CN111999619A - 一种基于脉冲电流分布测量的gis局放测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法及系统,其方法包括,为试品单元配置参考单元,并将试品单元与参考单元组成分布式测量电路;试品单元的等效电容C1的容值大小与参考单元的等效电容C2的容值大小相匹配,工装电容C0的容值大于10倍的等效电容C1的容值。本发明提出的脉冲电流分布测量法,将原有脉冲电流局放信号集中测量改为对各个试品的分别测量,提升局放信号幅值,降低干扰信号幅值,提高信噪比,并通过比较各试品局放信号的幅值和方向,区分局放信号和外部干扰信号,进而实现脉冲电流法局部放电信号的高灵敏测量,提升了原有局部放电测量方法的灵敏度,有利于GIS设备故障的诊断和定位。
Description
技术领域
本发明涉及GIS设备局部放电检测的技术领域,具体涉及一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法及系统。
背景技术
气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)由于其优良的特性,广泛应用于电力系统。然而,近年来,GIS绝缘子沿面闪络故障频发,严重威胁供电安全。GIS绝缘子的绝缘薄弱环节在高电场作用下会产生局部放电,在绝缘子生产过程中出现局部放电会影响产品绝缘性能,在设备运行过程中出现局部放电会导致绝缘劣化甚至击穿,因此检测GIS绝缘子是否存在局部放电是保证其运行可靠性的重要手段。其中,脉冲电流法(pulsecurrent method,PCM)局部放电试验因其可量化、测试便捷等优点被广泛应用,已经成为检测和研究GIS绝缘子绝缘性能不可替代的试验之一,对于检测GIS绝缘子是否存在局部放电发挥了重要的作用。
因受限于常规脉冲电流法的检测灵敏度,标准要求GIS绝缘子出厂试验局部放电量应低于5pC,厂控标准通常为3pC,优质工程要求2pC,在实验室和部分GIS绝缘厂,脉冲电流法局放识别灵敏度最高可达到1pC。然而,近年来频繁发生的GIS绝缘子沿面闪络故障,引起了对脉冲电流法局放识别灵敏度的质疑,尤其对于绝缘子表面缺陷,采用常规脉冲电流法很难被检测到。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法及系统,可以提升GIS设备局部放电检测识别灵敏度。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,包括以下步骤,
为试品单元配置参考单元,并将所述试品单元与所述参考单元组成分布式测量电路;其中,所述试品单元的等效电容C1的容值大小与所述参考单元的等效电容C2的容值大小相匹配;在所述分布式测量电路中,所述等效电容C1所在的测试支路与所述等效电容C2所在的测试支路并联,在所述等效电容C1所在的测试支路中,所述等效电容C1通过检测阻抗Z1接地,在所述等效电容C2所在的测试支路中,所述等效电容C2通过检测阻抗Z2接地;在所述分布式测试电路中,还设有与所述等效电容C1所在的测试支路并联的工装电容C0,且所述工装电容C0的容值大于10倍的所述等效电容C1的容值,还大于10倍的所述等效电容C2的容值;
同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号,通过比较所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值和方向,得到局部放电情况。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,为试品单元配置参考单元的具体步骤为,
检测试品单元的等效电容C1的容值大小,根据所述等效电容C1的容值大小为所述试品单元配置参考单元,且使所述参考单元的等效电容C2的容值大小与所述试品单元的等效电容C1的容值大小相匹配。
进一步,所述参考单元设置在试验工装内部,且所述试品单元和所述参考单元与所述试验工装壳体电气隔离。
进一步,若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值比所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值大,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相反,则局部放电的位置在所述试品单元;
若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值比所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值小,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相反,则局部放电的位置在所述参考单元;
若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值匹配,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相同,则存在外部干扰信号。
进一步,同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号,具体步骤为,
利用示波器n次触发模式分别记录所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号。
基于上述一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,本发明还提供一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统。
一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统,所述GIS局放测试系统用于测试试品单元,包括参考单元和检测单元,所述参考单元的等效电容C2的容值大小与所述试品单元的等效电容C1的容值大小相匹配;所述试品单元与所述参考单元组成分布式测量电路,在所述分布式测量电路中,所述等效电容C1所在的测试支路与所述等效电容C2所在的测试支路并联,在所述等效电容C1所在的测试支路中,所述等效电容C1通过检测阻抗Z1接地,在所述等效电容C2所在的测试支路中,所述等效电容C2通过检测阻抗Z2接地;在所述分布式测试电路中,还设有与所述等效电容C1所在的测试支路并联的工装电容C0,且所述工装电容C0的容值大于10倍的所述等效电容C1的容值,还大于10倍的所述等效电容C2的容值;
所述检测单元分别与所述试品单元和所述参考单元电连接,并用于同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述参考单元设置在试验工装内,所述试品单元和所述参考单元与所述试验工装壳体电气隔离。
进一步,所述检测单元具体为示波器。
本发明的有益效果是:本发明方法和系统提出的脉冲电流分布测量法,其基本原理是,将原有脉冲电流局部放电信号集中测量改为对各个试品的分别测量,提升局放信号幅值,降低干扰信号幅值,提高信噪比,并通过比较各试品局放脉冲信号的幅值和方向,区分局放信号和外部干扰信号,进而实现脉冲电流法局部放电信号的高灵敏测量,因而提升了原有局部放电测量方法的灵敏度,有利于GIS设备故障的诊断和定位。
附图说明
图1为本发明一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法的流程图;
图2为分布式测量电路原理图;
图3为本发明一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统的结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、试品单元,2、包括参考单元,3、检测单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1所示,一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,包括以下步骤,
为试品单元配置参考单元,并将所述试品单元与所述参考单元组成分布式测量电路(该分布式测量电路如图2所示);其中,所述试品单元的等效电容C1的容值大小与所述参考单元的等效电容C2的容值大小相匹配(即容值大小相等或大约相等);在所述分布式测量电路中,所述等效电容C1所在的测试支路与所述等效电容C2所在的测试支路并联,在所述等效电容C1所在的测试支路中,所述等效电容C1通过检测阻抗Z1接地,在所述等效电容C2所在的测试支路中,所述等效电容C2通过检测阻抗Z2接地;在所述分布式测试电路中,还设有与所述等效电容C1所在的测试支路并联的工装电容C0,且所述工装电容C0的容值大于10倍的所述等效电容C1的容值,还大于10倍的所述等效电容C2的容值(即工装电容C0的容值远大于等效电容C1,还远大于等效电容C2的容值);
同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号,通过比较所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值和方向,得到局部放电情况。
在本具体实施例中,还具有如下优选方案:
优选的,为试品单元配置参考单元的具体步骤为,
检测试品单元的等效电容C1的容值大小,根据所述等效电容C1的容值大小为所述试品单元配置参考单元,且使所述参考单元的等效电容C2的容值大小与所述试品单元的等效电容C1的容值大小相匹配。
优选的,所述参考单元设置在试验工装内部,且所述试品单元和所述参考单元与所述试验工装壳体电气隔离。
优选的,若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值比所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值大,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相反,则局部放电的位置在所述试品单元;
若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值比所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值小,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相反,则局部放电的位置在所述参考单元;
若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值匹配,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相同,则存在外部干扰信号。
优选的,同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号,具体步骤为,
利用示波器n次触发模式分别记录所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号。
在本发明一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法中,脉冲电流分布测量法原理如图2所示,等效电阻C1所在的支路和等效电阻C2所在的支路是分布式测量电路中的两个分布测量支路,Z1和Z2为对应的检测阻抗,C1为试品单元的等效电容,C2为参考单元的等效电容,C0为工装电容,Zs为保护电阻,其中C1和C2的大小相当(即C1与C2的差值在预设范围内,例如该预设范围为[-x,x],x为预设值),且远小于C0。
图2(a)中,对于等效电容C1产生的局部放电电流,根据电路原理,将全部从检测阻抗Z1流过,并被工装C0和等效电容C2所在的两个支路分流,其中,因为工装C0远大于等效电容C2(C0>>C2),大部分局部放电电流将被工装C0所在的支路分流,流经等效电容C2所在的支路的局部放电电流很小,所以检测阻抗Z1处检测到的局放脉冲电流信号的幅值远大于检测阻抗Z2处检测到的局放脉冲电流信号的幅值,且方向相反。同理,对于等效电容C2产生的局部放电电流,检测阻抗Z2处检测到的局放脉冲电流信号的幅值远大于检测阻抗Z1处检测到的局放脉冲电流信号的幅值,且方向相反。
图2(b)中,当U、Zs任一处产生外部干扰信号时,干扰信号电流将被工装C0、等效电容C1和等效电容C2所在的三个支路分流,其中,由于工装C0远大于等效电容C1和等效电容C2,大部分干扰信号电流将被工装C0所在的支路分流,有效抑制了流经等效电容C1和等效电容C2所在支路的干扰信号,降低了噪声,而检测阻抗Z1和检测阻抗Z2检测到的干扰信号电流幅值相当,方向相同。
因此,根据以上理论分析可知,脉冲电流分布测量法可以有效提高局放测量的信噪比,同时通过比较测阻抗Z1和检测阻抗Z2测量到的脉冲电流信号幅值和方向,可区分等效电容C1产生的局部放电、等效电容C2产生的局部放电和外部干扰信号,进而将存在缺陷的设备识别出来。
基于上述一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,本发明还提供一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统。
如图3所示,一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统,所述GIS局放测试系统用于测试试品单元1,包括参考单元2和检测单元3,所述参考单元2的等效电容C2的容值大小与所述试品单元1的等效电容C1的容值大小相匹配;所述试品单元1与所述参考单元2组成分布式测量电路(该分布式测量电路如图2所示),在所述分布式测量电路中,所述等效电容C1所在的测试支路与所述等效电容C2所在的测试支路并联,在所述等效电容C1所在的测试支路中,所述等效电容C1通过检测阻抗Z1接地,在所述等效电容C2所在的测试支路中,所述等效电容C2通过检测阻抗Z2接地(例如,试品单元具体为盘式绝缘子试品,经检测阻抗Z1接地,采用屏蔽箱抑制空间耦合干扰。参考单元为实验工装内部设置的电容,该设置的电容的容值与试品单元的等效电容的容值相匹配,且经检测阻抗Z2接地。);在所述分布式测试电路中,还设有与所述等效电容C1所在的测试支路并联的工装电容C0,且所述工装电容C0的容值大于10倍的所述等效电容C1的容值,还大于10倍的所述等效电容C2的容值;
所述检测单元3分别与所述试品单元1和所述参考单元2电连接,并用于同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号。
在本具体实施例中,还具有以下优选方案:
优选的,所述参考单元2设置在试验工装内,所述试品单元1和所述参考单元2与所述试验工装壳体电气隔离。将试品单元、参考单元与实验工装其他部分壳体电气隔离,以满足脉冲电流分布测量原理。
优选的,所述检测单元3具体为示波器。采用示波器n次快速触发模式记录脉冲电流局部放电信号,由于n次触发死区时间远小于局部放电脉冲时间常数,可保证示波器采样过程中捕获全部局放信号;采用高速示波器同时记录局部放电特高频信号,利用脉冲电流信号作为触发信号,可以进行同步测量。
本发明方法和系统提出的脉冲电流分布测量法,其基本原理是,将原有脉冲电流局部放电信号集中测量改为对各个试品的分别测量,提升局放信号幅值,降低干扰信号幅值,提高信噪比,并通过比较各试品局放脉冲信号的幅值和方向,区分局放信号和外部干扰信号,进而实现脉冲电流法局部放电信号的高灵敏测量,因而提升了原有局部放电测量方法的灵敏度,有利于GIS设备故障的诊断和定位。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,其特征在于:包括以下步骤,
为试品单元配置参考单元,并将所述试品单元与所述参考单元组成分布式测量电路;其中,所述试品单元的等效电容C1的容值大小与所述参考单元的等效电容C2的容值大小相匹配;在所述分布式测量电路中,所述等效电容C1所在的测试支路与所述等效电容C2所在的测试支路并联,在所述等效电容C1所在的测试支路中,所述等效电容C1通过检测阻抗Z1接地,在所述等效电容C2所在的测试支路中,所述等效电容C2通过检测阻抗Z2接地;在所述分布式测试电路中,还设有与所述等效电容C1所在的测试支路并联的工装电容C0,且所述工装电容C0的容值大于10倍的所述等效电容C1的容值,还大于10倍的所述等效电容C2的容值;
同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号,通过比较所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值和方向,得到局部放电情况。
2.根据权利要求1所述的基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,其特征在于:为试品单元配置参考单元的具体步骤为,
检测试品单元的等效电容C1的容值大小,根据所述等效电容C1的容值大小为所述试品单元配置参考单元,且使所述参考单元的等效电容C2的容值大小与所述试品单元的等效电容C1的容值大小相匹配。
3.根据权利要求1所述的基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,其特征在于:所述参考单元设置在试验工装内部,且所述试品单元和所述参考单元与所述试验工装壳体电气隔离。
4.根据权利要求1所述的基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,其特征在于:若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值比所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值大,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相反,则局部放电的位置在所述试品单元;
若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值比所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值小,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相反,则局部放电的位置在所述参考单元;
若所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的幅值与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的幅值匹配,且所述检测阻抗Z1处的脉冲电流信号的方向与所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号的方向相同,则存在外部干扰信号。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试方法,其特征在于:同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号,具体步骤为,
利用示波器n次触发模式分别记录所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号。
6.一种基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统,其特征在于:所述GIS局放测试系统用于测试试品单元,包括参考单元和检测单元,所述参考单元的等效电容C2的容值大小与所述试品单元的等效电容C1的容值大小相匹配;所述试品单元与所述参考单元组成分布式测量电路,在所述分布式测量电路中,所述等效电容C1所在的测试支路与所述等效电容C2所在的测试支路并联,在所述等效电容C1所在的测试支路中,所述等效电容C1通过检测阻抗Z1接地,在所述等效电容C2所在的测试支路中,所述等效电容C2通过检测阻抗Z2接地;在所述分布式测试电路中,还设有与所述等效电容C1所在的测试支路并联的工装电容C0,且所述工装电容C0的容值大于10倍的所述等效电容C1的容值,还大于10倍的所述等效电容C2的容值;
所述检测单元分别与所述试品单元和所述参考单元电连接,并用于同步检测所述检测阻抗Z1和所述检测阻抗Z2处的脉冲电流信号。
7.根据权利要求6所述的基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统,其特征在于:所述参考单元设置在试验工装内,所述试品单元和所述参考单元与所述试验工装壳体电气隔离。
8.根据权利要求6或7所述的基于脉冲电流分布测量的GIS局放测试系统,其特征在于:所述检测单元具体为示波器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20201127 |
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |