CN110865287A - 一种gis局部放电的定位装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种GIS局部放电的定位装置，包括：多个超声传感器构成的超声传感器阵列，用于进行超声信号的采集；用于调节超声传感器阵列中的各个超声传感器的位置的装配工装；与超声传感器阵列连接的信号采集模块，用于获取各个超声传感器的采集数据并在进行模数转换后发送至分析模块；与信号采集模块连接的分析模块，用于根据接收的数据进行GIS局部放电的定位。应用本申请的方案，提高了基于超声定位检测技术对GIS局部放电的定位精度，可以有效地适应不同的GIS。

Description

一种GIS局部放电的定位装置

技术领域

本发明涉及电气设备带电检测技术领域，特别是涉及一种GIS局部放电的定位装置。

背景技术

随着特高压电网在全球能源领域的不断发展，高电压等级、远距离输电是我国电网未来发展的主要方向。而伴随着电压等级的逐步提高，电力设备的局部放电现象一直是业界关注的热点问题。

局部放电会造成电能的损耗，同时使绝缘材料加速老化。因此，及时、准确地对设备存在的局部放电进行早期检测非常重要。局部放电的检测方法按照放电信息类型可分为脉冲电流法、无线电干扰法、光测法、声测法、红外热测法、紫外成像检测法及化学检测法等。其中，超高频检测方法针对电力设备内部放电以及在GIS(gas-insulated switchgear，气体绝缘开关设备)内部、电力变压器内部的局部放电检测方面有较好的检测效果，但容易受到30-300MHz频段由局部放电产生的电磁波的强干扰。紫外成像的检测方法对于设备外部局部放电的定位检测有较好的检测效果，但通常只适用于200-280nm频段的日盲区域的紫外信号。相较于其他检测方法，超声检测技术在检测局部放电时具有信噪比较高、可靠性较高、成本低、现场抗干扰性更强等优点。

但是，目前的超声定位检测局部放电的技术，在定位的准确度上还有待改进。

综上所述，如何提高基于超声定位检测技术对GIS局部放电的定位精度，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种GIS局部放电的定位装置，以提高基于超声定位检测技术对GIS局部放电的定位精度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种GIS局部放电的定位装置，包括：

多个超声传感器构成的超声传感器阵列，用于进行超声信号的采集；

用于调节所述超声传感器阵列中的各个超声传感器的位置的装配工装；

与所述超声传感器阵列连接的信号采集模块，用于获取各个超声传感器的采集数据并在进行模数转换后发送至分析模块；

与所述信号采集模块连接的所述分析模块，用于根据接收的数据进行GIS局部放电的定位。

优选的，所述超声传感器阵列为由M×N个超声传感器构成的超声传感器阵列；M和N均为不小于2的正整数；

所述装配工装包括：

M条相互平行的滑轨；

在每一条滑轨上设置的用于与该滑轨配合的N个滑块；且每个滑块上固定一个超声传感器；

设置在每一个滑块上，用于将该滑块与所述GIS磁性吸合的吸合部件；

用于调节任意相邻的两条滑轨的间距的滑轨间距调节部件。

优选的，所述滑轨间距调节部件包括：

在任意相邻的两条滑轨之间均设置的折叠杆；针对任意一个折叠杆，该折叠杆的一端与相邻滑轨中的一个滑轨固定，该折叠杆的另一端与相邻滑轨中的另一滑轨固定。

优选的，所述装配工装还包括：用于移动所述装配工装的把手。

优选的，每一条所述滑轨均为带有刻度的滑轨。

优选的，GIS局部放电的定位装置的电源为MS303D型号电源。

优选的，所述MS303D型号电源通过供电信号分离器为所述超声传感器阵列中的各个超声传感器供电，且供电线为具有屏蔽层的同轴线。

优选的，还包括：

显示模块，用于显示所述分析模块接收的数据的波形图。

优选的，所述分析模块还用于：对所述GIS进行故障分析，并通过所述显示模块显示出分析结果。

应用本发明实施例所提供的技术方案，由于采用多个超声传感器构成的超声传感器阵列进行超声信号的采集，因此相较于单超声传感器的方案，通过多个超声传感器的组合定位，有利于提高定位精度。进一步的，考虑到不同GIS设备外壳的表面曲率不同，本申请通过装配工装调节超声传感器阵列中的各个超声传感器的位置，使得在保持阵列时能够适应不同场合的GIS，有利于保障超声传感器阵列对信号的有效检测。因此，本申请的方案提高了基于超声定位检测技术对GIS局部放电的定位精度，可以有效地适应不同的GIS。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种GIS局部放电的定位装置的结构示意图；

图2为一种具体实施方式中的超声传感器阵列以及装配工装的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种GIS局部放电的定位装置，提高了基于超声定位检测技术对GIS局部放电的定位精度，可以有效地适应不同的GIS。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明中一种GIS局部放电的定位装置的结构示意图，该GIS局部放电的定位装置可以包括：

多个超声传感器构成的超声传感器阵列10，用于进行超声信号的采集；

用于调节超声传感器阵列10中的各个超声传感器的位置的装配工装20。

超声传感器阵列10中包括的超声传感器的个数可以根据实际情况进行设定和调整，装配工装20则可以根据超声传感器阵列10的具体情况进行相适应地配置，能够方便地调节超声传感器阵列10中的各个超声传感器的位置即可。

例如在本发明的一种具体实施方式中，超声传感器阵列10为由M×N个超声传感器构成的超声传感器阵列10；M和N均为不小于2的正整数；

装配工装20包括：

M条相互平行的滑轨；

在每一条滑轨上设置的用于与该滑轨配合的N个滑块；且每个滑块上固定一个超声传感器；

设置在每一个滑块上，用于将该滑块与GIS磁性吸合的吸合部件；

用于调节任意相邻的两条滑轨的间距的滑轨间距调节部件。

可参阅图2，为一种具体实施方式中的超声传感器阵列10以及装配工装20的结构示意图。在图2的实施方式中，M和N的取值均为3。即3×3的超声传感器构成超声传感器阵列10。可以理解的是，在其他场合中，可以有其他形式的阵列，例如4×4的超声传感器阵列，2×3的超声传感器阵列等。

还需要说明的是，该种实施方式中，超声传感器阵列10是矩形阵列，即是由M×N个超声传感器构成的超声传感器阵列10，在其他实施方式中，也可以是非矩形阵列。例如，基于图2的滑轨，在第1根滑轨上设置3个超声传感器，第2根滑轨上设置4个超声传感器，在第3根滑轨上设置5个超声传感器，并不影响本方案的实施。当然，超声传感器阵列10的具体形式不同，分析模块40所采用的分析算法需要相适应地调整，因此实际应用中通常会采用M×N个超声传感器构成的矩形的超声传感器阵列10，从而便于方案的实施。

滑轨通常可以选取为铝制结构，每一条滑轨上设置有用于与该滑轨配合的N个滑块，即N个滑块都可以在滑轨上自由滑动，使得可以根据实际需要调节滑块在阵列中的横向间距，由于每个滑块上都固定有一个超声传感器，因此也就实现了超声传感器阵列10中的各个超声传感器的横向间距的调节。

而对于竖直方向的间距，该种实施方式中则通过滑轨间距调节部件来调节。滑轨间距调节部件的具体形式也可以根据需要进行设定和调整，只要可以调节任意相邻的两条滑轨的间距即可。

例如，在本发明的一种具体实施方式中，滑轨间距调节部件可以包括：

在任意相邻的两条滑轨之间均设置的折叠杆；而针对任意一个折叠杆，该折叠杆的一端与相邻滑轨中的一个滑轨固定，该折叠杆的另一端与相邻滑轨中的另一滑轨固定。

当然，考虑到相邻滑轨间仅有单个折叠杆稳定性不足，图2的实施方式中，在任意相邻的两条滑轨之间均设置了多个折叠杆，由于图2的实施方式中是由3×3个超声传感器构成的超声传感器阵列10，因此，图2的方式在任意相邻的两条滑轨之间设置了3个可折叠铝制杆。通过调节各个折叠杆的角度，便可以调节任意相邻的两条滑轨的间距，即实现了对于超声传感器阵列10中的各个超声传感器的竖直间距的调节。

图2的实施方式中采用了折叠杆进行滑轨间距的调节，在其他实施方式中可以有其他方式，例如通过伸缩杆等方式进行调节，此处不再展开说明。

每一个滑块上都设置有一个吸合部件，通常可以为磁铁，可以将该滑块与GIS进行磁性吸合，即通过吸合部件使得本申请的GIS局部放电的定位装置可以与GIS相固定，不必始终手持，有利于方便工作人员的现场操作。

还需要说明的是，本申请通过装配工装20调节超声传感器阵列10中的各个超声传感器的位置，而超声传感器阵列10中的各个超声传感器的位置不同时，分析模块40需要相适应地调整算法中的相关参数。因此，在实际应用中，通常可以为分析模块40所使用的算法配置若干组参数，每组参数则对应于一种情况下的超声传感器阵列10中的超声传感器的位置分布。针对不同形状的GIS外壳，工作人员根据情况从预设的几种位置分布中选取出一种，并相适应地选取对应的一组参数，例如通过按键进行分析模块40所使用的参数组的选择。

以图2的实施方式为例进行说明。例如，预设了3种位置分布情况，其中一种是各个超声传感器的横向间距为6cm。需要指出的是，由于各个超声传感器之间的竖直间距对分析结果产生的影响较少，因此可以无需考虑竖直间距的不同，在不会产生过大的定位误差的前提下，有利于降低方案的复杂度。但是需要说明的是，各个超声传感器的横向间距通常需要保持统一，即均为相同的横向间距。而纵向间距则可以不统一，也不会对算法产生较大影响，例如图2中，为了与GIS的外壳配合，顶部滑轨与中间的滑轨的间距调整为10cm，中间的滑轨与底部的滑轨间距则调整为15cm。

将各个超声传感器的横向间距调整为6cm之后，例如可以按下A按钮，使得分析模块40此时使用的算法的参数组与当前的位置分布相适应。又如，将各个超声传感器的横向间距调整为10cm，再按下B按钮，使得分析模块40使用的算法的参数组与当前的横向间距为10cm的位置分布情况相适应。

为了便于工作人员进行超声传感器之间的横向间距的确认，在本发明的一种具体实施方式中，每一条滑轨可以均为带有刻度的滑轨，有利于进一步地提高工作人员的工作便捷性。

考虑到工作人员需要不断移动GIS局部放电的定位装置的位置，并且也为了便于携带，在图2的实施方式中，装配工装20还可以包括：用于移动装配工装20的把手。具体的，图2的顶部滑轨以及底部滑轨上分别设置有一个把手，便于GIS局部放电的定位装置的移动，工作人员手持并紧压装配工装20上的两个把手，将超声传感器阵列10中的超声传感器的位置分布进行合理性调节之后，即，调节各个超声传感器的横向间距，以及调节滑轨之间的纵向间距之后，使得本申请的GIS局部放电的定位装置可以适应于实际场合中的GIS的表面曲率，便可以在不同曲率的GIS表面有效地采集超声信号。

此外，考虑到便于携带，还可以将GIS局部放电的定位装置中的各个部件进行一体化集成，小巧轻便，适用于现场的GIS设备局部放电的便携式带电检测。

与超声传感器阵列10连接的信号采集模块30，用于获取各个超声传感器的采集数据并在进行模数转换后发送至分析模块40。

与信号采集模块30连接的分析模块40，用于根据接收的数据进行GIS局部放电的定位。

超声传感器的核心为压电陶瓷，在其两端加上电压，便可以将超声信号转换为电压信号。信号采集模块30与超声传感器阵列10中的每一个超声传感器均连接，可以获取各个超声传感器的采集数据并在进行模数转换后发送至分析模块40。分析模块40便可以根据接收的数据进行GIS局部放电的定位。可以理解的是，GIS的放电位置与超声传感器阵列10中的各个超声传感器的距离不同，因此分析模块40便可以结合各个超声传感器的采集数据，综合分析出GIS的放电位置。而由于是通过多个超声传感器的数据综合分析出GIS的放电位置，因此有利于提高定位的准确度。分析模块40所采用的具体的算法内容可以根据实际情况进行设定和调整，例如可以基于MUSIC算法，根据接收的数据进行GIS局部放电的定位。

在本发明的一种具体实施方式中，GIS局部放电的定位装置的电源可以为MS303D型号电源。

MS303D型号电源为开关型预稳压，线性二次稳压稳流电源。具有高精度、高效率、纹波小、过载保护等优点。输入为220V工频，输出0-30V DC，具有恒压恒流输出能力，特别适用于做本申请一种具体场合中选取的DK2250型号的超声传感器的电源。同时，该电源也可以为信号采集模块30和分析模块40进行供电。

此外，由于本申请的超声传感器阵列10中包括多个超声传感器，因此可以通过供电信号分离器进行信号分离，使得该电源同时为各个超声传感器进行供电。并且，供电信号分离器可以通过有较好的屏蔽效果的同轴线连到超声传感器。即在本发明的一种具体实施方式中，MS303D型号电源可以通过供电信号分离器为超声传感器阵列10中的各个超声传感器供电，且供电线为具有屏蔽层的同轴线。

在本发明的一种具体实施方式中，GIS局部放电的定位装置还可以包括显示模块，用于显示分析模块40接收的数据的波形图。

分析模块40可以选取为便携式笔记本或微型计算机处理板等器件，该种实施方式中，为了方便工作人员的现场工作，还通过显示模块显示分析模块40接收的数据的波形图。由于该种实施方式中将放电信号可视化，有利于协助工作人员对现场的GIS设备的故障检测。

进一步，在一种具体实施方式中，分析模块40还可以用于：对GIS进行故障分析，并通过显示模块显示出分析结果。具体的，例如可以通过改进的MUSIC算法方法分析后，获得放电信号的放电位置、放电强度等相关特征量，再基于神经网络分析方法对GIS设备的局部放电多通道数据进行故障类型的诊断和缺陷程度评估，从而为GIS设备安全运行提供强有力的保障。

在实际应用中，通过本申请的超声传感器阵列10的定位方案，在阵列间距15cm和20cm时，俯仰角和水平角的定位精确误差均小于3°。

应用本发明实施例所提供的技术方案，由于采用多个超声传感器构成的超声传感器阵列进行超声信号的采集，因此相较于单超声传感器的方案，通过多个超声传感器的组合定位，有利于提高定位精度。进一步的，考虑到不同GIS设备外壳的表面曲率不同，本申请通过装配工装调节超声传感器阵列中的各个超声传感器的位置，使得在保持阵列时能够适应不同场合的GIS，有利于保障超声传感器阵列对信号的有效检测。因此，本申请的方案提高了基于超声定位检测技术对GIS局部放电的定位精度，可以有效地适应不同的GIS。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种GIS局部放电的定位装置，其特征在于，包括：

多个超声传感器构成的超声传感器阵列，用于进行超声信号的采集；

用于调节所述超声传感器阵列中的各个超声传感器的位置的装配工装；

与所述超声传感器阵列连接的信号采集模块，用于获取各个超声传感器的采集数据并在进行模数转换后发送至分析模块；

与所述信号采集模块连接的所述分析模块，用于根据接收的数据进行GIS局部放电的定位。

2.根据权利要求1所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，所述超声传感器阵列为由M×N个超声传感器构成的超声传感器阵列；M和N均为不小于2的正整数；

所述装配工装包括：

M条相互平行的滑轨；

在每一条滑轨上设置的用于与该滑轨配合的N个滑块；且每个滑块上固定一个超声传感器；

设置在每一个滑块上，用于将该滑块与所述GIS磁性吸合的吸合部件；

用于调节任意相邻的两条滑轨的间距的滑轨间距调节部件。

3.根据权利要求2所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，所述滑轨间距调节部件包括：

在任意相邻的两条滑轨之间均设置的折叠杆；针对任意一个折叠杆，该折叠杆的一端与相邻滑轨中的一个滑轨固定，该折叠杆的另一端与相邻滑轨中的另一滑轨固定。

4.根据权利要求1所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，所述装配工装还包括：用于移动所述装配工装的把手。

5.根据权利要求2所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，每一条所述滑轨均为带有刻度的滑轨。

6.根据权利要求1所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，GIS局部放电的定位装置的电源为MS303D型号电源。

7.根据权利要求6所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，所述MS303D型号电源通过供电信号分离器为所述超声传感器阵列中的各个超声传感器供电，且供电线为具有屏蔽层的同轴线。

8.根据权利要求1至7任一项所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，还包括：

显示模块，用于显示所述分析模块接收的数据的波形图。

9.根据权利要求8所述的GIS局部放电的定位装置，其特征在于，所述分析模块还用于：对所述GIS进行故障分析，并通过所述显示模块显示出分析结果。

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