CN212905251U - Gis声电联合局放检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种GIS声电联合局放检测仪，以解决现有的GIS放电检测设备检测不精确、检测范围小的技术问题。本实用新型包括采集模块、信号调理模块、信号分析模块、电源模块，采集模块包括超声波传感器和特高频传感器，超声波传感器的输出端和信号分析模块的第一输入端对应连接，特高频传感器的输出端和信号分析模块的第二输入端对应连接。特高频传感器的输出端和信号分析模块的第二输入端之间设有信号放大器，特高频传感器和信号放大器的输入端电连接，信号放大器的输出端和信号分析模块的第二输入端对应连接。本实用新型的有益效果在于：检测精确，体积小，使用方便。

Description

GIS声电联合局放检测仪

技术领域

本实用新型涉及GIS设备检测技术领域，具体涉及一种GIS声电联合局放检测仪。

背景技术

GIS（GAS insulated SWITCHGEAR）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。

由于GIS内的场强很高，当设备内部存在一些缺陷时，就会在日常运行中发生局部放电。局部放电是导致GIS设备绝缘劣化的主要原因之一，同时也是描述GIS绝缘老化的重要特征。通过对局放信号的检测分析，就能判断GIS内部是否存在某种绝缘隐患。

局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为检测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。根据检测原理和手段的不同，常用的局放检测方法有超声波法、特高频法等。但是超声波法因其检测频率高，对检测系统硬件的带宽及采样速率等有很高的要求，容易受到干扰，造成结果不精确，而超声波法因为衰减快，所以有效检测范围小，现场应用时检测工作量很大。

发明内容

本实用新型提供一种GIS声电联合局放检测仪，以解决现有的GIS放电检测设备检测不精确、检测范围小的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种GIS声电联合局放检测仪，包括采集模块、信号调理模块、信号分析模块、电源模块，采集模块包括超声波传感器和特高频传感器，超声波传感器的输出端和信号分析模块的第一输入端对应连接，特高频传感器的输出端和信号分析模块的第二输入端对应连接。

进一步的，超声波传感器设置于GIS设备的罐状壳体表面，特高频传感器设置于无金属屏蔽盆式绝缘子的表面或有金属屏蔽盆式绝缘子的浇注口。

进一步的，特高频传感器的输出端和信号分析模块的第二输入端之间设有信号放大器，特高频传感器和信号放大器的输入端电连接，信号放大器的输出端和信号分析模块的第二输入端对应连接。

进一步的，电源模块包括DC12V锂电池、12V转28VDCDC单元、12V转5VDCDC单元，DC12V锂电池的正极和12V转28VDCDC单元的输入端、12V转5VDCDC单元的输入端分别电连接，12V转28VDCDC单元的输出端和超声波传感器的输出端对应连接，12V转5VDCDC单元的输出端和信号放大器的输出端对应连接。

进一步的，12V转28VDCDC单元的输出端和超声波传感器的输出端之间设有隔离二极管。

进一步的，12V转5VDCDC单元的输出端和信号放大器的输出端之间设有隔离电感器。

进一步的，超声波传感器和信号分析模块的第一输入端时间设有第一滤波电容，信号放大器的输入引脚和输入引脚均连接有第二滤波电容。

进一步的，信号分析模块为高速数字存储示波器。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果在于：

本实用新型利用高速数字存储示波器记录和分析设备的局部放电信号，设备可以比较分析超声波和特高频不同频段的信息，从而有效分辨真实的局放信号和外部干扰信号。设备以特高频检测为主，可在运行状态下对待测设备进行局部放电测试及诊断分析，并根据信号的传播时延和强度，实现精确定位和缺陷判定，评价缺陷的危害程度，以便了解和掌握设备的运行状况，避免重大绝缘事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型超声波传感器的电路结构示意图。

图2为本实用新型特高频传感器的电路结构示意图。

图3为本实用新型电源模块的电路结构示意图。

图4为本实用新型检测原理示意图。

图中，101为超声波采集单元，102为超声波信号调理单元，201为特高频信号采集单元，202为特高频信号调理单元，3为示波器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的单元模块、零部件、结构、机构或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请涉及的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1：一种GIS声电联合局放检测仪，参见图1至图3，包括信号采集模块、信号调理模块、信号分析模块、电源模块。

信号采集模块包括超声波采集单元101和特高频采集单元201，超声波采集单元101包括4路超声波传感器，特高频采集单元201包括4路特高频传感器。其中，超声波传感器分别安装在超声波传感器测试位置为GIS罐体，特高频传感器安装在特高频传感器测试位置为无金属屏蔽盆式绝缘子、有金属屏蔽盆式绝缘子的浇注口。超声波传感器的输出端经超声波信号调理单元102和信号分析模块的第一输入端对应连接，特高频传感器的输出端经特高频信号调理单元202和信号分析模块的第二输入端对应连接。超声波信号调理单元102和高频信号调理单元202集成在信号调理器中，该信号调理器表现为矩形的电器盒。在本实施例中，信号分析模块为高速数字存储示波器，可以比较分析超声波和特高频不同频段的信息。

超声波信号调理单元102包括4路超声波信号处理通道，每个通道的输入端连接DC28V电源对超声波传感器供电，超声波传感器将DC28V电源与感应信号叠加在一起，然后由每个通道上的电容对超声波输出信号进行隔直处理，此外，不同通道之间采用二极管进行隔离。超声波信号通过电容以后输入示波器3的第一输入端。

特高频信号采集单元201包括4路特高频信号处理通道，每个通道的输入端连接特高频传感器的输出端，特高频感应信号经电容器后输入信号放大器HMC589A，输出信号再次经过输出端的滤波电容，最后输入至示波器3的第二输入端。在信号放大器HMC589A的输出引脚3脚上连接DC5V电源，每一路电源上均连接分压电阻和滤波电容，通道与通道之间则通过电感进行交流信号之间的隔离。

在本实施例中，电源模块包括DC12V锂电池、12V转28VDCDC单元、12V转5VDCDC单元，DC12V锂电池的正极和12V转28VDCDC单元的输入端、12V转5VDCDC单元的输入端分别电连接，12V转28VDCDC单元的输出端和超声波传感器的输出端对应连接，12V转5VDCDC单元的输出端和信号放大器的输出端对应连接。12V转28V采用LMR64010电源芯片，12V转5V采用TPS54202电源芯片，电量显示则采用12V锂电池电力显示屏GY-6H。

该GIS声电联合局放检测仪前端由4个超声波传感器和4个特高频传感器构成；信号调理部分需要集成4路超声波采集和4路特高频采集，由锂电池供电，并且采用宽输入范围的电源芯片，以延长续航时间；信号分析模块直接采用4通道示波器，使用时在4路超声波采集通道和4路特高频采集通道中总共选4路出来使用，该示波器支持锂电池供电，方便携带，可进行户外作业。

特高频时差定位原理如图4示，S1、S2为两个特高频传感器，L为两个传感器之间的距离；通过示波器测得两个传感器采集到放电信号的时差为△t=t2-t1=(L-2x)/c，c为电磁波的传播速度，示波器距离较近的传感器A（先采集到信号的传感器）的距离为x=（L-c*△t）/2；具体使用时需要确保两个特高频传感器到信号调理器及后台示波器的连接电缆长度相等。在特高频时差定位确定的局部放电范围的设备部位处，采用超声波传感器进行二次定位分析，以特高频定位范围为参考，不断变化超声波传感器的测试点，通过观测超声波信号的强弱变化，进一步确认放电位置。

不同放电类型的示波器图谱特征如下：

电晕放电：放电信号在一个工频周期内只有一个簇，放电信号密集；

悬浮放电：放电信号在每个工频周期内都有几根，信号较少，但工频相关性强，信号间歇性强，信号幅值一般都较大且相对稳定；

自由金属颗粒放电：放电信号较少且比较离散，工频相关性差，随机性强。

针对不同的放电类型，其严重程度参考如下标准进行判断：

电晕放电：如果信号峰值Vpeak大于2毫伏，建议停电或密切监测；

悬浮放电：如果100Hz信号幅值远大于50Hz信号幅值，Vpeak大于20毫伏，建议停电或密切监测；

自由金属颗粒放电：如果信号峰值Vpeak大于200毫伏，建议进行检查。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型技术构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种GIS声电联合局放检测仪，用于检测GIS设备的局部放电，所述GIS设备包括罐状壳体和盆式绝缘子，其特征在于：包括采集模块、信号调理模块、信号分析模块、电源模块，所述采集模块包括超声波传感器和特高频传感器，所述超声波传感器的输出端和所述信号分析模块的第一输入端对应连接，所述特高频传感器的输出端和所述信号分析模块的第二输入端对应连接。

2.根据权利要求1所述的GIS声电联合局放检测仪，其特征在于：所述超声波传感器设置于所述GIS设备的罐状壳体表面，所述特高频传感器设置于无金属屏蔽盆式绝缘子的表面或有金属屏蔽盆式绝缘子的浇注口。

3.根据权利要求1所述的GIS声电联合局放检测仪，其特征在于：所述特高频传感器的输出端和所述信号分析模块的第二输入端之间设有信号放大器，所述特高频传感器和所述信号放大器的输入端电连接，所述信号放大器的输出端和所述信号分析模块的第二输入端对应连接。

4.根据权利要求3所述的GIS声电联合局放检测仪，其特征在于：所述电源模块包括DC12V锂电池、12V转28VDCDC单元、12V转5VDCDC单元，所述DC12V锂电池的正极和所述12V转28VDCDC单元的输入端、所述12V转5VDCDC单元的输入端分别电连接，所述12V转28VDCDC单元的输出端和所述超声波传感器的输出端对应连接，所述12V转5VDCDC单元的输出端和所述信号放大器的输出端对应连接。

5.根据权利要求4所述的GIS声电联合局放检测仪，其特征在于：所述12V转28VDCDC单元的输出端和所述超声波传感器的输出端之间设有隔离二极管。

6.根据权利要求4所述的GIS声电联合局放检测仪，其特征在于：所述12V转5VDCDC单元的输出端和所述信号放大器的输出端之间设有隔离电感器。

7.根据权利要求3所述的GIS声电联合局放检测仪，其特征在于：所述超声波传感器和所述信号分析模块的第一输入端时间设有第一滤波电容，所述信号放大器的输入引脚和输入引脚均连接有第二滤波电容。

8.根据权利要求1所述的GIS声电联合局放检测仪，其特征在于：所述信号分析模块为高速数字存储示波器。

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