CN203894377U - 一种气体绝缘封闭开关的故障定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种气体绝缘封闭开关的故障定位装置，所述气体绝缘封闭开关包括若干封闭气室，将出现击穿故障的气室作为故障气室；所述系统包括分析器，以及多个检测定位器，检测定位器分别布置在所述气室的外壳上；具体为：检测定位器，用于在出现击穿故障时，采集所在的气室外壳的超声波信号；并利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器；分析器，用于从各气室外壳的超声波信号中，筛选出故障气室的超声波信号，根据该超声波信号对应的气室位置信息确定出故障气室的位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及输电线路技术领域，特别涉及一种气体绝缘封闭开关的故障定位装置。
背景技术
气体绝缘封闭开关（GAS INSULATED SWITCHGEAR，简称GIS）是特高压输电系统中的关键设备之一。在目前，GIS广泛的应用在特高压输电系统当中，对特高压输电系统的安全性和稳定性起到非常重要的作用。
从结构上来讲，GIS包括若干完全封闭的气室。在气室中可以分别封装有断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端等组件，并且气室中充入一定压力的六氟化硫（SF6）气体作为绝缘介质，不同气室之间以盆式绝缘子阻隔。由于GIS中各组件之间采取了绝缘封闭的措施，所以在一部分组件发生击穿时，不会牵连到附近的其他组件，能够有效的防止事故范围的扩大，也更加便于检修。
在特高压输电系统实际运行或者GIS的测试当中，往往GIS附于输电系统的母线，涉及的范围达到百米以上，所以必须在发生击穿故障时，迅速的确定故障位置。击穿故障的发生必然伴随着强烈的响声，故障定位正是利用这一点。
在现有技术当中，存在一种通过在GIS外壳上布置超声波检测仪器的方案，可以比较准确的实现故障位置的检测。不过这种方式的缺陷是存在比较严重的安全隐患，由于击穿时地电位抬高，很容易危及到在GIS附近进行观测的工作人员的安全。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种气体绝缘封闭开关的故障定位装置，为检测定位器集成无线通信功能，实现在准确进行故障定位的同时，保障安全性。
为实现上述目的，本实用新型有如下技术方案：
一种气体绝缘封闭开关的故障定位装置，所述气体绝缘封闭开关包括若干封闭气室，将出现击穿故障的气室作为故障气室；所述系统包括分析器，以及多个检测定位器，检测定位器分别布置在所述气室的外壳上；具体为：
检测定位器，用于在出现击穿故障时，采集所在的气室外壳的超声波信号；并利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器；
分析器，用于从各气室外壳的超声波信号中，筛选出故障气室的超声波信号，根据该超声波信号对应的气室位置信息确定出故障气室的位置。
所述检测定位器包括：
控制器，用于设置采集策略；
声发射传感器，用于在出现击穿故障时，根据采集策略采集所在的气室外壳的超声波信号；
信号发射器，用于利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器。
所述设置采集策略包括设置幅值阈值和延迟值；则所述根据采集策略采集超声波信号具体为：
延迟采集所在的气室外壳上，幅值超过幅值阈值的超声波信号；延迟采集的时间达到所述延迟值。
所述检测定位器还包括：
强度显示组件，用于显示采集的超声波信号的震动强度。通过以上技术方案可知，本实用新型存在的有益效果是：以检测定位器采集超声波信号并利用无线网络进行传输，使得检测定位器和分析器之间不再因为通信的关系受到距离的制约，需要近距离操作的分析器可以布置在较远的位置上，和GIS保持一个安全的距离，防止了击穿时地电位抬高而危及到附近工作人员的安全；通过延迟值和幅值阈值的设置，排除了超声波信号采集过程中的干扰，提高了故障定位的准确度；利用强度显示组件，能够不借助分析器而更加简洁的实现故障的初步定位。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例所述方法流程图；
图2为本实用新型实施例所述装置结构示意图；
图3为本实用新型另一实施例所述方法流程图；
图4为本实用新型实施例所述气室幅值灯示意图；
图5为本实用新型另一实施例所述装置结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型所述的故障定位装置和方法，为了保证检测工作人员的安全性，所以将检测和分析的工作放在安全的距离范围内进行。为检测定位器集成无线通信功能，以使其可以将采集的超声波信号传输至远距离的分析器。
参见图1为本实用新型所述故障定位方法的一个具体实施例，图2为本实用新型所述故障定位装置的结构示意图，图2中所述装置已经布置在GIS上。在图2中可见，GIS包括若干封闭气室，标注了数字1～5的5个方框即代表5个气室，其中出现击穿故障的气室即故障气室。所述装置中包括多个检测定位器，检测定位器分别布置在所述气室的外壳上，每个检测定位器专用来采集其所在的气室外壳上的超声波信号。
本实施例中所述方法具体为：
步骤101、在出现击穿故障时，检测定位器采集所在的气室外壳的超声波信号。
当GIS某一个气室中出现击穿故障，将产生一个十分强烈的电流脉冲，引起剧烈的震动。气室外壳上产生的超声波信号就是由这种震动产生的。震动和由震动产生的超声波信号将向着四周传导扩散，并逐渐的衰减，所以显然，发生击穿故障的气室感受到的震动最为强烈，故障气室外壳上的超声波信号强度最大。
击穿故障发生之后，故障附近的诸多气室外壳上均产生超声波信号，此时，不同的检测定位器采集所在的气室外壳的超声波信号；而故障气室外壳由于距离击穿发生的位置最近，所以其外壳上的检测定位器采集到的超声波信号必然是最为强烈的。
现有的GIS气室之间，以盆式绝缘子阻隔；盆式绝缘子能够对震动起到明显的阻隔作用，所以相邻气室上的震动会相比故障气室明显的减弱。本实施例正是利用这一点实现故障气室的定位。
步骤102、利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器。
一个检测定位器对应的安装在一个气室的外壳上，针对该气室采集超声波信号，于是一个超声波信号和一个气室便存在了明确的对应关系。本实施例中检测定位器利用无线网络将超声波信号和超声波信号对应的气室位置信息一并发送至分析器，以便利用所述的气室位置信息最终完成故障气室的定位。
需要强调的是，本实施例中正是结合和无线通信技术，利用无线网络传输超声波信号，使得检测定位器和分析器之间不再因为通信的关系受到距离的制约。虽然检测定位器必须布置在气室外壳上，但检测定位器并不需要近距离的操作；基于无线通信的支持，需要近距离操作的分析器可以布置在较远的位置上，和GIS保持一个安全的距离，从而保证了工作人员的安全。
步骤103、分析器从各气室外壳的超声波信号中，筛选出故障气室的超声波信号，根据该超声波信号对应的气室位置信息确定出故障气室的位置。
前述已知，故障气室对应的超声波信号应该是强度最大的。所以分析器只需对比各个超声波信号的强度，即可找到强度最大的超声波信号，将其确认为是故障气室的超声波信号。并且，在超声波信号发送时，一并发送了对应气室的位置信息；通过故障气室的超声波信号进一步的获悉故障气室的位置信息，即确定的故障气室的位置，实现了故障定位。
而图2所示的故障定位装置，正是用以实现该上述方法的实体装置。图2所示装置具体包括：
检测定位器用于在出现击穿故障时，采集所在的气室外壳的超声波信号；并利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器。
分析器，用于从各气室外壳的超声波信号中，筛选出故障气室的超声波信号，根据该超声波信号对应的气室位置信息确定出故障气室的位置。所述分析器可以是具备超声波信号分析功能以及无线通信功能的PC或者服务器。
图1～2所示的实施例为本实用新型所述装置和方法的基础实施例，以上实施例存在的有益效果是：以检测定位器采集超声波信号并利用无线网络进行传输，使得检测定位器和分析器之间不再因为通信的关系受到距离的制约，需要近距离操作的分析器可以布置在较远的位置上，和GIS保持一个安全的距离，防止了击穿时地电位抬高而危及到附近工作人员的安全。
参见图3所示，为本实用新型所述故障定位方法的另一个具体的实施例，本实施例所述方法在图1所示实施例的基础之上，进行了进一步的优化和扩充；图1所示实施例中描述同样适用于本实施例中，以下不再重复叙述。本实施例中，所述方法包括以下步骤：
步骤301、设置采集策略；在出现击穿故障时，根据采集策略采集所在的气室外壳的超声波信号。
本实施例中，为了提高故障检测和定位的准确度，所以针对超声波信号的采集设置了采集策略，以实现对于超声波信号采集的进一步控制。本实施例中所述采集策略的设置包括以下两种：设置幅值阈值和延迟值。
当预先设置了幅值阈值，则所述根据采集策略采集超声波信号具体为：采集幅值超过幅值阈值的超声波信号。
幅值阈值的设置是一种排除干扰信号的手段。因为故障气室外壳上，超声波信号的强度较大，强度在一定幅值之下的震动信号即可认为是干扰信号，与本实施例中需要采集的超声波信号无关，所以通过幅值阈值的设置将其排除。
当预先设置了延迟值，则所述根据采集策略采集超声波信号具体为：延迟采集所在的气室外壳上的超声波信号；延迟采集的时间达到所述延迟值。
之所以延迟的进行超声波信号的采集，原因如下：
伴随着击穿故障的发生，会产生故障位置周围的电路电压陡降或地电位抬高现象，进而出现与击穿故障时间同步电脉冲信号。电脉冲信号同样能够被检测定位器所采集，并且电脉冲信号如果混杂在超声波信号当中，会影响到超声波信号分析的准确性。
不过，由于电脉冲信号具有与击穿同步的特点，而超声波信号是在击穿之后连带产生的，所以时间上来看，电脉冲信号先于超声波信号。本实施例中即根据二者的时间差设置延迟值，从而使得检测定位器不再伴随着击穿故障的发生立刻进行超声波信号的采集；而是在击穿发生后，延时达到延迟值的时间后再进行超声波信号的采集，所以能够避开电脉冲信号的干扰。
本实施例中，延迟值和幅值阈值的设置均是为了排除外界环境的干扰，提高超声波信号采集的精确度。在实际应用中可任意择一进行设置，也可以同时采用。如果同时采用，那么所述根据采集策略采集超声波信号具体为：延迟采集所在的气室外壳上，幅值超过幅值阈值的超声波信号；延迟采集的时间达到所述延迟值。
步骤302、显示采集的超声波信号的震动强度。
通过前述已知，判断故障气室是通过对比超声波信号的强度。根据这一原理，本实施例中检测定位器可以在分析器对超声波信号进行全面分析之前，先对超声波信号强度通过特定方式进行一个简单直观的模拟显示和大致的对比。例如，检测定位器将自身所在气室的超声波信号的强度进行模拟化或者数字化，并配合强度显示组件进行显示。
超声波信号的强度的模拟化，可以采用幅值灯为强度显示组件。例如图4所示的5个气室，本实施例中为每个气室对应的设置5盏幅值灯，实心圆点代表亮起的幅值灯，空心圆点代表熄灭的幅值灯，幅值灯亮起的数量越多，则说明该气室对应的超声波信号强度越大。显然，气室2亮起全部五盏幅值灯，可以大致判断其对应的超声波信号强度最大，断定气室2为故障气室。相仿的，将超声波信号的强度数字化可以是直接的利用显示屏为强度显示组件，直接显示强度的数值。
检测定位器直接显示超声波信号的震动强度，可以不借助分析器而更加简洁的实现故障的初步定位定位。
步骤303、利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器。
步骤304、分析器从各气室外壳的超声波信号中，筛选出故障气室的超声波信号，根据该超声波信号对应的气室位置信息确定出故障气室的位置。
图5所示的故障定位装置，正是用以实现该图3所示方法的实体装置。图5所示装置具体包括：
检测定位器，用于在出现击穿故障时，采集所在的气室外壳的超声波信号；并利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器。
所述检测定位器包括：
控制器，用于设置采集策略；
声发射传感器，用于在出现击穿故障时，根据采集策略采集所在的气室外壳的超声波信号；
所述设置采集策略包括设置幅值阈值和延迟值；则所述根据采集策略采集超声波信号具体为：延迟采集所在的气室外壳上，幅值超过幅值阈值的超声波信号；延迟采集的时间达到所述延迟值。
信号发射器，用于利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器。
强度显示组件，用于显示采集的超声波信号的震动强度。
分析器，用于从各气室外壳的超声波信号中，筛选出故障气室的超声波信号，根据该超声波信号对应的气室位置信息确定出故障气室的位置。
图3～5所示实施例存在的有益效果是：通过延迟值和幅值阈值的设置，排除了超声波信号采集过程中的干扰，提高了故障定位的准确度；利用强度显示组件，能够不借助分析器而更加简洁的实现故障的初步定位；所述装置与方法的实施例整体技术方案更加完整，公开更加充分。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种气体绝缘封闭开关的故障定位装置，其特征在于，所述气体绝缘封闭开关包括若干封闭气室，将出现击穿故障的气室作为故障气室；所述装置包括分析器，以及多个检测定位器，检测定位器分别布置在所述气室的外壳上；具体为：
检测定位器，用于在出现击穿故障时，采集所在的气室外壳的超声波信号；并利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器；
分析器，用于从各气室外壳的超声波信号中，筛选出故障气室的超声波信号，根据该超声波信号对应的气室位置信息确定出故障气室的位置。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述检测定位器包括：
控制器，用于设置采集策略；
声发射传感器，用于在出现击穿故障时，根据采集策略采集所在的气室外壳的超声波信号；
信号发射器，用于利用无线网络将所述超声波信号，和超声波信号对应的气室位置信息发送至分析器。
3.根据权利要求1～2任意一项所述装置，其特征在于，所述检测定位器还包括：
强度显示组件，用于显示采集的超声波信号的震动强度。
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