CN202421420U - 基于超高频和脉冲电流的gis局放在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于超高频和脉冲电流的GIS局放在线监测装置，包括：UHF传感器、信号传输检测单元和中央处理单元，所述的UHF传感器与GIS连接，UHF传感器与信号传输检测单元相连，所述的信号传输检测单元连接所述的中央处理单元。本实用新型的优点是：能够避开现场普遍存在的电晕干扰，实现GIS局放在线检测的目的；可以非接触测量实现对GIS设备内部的局部放电进行在线检测；能够在GIS设备正常运行，且无需拆动任何部件的条件下，检测其内部的局部放电量。能够在GIS设备正常运行，且无需拆动任何部件的条件下，检测其内部的局部放电量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于超高频和脉冲电流的GIS局放在线监测装置。
背景技术
局部放电检测是电力设备绝缘状态诊断的重要方法。GIS的故障涉及绝缘、过热、开关操作等引起的快速暂态过电压、绝缘老化、密封性变差等方面。GIS在制造、使用过程中均可能使GIS内部有电极表面脏污、毛刺、自由粒子、接触不良引起浮电位等缺陷。上述缺陷导致GIS在高电压下造成内部电场畸变，畸形电场发展到一定程度，便形成GIS内的局部放电。当GIS内发生局部放电时，会伴随有各种现象出现，如气体分解、光辐射、声振动、高频电磁波的激发等，它们均可用于GIS局部放电的检测。
由于电力系统中架空线等的空气中电晕放电脉冲的持续时间和波头上升时间都较长，因此，在空气中传播电晕随频率的增长衰减很快，然而，现有技术中的常规局部放电检测方法的缺点是：难以避免电力系统截波通讯干扰。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种基于超高频和脉冲电流的GIS局放在线监测装置，其能够避开现场普遍存在的电晕干扰，实现GIS局放在线检测的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于超高频和脉冲电流的GIS局放在线监测装置，包括：UHF传感器、信号传输检测单元和中央处理单元，所述的UHF传感器与GIS连接，UHF传感器与信号传输检测单元相连，所述的信号传输检测单元连接所述的中央处理单元。
所述的UHF传感器为外置天线。
所述的UHF传感器为内置式传感器。
在所述的UHF传感器与信号传输检测单元之间连接有前置放大器。
所述的前置放大器还连接A/D转换模块，所述的A/D转换模块通过所述的信号传输检测单元与所述的中央处理单元连接。
在所述的A/D转换模块和前置放大器之间连接有滤波器。
所述的信号传输检测单元包括信号传输模块和信号检测模块，所述的信号传输模块连接信号检测模块。
所述的信号传输模块为用于屏蔽外界高频电磁干扰的同轴射频电缆。
所述的信号检测模块为数字存储示波器。
所述的中央处理单元为内植局放数据分析程序的工控机。
本实用新型相对于现有技术具有以下突出的实质性特点和显著的进步：
第一，测量GIS内绝缘隐患是通过在运行电压下辐射的电磁波来判断GIS内是否发生局部放电，可以非接触测量实现对GIS设备内部的局部放电进行在线检测。不仅能够及时地发现GIS设备的早期放电情况，防止突发性事故的发生，同时还可以使设备检修实现状态检修，有效地延长设备的使用寿命。
第二，能够在GIS设备正常运行，且无需拆动任何部件的条件下，检测其内部的局部放电量。该仪器能够抵抗运行环境中的主要电磁干扰，并且包括空气中电晕放电的干扰，其检测灵敏度高，且使用方便，避免了在GIS设备内部安装传感器，因此实现了局部放电信号超高频传感技术的实用性。
第三，可有效地抑制背景噪声，如空气电晕等产生的电磁干扰频率一般均较低，可用宽频法UHF对其进行有效抑制；而对超高频通信、广播电视信号，由于其有固定的中心频率，因而可用窄频法UHF将其与局部放电信号加以区别。GIS体外传感器布置合理，那么就可通过不同位置测到的局部放电信号的时延差来对局放源进行定位分析。
第四，实现对关键变电站GIS内部缺陷的监测和分析。为GIS建立超高频局放测试数据库，对一些潜在的故障前期发展情况进行跟踪，建立相应潜在故障的有效判据；实现GIS超高频局放监测工作的常态化。
附图说明
图1为本实用新型的基于超高频和脉冲电流的GIS局放在线监测装置的结构示意图；
图2为图1所示装置的传感器的结构示意图；
图3为图1所示装置的第二实施例示意图；
图4为图1所示装置的第三实施例示意图；
图5为图1所示装置的第四实施例示意图；
图6为本实用新型装置的滤波器电路图的一具体实施例；
图7为本实用新型装置的信号传输检测单元的结构示意图；
图8为本实用新型装置的检测原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的基于超高频和脉冲电流的GIS局放在线监测装置包括：UHF传感器111、信号传输检测单元121和中央处理单元131，所述的UHF传感器111与GIS连接，UHF传感器111与信号传输检测单元121相连，所述的信号传输检测单元121连接所述的中央处理单元131。所述的中央处理单元131为内植局放数据分析程序的工控机。
图2示意了一种内置传感器，如图所示，在内导体51的外面为圆环电缆52，信号输出端53从接地外壳46引出。本实用新型的基于超高频法的脉冲电流GIS局放在线监测装置的UHF传感器111有内置传感器和外置天线两种。
图3为图1所示装置的第二实施例示意图，如图所示，装置结构包括：UHF传感器111、信号传输检测单元121和中央处理单元131，所述的UHF传感器111与GIS连接，UHF传感器111与信号传输检测单元121相连，所述的信号传输检测单元121连接所述的中央处理单元131，在所述的UHF传感器111与信号传输检测单元121之间连接有前置放大器141。
图4为图1所示装置的第三实施例示意图，如图所示，装置结构包括：UHF传感器111、信号传输检测单元121和中央处理单元131，所述的UHF传感器111与GIS连接，UHF传感器111与信号传输检测单元121相连，所述的信号传输检测单元121连接所述的中央处理单元131，所述的前置放大器141还连接A/D转换模块151，所述的A/D转换模块151通过所述的信号传输检测单元121与所述的中央处理单元131连接。
图5为图1所示装置的第四实施例示意图，如图所示，装置结构包括：UHF传感器111、信号传输检测单元121和中央处理单元131，所述的UHF传感器111与GIS连接，UHF传感器111与信号传输检测单元121相连，所述的信号传输检测单元121连接所述的中央处理单元131，在所述的A/D转换模块151和前置放大器141之间连接有滤波器171，所述的A/D转换模块151通过所述的信号传输检测单元121与所述的中央处理单元131连接。
图6为本实用新型装置的滤波器电路图的一具体实施例，如图所示，该滤波器为切比雪夫滤波器，其电路包括：电阻R1和R2，电容C1、C2和C3，电感L1和L2。该滤波器的选择性和振幅特性较好，可用频带较宽(100HZ到几个GHZ)，整个通带内等波纹，阻带衰减陡度满足要求。
图7为本实用新型装置的信号传输检测单元121的结构示意图，如图所示，所述的信号传输检测单元121包括信号传输模块1211和信号检测模块1212，所述的信号传输模块1211连接信号检测模块1212。具体实施例：所述的信号传输模块1211为用于屏蔽外界高频电磁干扰的同轴射频电缆；所述的信号检测模块1212为数字存储示波器。
如图8所示，41为盆式绝缘子，42为内导体，43为内部缺陷，44为内置传感器，45为外置天线，46为接地外壳；本实用新型的检测原理是：GIS内局部放电时产生的电流脉冲激发出电磁波，包括中低频和UHF段(0.3-3GHz)电磁波，均可从GIS上盆式绝缘子41处泄露出来并由传感器接收，然后根据接收的信号来分析局部放电的严重程度及其位置。由于使用UHF段信号检测，可避开常规的电气干扰(主要是＜150MHz的电晕干扰)。UHF段信号虽抗干扰性能好，但该频段信号较弱，故需要较精密的仪器来测量和显示，该段信号的检测既可使用只有几MHz带宽的窄频法，也可使用达GHz带宽的宽频法。窄频法一般除了需要频谱分析仪外，还需要低噪音/高增益的UHF放大器来收集局部放电信号，在有特高频干扰的情况下比较适用，且要求仪器较精密。宽频法在一般的场合使用更广泛，它需要可达ns级采样率的示波器和截止频率为250～300MHz的高通滤波器。
局放脉冲电流信号具有很陡的上升沿(ps级)，可以向周围辐射出高达数GHz的电磁波信号，电磁波传播时，不仅以横向电磁波(TEM)形式传播，而且还会建立高次横波(TE)和横波(TM)。而对于GIS这样的全屏蔽设备，其结构对于电磁波信号的传播是良好的波导结构，信号在内部传播时衰减很小。电磁波信号可以通过安装在GIS油阀上的传感器散出，超高频检测方法即通过对散出的高频电磁波信号(＞300MHz，通常在400MHz以上)的测量来进行局部放电的检测。由于现场的电晕干扰主要集中在300MHz以下的频段，因此可避开现场普遍存在的电晕干扰。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于超高频和脉冲电流的GIS局放在线监测装置，其特征在于，包括：UHF传感器、信号传输检测单元和中央处理单元，所述的UHF传感器与GIS连接，UHF传感器与信号传输检测单元相连，所述的信号传输检测单元连接所述的中央处理单元。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的UHF传感器为外置式天线。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的UHF传感器为内置式传感器。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，在所述的UHF传感器与信号传输检测单元之间连接有前置放大器。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的前置放大器还连接A/D转换模块，所述的A/D转换模块通过所述的信号传输检测单元与所述的中央处理单元连接。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述的A/D转换模块和前置放大器之间连接有滤波器。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的信号传输检测单元包括信号传输模块和信号检测模块，所述的信号传输模块连接信号检测模块。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的信号传输模块为用于屏蔽外界高频电磁干扰的同轴射频电缆。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的信号检测模块为数字存储示波器。
10.如权利要求1或9所述的装置，其特征在于，所述的中央处理单元为内植局放数据分析程序的工控机。
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