包括显示单元17，用于显示所述数据处理单元15获取的局部放电信号的定位信息。优选地，所述显示单元17可以采用触摸屏，从而能够实现人机交互，以提升用户体验。

于本发明一实施例中，所述信号处理单元14获取的两路特高频信号之间的时间差为针对同一特高频信号，在预设时间区间内所获取的时间差的均值。具体地，针对同一特高频信号，信号处理单元14在一定时间区间为会获取多个时间差，本发明中，采用预设时间区间内所获取的时间差的均值作为最终的时间差，从而提高数据的准确性。

如图2所示，于一实施例中，本发明的GIS局放定位系统包括上述的手持式GIS局放定位仪1和终端设备2。

所述终端设备2与所述手持式GIS局放定位仪1连接，用于读取并显示所述数据处理单元15获取的局部放电信号的定位信息。具体地，所述终端设备2与所述手持式GIS局放定位仪1之间的连接可以为有线连接，也可以为无线连接。

于本发明一实施例中，所述终端设备包括PC机、智能手机、平板电脑和工控机。

综上所述，本发明的手持式GIS局放定位仪及局放定位系统基于两个特高频信号采集单元接收信号的时间差法及超声波幅值频率法来准确进行GIS局放定位，快速准确，实用性强；能提供局部放电幅值及周期图谱波形等数据，为电力设备的安全运行提供了数据支持。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种手持式GIS局放定位仪，其特征在于：包括：

第一特高频采集单元和第二特高频采集单元，用于采集同一特高频信号；

超声波采集单元，用于采集超声波信号；

信号处理单元，用于对所述第一特高频采集单元和所述第二特高频采集单元所采集的特高频信号分别进行滤波和放大处理，并获取处理后的两路特高频信号之间的时间差；以及对所述超声波采集单元所采集的所述超声波信号进行前置放大和AD采集处理，获取处理后的超声波信号的幅值采集值；

数据处理单元，用于对所述信号处理单元获取的两路特高频信号之间的时间差和超声波信号的幅值采集值进行分析处理，以获取局部放电信号的定位信息。

2.根据权利要求1所述的手持式GIS局放定位仪，其特征在于：所述第一特高频采集单元、所述第二特高频采集单元和所述超声波采集单元通过同轴电缆与所述信号处理单元相连。

3.根据权利要求1所述的手持式GIS局放定位仪，其特征在于：所述信号处理单元对所述特高频信号进行滤波处理时，滤波频段为300～900MHz或1～1.5GHz。

4.根据权利要求1所述的手持式GIS局放定位仪，其特征在于：还包括相位同步单元，用于提供相位同步信号至所述信号处理单元，以使所述信号处理单元根据所述相位同步信号对特高频信号和超声波信号进行放大。

5.根据权利要求1所述的手持式GIS局放定位仪，其特征在于：还包括显示单元，用于显示所述数据处理单元获取的局部放电信号的定位信息。

6.根据权利要求5所述的手持式GIS局放定位仪，其特征在于：所述局部放电信号的定位信息包括局部放电信号的周期图谱、幅值、放电次数中的一种或多种组合。

7.根据权利要求1所述的手持式GIS局放定位仪，其特征在于：所述信号处理单元获取的两路特高频信号之间的时间差为针对同一特高频信号，在预设时间区间内所获取的时间差的均值。

8.根据权利要求1所述的手持式GIS局放定位仪，其特征在于：所述第一特高频采集单元、所述第二特高频采集单元和所述超声波采集单元的信号采样率为200MS/S。

9.一种GIS局放定位系统，其特征在于：包括权利要求1-8之一所述的手持式GIS局放定位仪和终端设备；

所述终端设备与所述手持式GIS局放定位仪连接，用于读取并显示所述数据处理单元获取的局部放电信号的定位信息。

10.根据权利要求9所述的GIS局放定位系统，其特征在于：所述终端设备包括PC机、智能手机、平板电脑和工控机。