CN114217189A - 一种采用特高频暂态电流测量的gil设备故障定位方法 - Google Patents

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顾嘉
毛艳芳
周嘉
陆春锋
魏成昊
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Abstract

本申请公开了一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,包括:基于特高频暂态电流传感器和监测终端传感和监测高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;上位控制系统结合特高频暂态电流波形的特征时刻,以及电磁波在GIL中的传播速度,进行高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位。本发明可实现高压GIL设备快速精确定位,装置安装便捷,有助于缩短GIL故障抢修时间,提高GIL故障处理效率。

Description

一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法
技术领域
本发明属于电气设备技术领域,涉及一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法。
背景技术
气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission lines,简称GIL)金属外壳与导体同轴布置,是一种采用高压气体绝缘的高电压大电流电力传输装备,在大型水电站、核电站的电能送出场合应用广泛。GIL设备传输容量大、单位损耗低、受环境影响小、运行可靠性高、节省占地。
高压GIL设备运输和安装过程中,由于工艺控制不严,很容易出现在GIL内部遗留下微小金属颗粒,绝缘件损坏,以及绝缘件与金属件绝缘距离配合不当等绝缘缺陷。这些绝缘缺陷长期存在将导致绝缘件击穿或者内导体通过绝缘气体直接对外壳放电,引发GIL设备故障。
高压GIL设备发生绝缘击穿故障之后需快速确定故障位置。GIL设备由于全封闭,长度较长,气室较多,直接采用常规的气体分解产物检测法定位故障气室,所需时间较长。不能在数分钟内快速定位。因此迫切需要研究针对高压GIL设备的快速精确定位方法。针对上述问题提出了在先申请《一种用于与电缆连接的GIL设备故障定位系统和方法》,但是定位及实施效果仍有进一步完善空间。
发明内容
为解决现有技术中的不足,本申请提供一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,在GIL套管出线端部接地排上增设暂态电流特高频电流传感器,进行GIL端部暂态电流在线监测,可实现GIL故障精确定位。
为了实现上述目标,本发明采用如下技术方案:
一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,基于特高频暂态电流传感器和监测终端传感和监测高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;
上位控制系统结合特高频暂态电流波形的特征时刻,以及电磁波在GIL中的传播速度,进行高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位。
本发明进一步包括以下优选方案:
优选地,所述特高频暂态电流传感器采用穿心式特高频暂态电流传感器,设置在GIL套管出线端部的外壳接地排处,且采用开口卡钳式安装。
优选地,所述特高频暂态电流传感器采用非晶铁磁材料制成铁芯,传感100MHz~500MHz频带范围内的暂态电流信号,平均等效阻抗大于15欧姆。
优选地,所述特高频暂态电流传感器内径开孔不小于60mm,且通过高频同轴电缆与监测终端连接。
优选地,所述监测终端包括采集单元、电源模块以及深度隔离变压器,均安装在屏蔽箱内;
所述屏蔽箱表面安装有N型电缆过渡头,用于与特高频暂态电流传感器通过N型电缆过渡头直联。
优选地,所述监测终端中,外部就地供电单元提供的220V交流电源,经过深度隔离变压器隔离变压之后由电源模块转化成直流为采集单元供电;
所述采集单元输入电压范围为-5V~5V。
优选地,所述就地供电单元从GIL场地就近的220V电源处取电,至少具备3路输出能力,供电功率不低于90W。
优选地,所述采集单元采样率为1GS/s,采样模拟带宽500MHz,即采集单元采用1GS/s采样率,500MHz采样模拟带宽采集高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;
且所述采集单元采用连续采集存储的FIFO模式进行采集数据的存储。
优选地,所述采集单元具有陡度触发模式,一旦监测的暂态电流波形超过设定陡度,就会立即触发采集卡长时记录。
优选地,所述上位控制系统包括光交换机和控制主机;
所述光交换机通过单模光纤与监测终端相联,获取监测终端的监测的特高频暂态电流;
所述控制主机对各测点的特高频暂态电流进行存储分析,提取特高频暂态电流波形的特征时刻;
通过分析获得特高频暂态电流特征的相邻时刻t1和t2,根据公式(1)获得特高频暂态电流信号从故障点至GIL出线端部的传播时间T;
结合电磁波在GIL中的传播速度v,根据公式(2)得到故障点距离GIL出线端部的距离L,高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位:
Figure BDA0003446047810000031
L=T×v (2)
本申请所达到的有益效果:
本发明基于特高频暂态电流传感器和监测终端传感和监测高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;上位控制系统结合特高频暂态电流波形的特征时刻,以及电磁波在GIL中的传播速度,进行高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位。
本发明相较于在先申请《一种用于与电缆连接的GIL设备故障定位系统和方法》,从传感器的选取、参数的设置、安装位置以及数据采样方式等角度进行重点改进,具体包括:本发明特高频暂态电流传感器采用非晶铁磁材料制成铁芯,传感100MHz~500MHz频带范围内的暂态电流信号,平均等效阻抗大于15欧姆,内径开孔不小于60mm;所述暂态电流传感器设置在GIL套管出线端部的外壳接地排处;采集单元采样率为1GS/s,采样模拟带宽500MHz等内容,上述改进使得本发明实现更加快速精确的高压GIL设备定位,装置安装更为便捷,实现最短的GIL故障抢修时间和最高的GIL故障处理效率。
附图说明
图1是本发明采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法的原理图;
图2是特高频暂态电流传感器等效阻抗曲线;
图3是绝缘故障时套管端部的高压GIL出线端部的外壳接地排处的特高频暂态电流波形。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本申请的保护范围。
本发明一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,基于特高频暂态电流传感器和监测终端传感和监测高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;
上位控制系统结合特高频暂态电流波形的特征时刻,以及电磁波在GIL中的传播速度,进行高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位。
具体实施时,如图1所示:
1)所述特高频暂态电流传感器采用穿心式特高频暂态电流传感器,采用穿心特高频电磁耦合原理,设置在GIL套管出线端部的外壳接地排处,且采用开口卡钳式安装,方便快捷。
所述特高频暂态电流传感器采用非晶铁磁材料制成铁芯,能较好传感100MHz~500MHz频带范围内的暂态电流信号,平均等效阻抗大于15欧姆,等效阻抗曲线如图2所示。
所述特高频暂态电流传感器内径开孔不小于60mm,且通过高频同轴电缆与监测终端连接。
2)所述监测终端包括采集单元、电源模块以及深度隔离变压器,均安装在不锈钢制作的屏蔽箱内;
所述屏蔽箱表面安装有N型电缆过渡头,用于与特高频暂态电流传感器通过N型电缆过渡头直联。
所述监测终端中,外部就地供电单元提供的220V交流电源,经过深度隔离变压器隔离变压之后由电源模块转化成直流为采集单元供电;
所述采集单元输入电压范围为-5V~5V。
所述就地供电单元可从GIL场地就近的220V电源处取电,至少具备3路输出能力,供电功率不低于90W。
所述采集单元采样率为1GS/s,采样模拟带宽500MHz,即采集单元采用1GS/s采样率,500MHz采样模拟带宽采集高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;
且采用连续采集存储的FIFO模式进行采集数据的存储。
所述采集单元具有陡度触发模式,一旦监测的暂态电流波形超过设定陡度,就会立即触发采集卡长时记录。
3)上位控制系统包括光交换机,控制主机(服务器),显示器及键盘等设备,可置于变电站继保室内的屏柜中;
所述光交换机通过单模光纤与监测终端相联,获取监测终端的监测的特高频暂态电流;
所述控制主机对各测点的特高频暂态电流进行存储分析,提取特高频暂态电流波形的特征时刻,如图3所示。
通过分析获得特高频暂态电流特征的相邻时刻t1和t2,根据公式(1)获得特高频暂态电流信号从故障点至GIL出线端部的传播时间T;
结合电磁波在GIL中的传播速度v,具体实施例中v可取为294m/us,根据公式(2)得到故障点距离GIL出线端部的距离L,高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位:
Figure BDA0003446047810000051
L=T×v (2)
本发明基于特高频暂态电流传感器和监测终端传感和监测高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;上位控制系统结合特高频暂态电流波形的特征时刻,以及电磁波在GIL中的传播速度,进行高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位。可实现高压GIL设备快速精确定位,装置安装便捷,有助于缩短GIL故障抢修时间,提高GIL故障处理效率。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施示例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
基于特高频暂态电流传感器和监测终端传感并监测高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;
上位控制系统结合特高频暂态电流波形的特征时刻,以及电磁波在GIL中的传播速度,进行高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位。
2.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述特高频暂态电流传感器采用穿心式特高频暂态电流传感器,设置在GIL套管出线端部的外壳接地排处,且采用开口卡钳式安装。
3.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述特高频暂态电流传感器采用非晶铁磁材料制成铁芯,传感100MHz~500MHz频带范围内的暂态电流信号,平均等效阻抗大于15欧姆。
4.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述特高频暂态电流传感器内径开孔不小于60mm,且通过高频同轴电缆与监测终端连接。
5.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述监测终端包括采集单元、电源模块以及深度隔离变压器,均安装在屏蔽箱内;
所述屏蔽箱表面安装有N型电缆过渡头,用于与特高频暂态电流传感器通过N型电缆过渡头直联。
6.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述监测终端中,外部就地供电单元提供的220V交流电源,经过深度隔离变压器隔离变压之后由电源模块转化成直流为采集单元供电;
所述采集单元输入电压范围为-5V~5V。
7.根据权利要求6所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述就地供电单元从GIL场地就近的220V电源处取电,至少具备3路输出能力,供电功率不低于90W。
8.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述采集单元采样率为1GS/s,采样模拟带宽500MHz,即采集单元采用1GS/s采样率,500MHz采样模拟带宽采集高压GIL设备在耐压和运行时发生绝缘击穿事故时在GIL套管出线端部产生的特高频暂态电流;
且所述采集单元采用连续采集存储的FIFO模式进行采集数据的存储。
9.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述采集单元具有陡度触发模式,一旦监测的暂态电流波形超过设定陡度,就会立即触发采集卡长时记录。
10.根据权利要求1所述的一种采用特高频暂态电流测量的GIL设备故障定位方法,其特征在于:
所述上位控制系统包括光交换机和控制主机;
所述光交换机通过单模光纤与监测终端相联,获取监测终端的监测的特高频暂态电流;
所述控制主机对各测点的特高频暂态电流进行存储分析,提取特高频暂态电流波形的特征时刻;
通过分析获得特高频暂态电流特征的相邻时刻t1和t2,根据公式(1)获得特高频暂态电流信号从故障点至GIL出线端部的传播时间T;
结合电磁波在GIL中的传播速度v,根据公式(2)得到故障点距离GIL出线端部的距离L,高压GIL设备内部绝缘击穿故障定位:
Figure FDA0003446047800000021
L=T×v (2)。
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