发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种GIS局部放电检测方法、系统及其校验装置,提高GIS局部放电检测结果的准确性。
一种GIS局部放电检测系统校验装置,包括对应设置的信号发生器和标准传感器;所述信号发生器安装于GIS壳体连接处的盆式绝缘子上;所述标准传感器与待校验的检测传感器均设置于与所述盆式绝缘子连接的GIS壳体的外侧;
所述信号发生器用于向所述GIS壳体注入校验信号;所述标准传感器用于检测所述校验信号的第一反馈信号;所述检测传感器用于检测所述校验信号的第二反馈信号;所述第一反馈信号和第二反馈信号用于对所述检测传感器进行校验。
在其中一个实施例中,所述检测传感器设置于所述GIS壳体的外表面,所述检测传感器对应的标准传感器与所述检测传感器通过同轴电缆连接。
在其中一个实施例中,所述GIS局部放电检测系统校验装置还包括显示装置,所述显示装置连接所述标准传感器和所述检测传感器,用于接收并通过图形界面的方式展示所述第一反馈信号和所述第二反馈信号。
在其中一个实施例中,所述GIS局部放电检测系统校验装置还包括控制装置;所述控制装置连接所述标准传感器和所述检测传感器,用于接收所述第一反馈信号和所述第二反馈信号,并根据所述第一反馈信号和所述第二反馈信号,得到所述检测传感器的校验结果并输出。
在其中一个实施例中,所述校验信号为脉冲信号;所述根据所述第一反馈信号和所述第二反馈信号,得到所述检测传感器的校验结果并输出,包括:
若所述第一反馈信号和所述第二反馈信号的幅值差小于预设幅值差,得到所述检测传感器校验合格的结果并输出。
在其中一个实施例中,所述GIS局部放电检测系统校验装置还包括警示装置;所述控制装置还用于在所述检测传感器校验不合格的情况下,通过所述警示装置输出警示信息。
一种GIS局部放电检测方法,包括:
获取各检测传感器检测得到的局部放电检测信号;所述局部放电检测信号由上述的GIS局部放电检测系统校验装置校验后的检测传感器检测得到;
根据各所述局部放电检测信号,以及预设的局部放电条件,确定检测到局部放电现象的检测传感器;
获取各所述检测到局部放电现象的检测传感器的位置信息,根据各所述位置信息和对应的局部放电检测信号,确定GIS设备上的局部放电发生位置,并输出对应的局部放电检测结果。
在其中一个实施例中,所述根据各所述局部放电检测信号,以及预设的局部放电条件,确定检测到局部放电现象的检测传感器,包括:
根据各所述局部放电检测信号,生成局部放电图谱,并根据所述局部放电图谱以及预设的局部放电条件,确定检测到局部放电现象的检测传感器。
在其中一个实施例中,所述根据各所述位置信息确定GIS设备上的局部放电发生位置的方法,包括时差计算法。
一种GIS局部放电检测系统,包括检测传感器、控制器和上述的GIS局部放电检测系统校验装置;所述GIS局部放电检测系统校验装置用于对各所述检测传感器进行校验;所述控制器连接各所述检测传感器,用于执行上述的GIS局部放电检测方法。
上述GIS局部放电检测方法、系统及其校验装置,在进行GIS局部放电检测之前,通过设置信号发生器和标准传感器,对检测传感器进行校验,可以确保用于GIS局部放电检测的检测传感器符合设定的性能要求,有利于提高GIS局部放电检测结果的准确性。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种GIS局部放电检测系统校验装置,包括对应设置的信号发生器110和标准传感器120;该信号发生器110安装于GIS壳体连接处的盆式绝缘子2上;该标准传感器120与待校验的检测传感器200均设置于与盆式绝缘子2连接的GIS壳体1的外侧。信号发生器110用于向该GIS壳体1注入校验信号;标准传感器120用于检测该校验信号的第一反馈信号;检测传感器200用于检测该校验信号的第二反馈信号;该第一反馈信号和该第二反馈信号用于对检测传感器200进行校验。
其中,盆式绝缘子2是用于连接GIS设备两气室的绝缘支撑件,具体用于连接GIS设备两气室的壳体,而断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等,均设置于GIS壳体内,因此,GIS壳体的气密性是GIS设备性能的重要保障。信号发生器110是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备,在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源。标准传感器120是与被校验的检测传感器200类型相同,且按照国标所规定的方法通过校验,满足设定性能要求的传感器。可以理解,若使用的检测传感器包括多种类型的检测传感器,则可对应使用多个标准传感器分别对各类型的检测传感器进行校准。
具体的,在盆式绝缘子2处,使用信号发生器110向GIS设备注入特性已知的校验信号,通过设置于与盆式绝缘子2连接的GIS壳体1外侧的标准传感器120检测得到该校验信号的第一反馈信号,并通过对应的检测传感器200检测得到该校验信号的第二反馈信号,再将第一反馈信号和第二反馈信号进行比对,并结合标准传感器120和检测传感器200的相对位置,即可评估该待校验的检测传感器200的性能。
进一步的,信号发生器110输出的校验信号的类型并不唯一,例如可以是超声波信号、高频信号或特高频信号。其中,特高频信号是指波长范围为1m~1dm,频率为300MHz~3000MHz的无线电信号。在一个实施例中,信号发生器110通过盆式绝缘子2向GIS壳体1注入频率为50Hz,电压峰值为20V的脉冲信号,该脉冲信号用于对检测传感器200进行灵敏度校验。
标准传感器120和检测传感器200的相对位置也不唯一,例如,标准传感器120和检测传感器200可以设置于GIS壳体1的同一轴线上,即,标准传感器120和检测传感器200的连线垂直于盆式绝缘子2;标准传感器120和检测传感器200也可以设置于GIS壳体1的相对两侧,即标准传感器120和检测传感器200与盆式绝缘子2的距离相等。在一个实施例中,如图1所示,检测传感器200设置于GIS壳体1的外表面,检测传感器200对应的标准传感器120与该检测传感器200通过同轴电缆连接。即,在GIS设备内,第一反馈信号和第二反馈信号的传输路径相同,有利于提高校验准确性。
需要说明的是,用于进行GIS局部放电检测的检测传感器200的数量并不唯一,例如可以是一个或多个。对应的,需要使用GIS局部放电检测系统校验装置分别对各检测传感器进行校验。具体的,如图2所示,GIS设备包括多个气室,各气室的GIS壳体之间设置有盆式绝缘子2。各GIS壳体上分别设置有检测传感器:第一检测传感器210设置于第一GIS壳体1的外侧;第二检测传感器220设置于第二GIS壳体3的外侧;第三检测传感器230设置于第三GIS壳体4的外侧。通过将信号发生器110设置于盆式绝缘子2上,并将标准传感器120设置于第一GIS壳体1的外侧,完成对第一检测传感器210的校验,依次类推,通过对应改变信号发生器110和标准传感器120的位置,可以完成对其余各检测传感器的校验。即,使用同一信号发生器110和同一标准传感器120分别对所有的检测传感器进行校验,相当于使用同一标准进行不同检测传感器的校验,有利于提高校验结果的准确性。
上述GIS局部放电检测系统校验装置,一方面,可以在进行局部放电检测前,对检测传感器200进行校验,可以确保用于GIS局部放电检测的检测传感器符合设定的性能要求,有利于提高GIS局部放电检测结果的准确性;另一方面,从盆式绝缘子2注入校验信号,无需在GIS壳体1上开设信号注入口,可以保证GIS设备的气密性,且标准传感器120与待校验的检测传感器200均设置于与盆式绝缘子2连接的GIS壳体1的外侧,校验信号传输路径相对较短,可以减少信号的损失,有利于降低对校验信号的幅值要求,进而节约能源。
在一个实施例中,如图3所示,GIS局部放电检测系统校验装置还包括显示装置130,该显示装置130连接标准传感器120和检测传感器200,用于接收并通过图形界面的方式展示第一反馈信号和第二反馈信号。
其中,显示装置130可以是示波器或各类显示器。具体的,显示装置130连接标准传感器120和检测传感器200,用于接收并通过图形界面的方式展示第一反馈信号和第二反馈信号,以便工作人员根据第一反馈信号和第二反馈信号,进行比对分析,确定待校验的检测传感器200的校验结果。
在一个实施例中,请继续参考图3,GIS局部放电检测系统校验装置还包括控制装置140;该控制装置140连接标准传感器120和检测传感器200,用于接收第一反馈信号和第二反馈信号,并根据该第一反馈信号和第二反馈信号,得到检测传感器200的校验结果并输出。
其中,控制装置140是包含各类控制芯片和控制器及其外围电路的装置。该控制芯片,可以是单片机、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)。具体的,控制装置140连接标准传感器120和检测传感器200,用于接收第一反馈信号和第二反馈信号,并根据该第一反馈信号和第二反馈信号,得到检测传感器200的校验结果并输出。
进一步的,控制装置140根据该第一反馈信号和第二反馈信号,得到检测传感器200的校验结果的具体方式并不唯一。例如,控制装置140可以根据该第一反馈信号和第二反馈信号,通过分析得到二者的相位和/或幅值差异,再与对应的预设差值进行对比,得到检测传感器200的校验结果。
在一个实施例中,校验信号为脉冲信号;根据第一反馈信号和第二反馈信号,得到检测传感器200的校验结果并输出,包括:若第一反馈信号和第二反馈信号的幅值差小于预设幅值差,得到检测传感器200校验合格的结果并输出。具体的,若校验信号为脉冲信号,则第一反馈信号和第二反馈信号之间的差异主要表现为幅值差异。引起幅值差异的原因,一方面是由于信号传输路径的不同,损耗不同,另一方面则是检测传感器200和标准传感器120之间的灵敏度不同,导致检测得到的信号的幅值有所差异。其中,信号传输路径所引起的幅值差异可以根据两个传感器的相对位置确定,即,第一反馈信号和第二反馈信号之间的幅值差异,可以用于对检测传感器200进行灵敏度校验。若第一反馈信号和第二反馈信号的幅值差小于预设幅值差,则得到检测传感器200的灵敏度校验合格的结果并输出。
此外,校验结果的输出对象并不唯一,例如可以是显示装置、移动终端或上位机;校验结果的输出方式,可以是文字、图片或图文结合。总之,本申请对校验结果的输出对象和输出方式均不作限定。
需要说明的是,在其他实施例中,显示装置130可以通过控制装置140连接检测传感器200和标准传感器120,由控制装置140获取第一反馈信号和第二反馈信号,并根据第一反馈信号和第二反馈信号向显示装置130发送对应的控制信号,以便显示装置130根据控制信号进行对应的图像显示。
上述实施例中,配置控制装置,可以实现GIS局部放电检测系统的自动校验,有利于提高校验效率。
在一个实施例中,请继续参考图3,GIS局部放电检测系统校验装置还包括警示装置150;控制装置140还用于在检测传感器200校验不合格的情况下,通过该警示装置150输出警示信息。
其中,警示装置150的类型并不唯一,例如可以是声光报警器或显示报警器。该声光报警器包括指示灯、扬声器等,显示报警器包括短信、邮件、语音等报警形式。具体的,在检测传感器200校验不合格的情况下,由控制装置140通过警示装置150输出警示信息,可以便于工作人员及时获取检测传感器200的校验结果,并根据校验结果进行后续的维护工作,有利于提升GIS局部放电检测系统的校验工作效率,进而提高GIS局部放电检测的工作效率。
在一个实施例中,如图4所示,提供了一种GIS局部放电检测方法,包括步骤S200至步骤S600。
步骤S200:获取各检测传感器检测得到的局部放电检测信号。
其中,局部放电检测信号由上述的GIS局部放电检测系统校验装置校验后的检测传感器检测得到。关于GIS局部放电检测系统校验装置的具体限定参见上文,此处不再赘述。具体的,完成对各检测传感器的校验后,获取各检测传感器检测得到的局部放电检测信号。进一步的,控制器获取各检测传感器检测得到的局部放电检测信号的方式,可以是主动获取,也可以是被动接收。
步骤S400:根据各局部放电检测信号,以及预设的局部放电条件,确定检测到局部放电现象的检测传感器。
其中,局部放电条件根据GIS设备的工作状态和所处环境进行设置。根据各局部放电检测信号,以及预设的局部放电条件,若检测传感器检测到的局部放电检测信号符合预设的局部放电条件,则确定该检测传感器检测到了局部放电现象。进一步的,预设的局部放电条件并不唯一,例如可以是局部放电检测信号的幅值达到预设幅值,也可以是局部放电检测信号的相位满足预设相位特征。此外,还可以通过设置多个不同的局部放电条件,以标识不同程度的局部放电。例如,在一个实施例中,局部放电条件为:局部放电检测信号的幅值大于100mV且小于500mV,为一级局部放电异常;局部放电检测信号的幅值大于500mV,为二级局部放电异常。其中,发生一级局部放电异常的情况下,需要缩短局部放电检测周期,发生二级局部放电异常的情况下,需要停电检修。
在一个实施例中,步骤S400包括:根据各局部放电检测信号,生成局部放电图谱,并根据局部放电图谱以及预设的局部放电条件,确定检测到局部放电现象的检测传感器。
其中,局部放电电气检测的基本原理使在一定的电压下测定试品绝缘结构中局部放电所产生的高频电流脉冲。在实际检测过程中,需要剔除由外界干扰引起的高频脉冲信号,以避免这些干扰信号导致检测灵敏度下降和最小可测水平的增加,提升检测结果的准确性。具体的,可以根据局部放电检测信号生成局部放电图谱,并根据预设的干扰波图谱剔除对应的干扰波,得到真实的局部放电图谱,再根据该放电图谱的特征与预设的局部放电条件的关系,确定检测到局部放电现象的检测传感器。在一个实施例中,真实的局部放电检测信号为特高频信号。进一步的,放电图谱的特征,包括相位特征和幅值特征。
步骤S600:获取各检测到局部放电现象的检测传感器的位置信息,根据各位置信息和对应的局部放电检测信号,确定GIS设备上的局部放电发生位置,并输出对应的局部放电检测结果。
其中,检测传感器的位置信息是指检测传感器相对于GIS设备的位置。具体的,根据各检测到局部放电现象的检测传感器的位置信息,并结合各检测传感器检测到的局部放电检测信号,可以确定GIS设备上的局部放电发生位置,并输出对应的局部放电检测结果。可以理解,局部放电检测结果,可以包含局部放电发生位置,即GIS设备上的局部放电源的位置,以及对应的局部放电程度,以便工作人员根据局部放电检测结果进行后续的检修。
进一步的,局部放电检测结果的输出对象并不唯一,例如可以是显示装置、移动终端或上位机;局部放电检测结果的输出方式,可以是文字、图片或图文结合。总之,本申请对局部放电检测结果的输出对象和输出方式均不作限定。
此外,根据各位置信息确定GIS设备上的局部放电发生位置的方法并不唯一,例如可以是幅值比较法、平分面法、信号先后比较法或时差计算法。以时差计算法为例,如图2所示,假设第一检测传感器210与第二检测传感器220之间的某一位置发生局部放电,且第一检测传感器210与第二检测传感器220检测到的局部放电检测信号分别为f(t)、g(t)。由于局部放电信号与两个检测传感器的距离不同,因此f(t)、g(t)之间存在时间差Δt。则局部放电源距第一检测传感器210的距离Xa为:
其中,X为第一检测传感器210和第二检测传感器220之间的距离;Xb为局部放电源到第二检测传感器220的距离;c0为光速;Δt为两个传感器测得信号f(t)、g(t)的时差。上述即是采用时差计算法确定GIS设备上局部放电位置的具体过程,方法简单可靠,有利于提高局部放电检测效率。
上述局部放电检测方法,一方面,在进行局部放电检测前,对检测传感器进行校验,可以确保用于GIS局部放电检测的检测传感器符合设定的性能要求,有利于提高GIS局部放电检测结果的准确性;另一方面,从盆式绝缘子注入校验信号,无需在GIS壳体上开设信号注入口,可以保证GIS设备的气密性,且标准传感器与待校验的检测传感器均设置于与盆式绝缘子连接的GIS壳体的外侧,校验信号传输路径相对较短,可以减少信号的损失,有利于降低对校验信号的幅值要求,进而节约能源。
在一个实施例中,如图5所示,提供了一种GIS局部放电检测系统,包括检测传感器200、控制器300和上述的GIS局部放电检测系统校验装置100;该GIS局部放电检测系统校验装置100用于对各检测传感器200进行校验;该控制器300连接各检测传感器200,用于执行上述的GIS局部放电检测方法。
其中,关于GIS局部放电检测系统校验装置100的具体限定参见上文,此处不再赘述。控制器300是包含各类控制器件及其外围电路,可以实现逻辑运算的装置。检测传感器200是用于检测局部放电检测信号的传感器。根据GIS局部放电检测信号的特征,可以设置对应的检测传感器。例如,在一个实施例中,局部放电信号为特高频信号,对应的,检测传感器200为UHF(Ultra High Frequency,特高频)传感器。
具体的,GIS局部放电检测系统校验装置100用于对各检测传感器200进行校验;该控制器300连接各检测传感器200,用于获取各检测传感器200检测得到的局部放电检测信号,根据各局部放电检测信号,以及预设的局部放电条件,确定检测到局部放电现象的检测传感器,再根据各位置信息和对应的局部放电检测信号,确定GIS设备上的局部放电发生位置,并输出对应的局部放电检测结果。
上述局部放电检测系统,一方面,在进行局部放电检测前,对检测传感器进行校验,可以确保用于GIS局部放电检测的检测传感器符合设定的性能要求,有利于提高GIS局部放电检测结果的准确性;另一方面,从盆式绝缘子注入校验信号,无需在GIS壳体上开设信号注入口,可以保证GIS设备的气密性,且标准传感器与待校验的检测传感器均设置于与盆式绝缘子连接的GIS壳体的外侧,校验信号传输路径相对较短,可以减少信号的损失,有利于降低对校验信号的幅值要求,进而节约能源。
为便于理解,下面结合图1、图2和图6,对本申请涉及的GIS局部放电检测方法、系统及其校验装置,进行详细说明。如图6所示,基于传感器在线自检的GIS局部放电信号检测方法,包括以下步骤:
S1、局部放电检测传感器灵敏度校验。
如图1所示,在待校验的检测传感器200外侧通过同轴电缆连接标准传感器120,从检测传感器200相邻的盆式绝缘子2处使用高频信号发生器110向GIS壳体1中注入频率为50Hz,电压峰值为20V的脉冲信号,通过比较检测传感器200及标准传感器120的输出信号幅值,判断检测传感器200的灵敏度是否正常。重复以上步骤,直至GIS设备上所有的检测传感器均完成灵敏度校验。
若存在检测传感器的输出信号幅值与标准传感器120的输出信号幅值之差大于5dBm,则认定该检测传感器灵敏度异常,自动发出警示信息提示工作人员及时处理;若无检测传感器的输出信号幅值与标准传感器120的输出信号幅值之差小于5dBm,则认定所有检测传感器灵敏度均正常,继续执行步骤S2。
S2、局部放电特高频信号判断。
具体的,利用各检测传感器检测GIS设备上不同位置的局部放电信号,得到局部放电检测信号,并根据局部放电检测信号生成局部放电图谱,再对局部放电图谱进行分析,判断各检测传感器的特高频信号是否异常,并标记出信号异常的检测传感器。
S3、GIS内部局部放电信号定位。
具体的,根据步骤S2中标记的检测传感器的输出信号,以及对应的检测传感器的位置,可以确定GIS设备的局部放电位置。其中,定位方法包括幅值比较法、平分面法、信号先后比较法或时差计算法。
以时差计算法为例:如图2所示,假设第一检测传感器210与第二检测传感器220之间的某一位置发生局部放电,且第一检测传感器210与第二检测传感器220检测到的局部放电检测信号分别为f(t)、g(t)。由于局部放电信号与两个检测传感器的距离不同,因此f(t)、g(t)之间存在时间差Δt。则局部放电源距第一检测传感器210的距离Xa为:
其中,X为第一检测传感器210和第二检测传感器220之间的距离;Xb为局部放电源到第二检测传感器220的距离;c0为光速;Δt为两个传感器测得信号f(t)、g(t)的时差。上述即是采用时差计算法确定GIS设备上局部放电位置的具体过程,方法简单可靠,有利于提高局部放电检测效率。
上述GIS局部放电检测方法、系统及其校验装置,一方面,在进行局部放电检测前,对检测传感器进行校验,可以确保用于GIS局部放电检测的检测传感器符合设定的性能要求,有利于提高GIS局部放电检测结果的准确性,进而提高GIS设备的安全性;另一方面,从盆式绝缘子注入校验信号,无需在GIS壳体上开设信号注入口,可以保证GIS设备的气密性,且标准传感器与待校验的检测传感器均设置于与盆式绝缘子连接的GIS壳体的外侧,校验信号传输路径相对较短,可以减少信号的损失,有利于降低对校验信号的幅值要求,进而节约能源。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上该实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。