Gis局部放電檢測裝置及其系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種GIS局部放電檢測裝置及其系統(tǒng)和方法，包括：GIS局部放電檢測裝置、GIS母線和監(jiān)控中心，其中：GIS局部放電檢測裝置設(shè)置于GIS母線的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心；所述的GIS局部放電檢測裝置包括：開窗手孔蓋、紫外傳感器、信號處理電路板和設(shè)置于GIS母線上的手孔，其中：手孔、開窗手孔蓋與信號處理電路板依次相連，紫外傳感器設(shè)置于開窗手孔蓋的窗口與信號處理電路板之間，并且紫外傳感器與信號處理電路板相連；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)GIS局部放電的實(shí)時(shí)監(jiān)測，抗干擾性強(qiáng)，誤報(bào)率低，使用方便。
【專利說明】
GIS局部放電檢測裝置及其系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種電力監(jiān)測領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種GIS局部放電檢測裝置及其系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣開關(guān)(gas insulated switchgear，GIS)是輸變電和變電領(lǐng)域中都有著廣泛應(yīng)用的重要電力設(shè)備，它將一座變電站中除了變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、電流互感器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、進(jìn)出線套管經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后組成一個(gè)有機(jī)整體，并充以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)。由于GIS設(shè)備內(nèi)部絕緣電場強(qiáng)度高，若出現(xiàn)微小絕緣缺陷，很容易導(dǎo)致絕緣擊穿等事故發(fā)生。同時(shí)，由于GIS設(shè)備不同于傳統(tǒng)電氣設(shè)備可以直觀巡視察看的特點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，維修復(fù)雜，修復(fù)時(shí)間長，影響面積大，后果嚴(yán)重。
[0003]根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，大部分的GIS內(nèi)部故障是由于絕緣子缺陷導(dǎo)致的。例如，對美國投運(yùn)的GIS發(fā)生的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，涉及絕緣子沿面放電所占比例最高。再如，根據(jù)廣東電網(wǎng)公司的運(yùn)行數(shù)據(jù)，該公司從2009年至2011年共發(fā)生17起GIS內(nèi)部故障，其中16起都與絕緣子有關(guān)。
[0004]絕緣子是GIS的重要絕緣部件，在GIS制造、配送和安裝過程中非常容易遺留下諸如表面刮傷或突起、表面附著導(dǎo)電顆粒等隱藏缺陷，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，這些缺陷附近將產(chǎn)生大量局部放電，從而引發(fā)設(shè)備故障。由于局部放電信號包含了豐富的絕緣狀態(tài)信息，不僅能檢測到GIS制造和安裝過程中引入的缺陷，而且在在線監(jiān)測中能有效檢測出絕緣故障的發(fā)生位置和嚴(yán)重程度。因此，對GIS設(shè)備內(nèi)部的局部放電進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和及時(shí)排除隱患是預(yù)防絕緣故障、保證GIS安全可靠運(yùn)行的重要措施。
[0005]根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)，目前GIS局部放電檢測方法主要為脈沖電流法、超聲波法和超高頻法。脈沖電流法的缺點(diǎn)是信噪比低，現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，無法有效應(yīng)用于在線監(jiān)測;超聲波法雖然不受電站內(nèi)強(qiáng)電磁環(huán)境的干擾，但靈敏度低，受戶外噪音干擾嚴(yán)重，只能檢測到很強(qiáng)烈的局部放電和機(jī)械振動(dòng)，難以達(dá)到GIS局部放電檢測的要求;超高頻法可以在一定程度上克服現(xiàn)場電磁輻射的影響，但其需要設(shè)計(jì)專用的超高頻傳感器，成本較高，并且難以進(jìn)行放電量的標(biāo)定和放電的精確定位。
[0006]在傳統(tǒng)的檢測方法，如超聲波法、超高頻法中，對放電點(diǎn)的定位需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和復(fù)雜的算法才能完成，并且其放電信號與放電通道長度、放電點(diǎn)的徑向位置等因素有關(guān)，單一的檢測信號很難反映出放電量的大小。
[0007]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN10479500A，【公開日】2015.7.1，公開了一種帶有放電觀察窗的GIS設(shè)備，在GIS腔體的側(cè)面或頂面設(shè)計(jì)觀察窗，且觀察窗的直徑和軸心軸線對地傾角可根據(jù)GIS腔體內(nèi)的盆式絕緣子錐臺截面的母線長度和傾角確定；所述的觀察窗采用遠(yuǎn)紫外石英玻璃。但該技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本較高，對GIS腔體結(jié)構(gòu)改動(dòng)較大，弓丨入了額外的安全隱患，并且僅適用于實(shí)驗(yàn)室條件下對GIS局部放電的診斷分析，無法實(shí)現(xiàn)GIS在線運(yùn)行時(shí)對局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種GIS局部放電檢測裝置及其系統(tǒng)和方法，通過在GIS的CT、FES、DS或母線等監(jiān)測節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的開窗手孔蓋外側(cè)設(shè)置紫外傳感器，實(shí)現(xiàn)對GIS各個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的局部放電和導(dǎo)體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)通過光纖等信號通路將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本發(fā)明涉及一種GIS局部放電檢測裝置，包括:開窗手孔蓋、紫外傳感器、信號處理電路板和設(shè)置于GIS母線上的手孔，其中:手孔、開窗手孔蓋與信號處理電路板依次相連，紫外傳感器設(shè)置于開窗手孔蓋的窗口與信號處理電路板之間，并且紫外傳感器與信號處理電路板相連。
[0011]所述的信號處理電路板外側(cè)設(shè)置有防水外殼。
[0012]所述的防水外殼與開窗手孔蓋相連。
[0013]所述的防水外殼與開窗手孔蓋之間設(shè)有防水密封圈。
[0014]所述的開窗手孔蓋的窗口周邊分別設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。
[0015]所述的密封結(jié)構(gòu)與開窗手孔蓋的內(nèi)側(cè)通過弧形蓋板相連。
[0016]所述的密封結(jié)構(gòu)包括:防漏氣密封圈和密封固定環(huán)，其中:密封固定環(huán)設(shè)置于防漏氣密封圈外側(cè)。
[0017]所述的紫外傳感器包括但不限于:光電倍增管、像增強(qiáng)器等半導(dǎo)體器件。
[0018]所述的開窗手孔蓋的窗口為紫外可透材料。
[0019]所述的紫外可透材料包括但不限于:藍(lán)寶石、JGSlSCaF2t3
[0020]本發(fā)明涉及一種GIS局部放電檢測系統(tǒng)，包括:GIS母線、上述GIS局部放電檢測裝置和監(jiān)控中心，其中:GIS局部放電檢測裝置設(shè)置于GIS母線的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。
[0021 ] 所述的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括但不限于:斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)。
[0022]所述的傳輸數(shù)據(jù)的方式包括但不限于:RS485、光纖。
[0023]本發(fā)明涉及上述系統(tǒng)的GIS局部放電檢測方法，包括以下步驟:
[0024]第一步、在GIS手孔蓋上利用機(jī)械加工的方法開孔，將小孔用紫外窗片填充并密封。
[0025]第二步、在窗口處放置紫外探測器，調(diào)整器件方向，使其探測范圍能覆蓋整個(gè)絕緣盆子。
[0026]第三步、利用紫外探測器采集絕緣盆子上的局放信號，將收集到的信號經(jīng)過信號處理電路板處理后傳輸至監(jiān)控中心。
技術(shù)效果
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于GIS屬于密閉容器，不存在其他光譜的干擾，本發(fā)明采用光學(xué)方法檢測GIS局部放電位置和導(dǎo)體溫度，背景輻射“潔凈”，抗干擾性強(qiáng)，對放電現(xiàn)象的判斷更加直觀，并且不對GIS腔體的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，不會對GIS內(nèi)部的電磁場造成破壞，可實(shí)現(xiàn)GIS局部放電檢測裝置的快速安裝和拆換。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明不意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明安裝示意圖；
[0030]圖3為GIS局部放電檢測系統(tǒng)示意圖；
[0031]圖中:I為防水外殼，2為信號處理電路板，3為防水密封圈，4為開窗手孔蓋，5為手孔，6為防漏氣密封圈，7為窗口，8為紫外傳感器，9為密封固定環(huán)，10為弧形蓋板，11為絕緣子放電位置，12為GIS母線，13為導(dǎo)體。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0033]如圖1所示，本實(shí)施例涉及一種GIS局部放電檢測裝置，包括:防水外殼1、開窗手孔蓋4、紫外傳感器8、信號處理電路板2和設(shè)置于GIS母線12上的手孔5，其中:手孔5、開窗手孔蓋4、信號處理電路板2和防水外殼I依次相連，紫外傳感器8設(shè)置于開窗手孔蓋4的窗口 7與信號處理電路板2之間，并且紫外傳感器8與信號處理電路板2相連。
[0034]所述的防水外殼I與開窗手孔蓋4之間設(shè)有防水密封圈3。
[0035]所述的防水密封圈3的材料包括但不限于:三元乙丙或丁腈。
[0036]所述的開窗手孔蓋4的窗口7兩側(cè)分別設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。
[0037]所述的密封結(jié)構(gòu)與開窗手孔蓋4的內(nèi)側(cè)通過弧形蓋板10相連。
[0038]所述的密封結(jié)構(gòu)包括:防漏氣密封圈6和密封固定環(huán)9，其中:密封固定環(huán)9設(shè)置于防漏氣密封圈6外側(cè)。
[0039]所述的紫外傳感器包括但不限于:光電倍增管、像增強(qiáng)器等半導(dǎo)體器件。
[0040]所述的開窗手孔蓋4的窗口7為紫外可透材料。
[0041]所述的紫外可透材料包括但不限于:藍(lán)寶石、JGSlSCaF2t3
[0042]如圖2和圖3所示，本實(shí)施例涉及的GIS局部放電檢測系統(tǒng)包括:GIS母線12、所述的GIS局部放電檢測裝置和監(jiān)控中心，其中:GIS局部放電檢測裝置設(shè)置于GIS母線12的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。
[0043]所述的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括但不限于:斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)。
[0044]所述的傳輸數(shù)據(jù)的方式包括但不限于:ZigBee、RS485或光纖。
[0045]采用紫外傳感器時(shí)，當(dāng)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的絕緣子放電位置11出現(xiàn)局部放電時(shí)，紫外傳感器接收到放電產(chǎn)生的紫外輻射，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出，給出預(yù)警信號，通過信號處理電路板2將采集到的電信號進(jìn)行分析判斷，并將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。
[0046]在GIS實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)GIS母線12的盆式絕緣子出現(xiàn)局部放電時(shí)，在放電位置附近會產(chǎn)生紫外輻射，波段在240nm?400nm，安裝在開窗手孔蓋4內(nèi)的紫外傳感器可感應(yīng)到該輻射信號。
[0047]本實(shí)施例在密封設(shè)計(jì)時(shí)，通過加大防水密封圈3的壓縮率，并嚴(yán)格控制防水密封圈3與窗口 7材料的表面粗糙度，將GIS腔體的年漏氣率降到最低。
[0048]所述的弧形蓋板10將窗口7周邊的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效屏蔽，防止在密封固定環(huán)9安裝時(shí)出現(xiàn)尖端，對GIS電場產(chǎn)生破壞。
[0049]本實(shí)施例涉及上述系統(tǒng)的GIS局部放電檢測方法，包括以下步驟:
[0050]第一步、在GIS手孔蓋上利用機(jī)械加工的方法開孔，將小孔用紫外窗片填充并密封。
[0051]第二步、在窗口處放置紫外探測器，調(diào)整器件方向，使其探測范圍能覆蓋整個(gè)絕緣盆子。
[0052]第三步、利用紫外探測器采集絕緣盆子上的局放信號，將收集到的信號經(jīng)過信號處理電路板處理后傳輸至監(jiān)控中心。
[0053]由于GIS設(shè)備不同的部件均有手孔設(shè)計(jì)，因此本實(shí)施例無需對GIS進(jìn)行過多改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)大量監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的布控。由于GIS內(nèi)部不存在其他光譜的干擾，因此本實(shí)施例抗干擾性強(qiáng)，誤報(bào)率低，并且當(dāng)出現(xiàn)告警信號時(shí)，可快速定位到具體的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢修，節(jié)約了大量的人力物力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種GIS局部放電檢測裝置，其特征在于，包括:開窗手孔蓋、紫外傳感器、信號處理電路板和設(shè)置于GIS母線上的手孔，其中:手孔、開窗手孔蓋與信號處理電路板依次相連，紫外傳感器設(shè)置于開窗手孔蓋的窗口與信號處理電路板之間，并且紫外傳感器與信號處理電路板相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS局部放電檢測裝置，其特征是，所述的信號處理電路板外側(cè)設(shè)置有防水外殼，并且防水外殼與開窗手孔蓋相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GIS局部放電檢測裝置，其特征是，所述的防水外殼與開窗手孔蓋之間設(shè)有防水密封圈。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS局部放電檢測裝置，其特征是，所述的開窗手孔蓋的窗口兩側(cè)分別設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，密封結(jié)構(gòu)與開窗手孔蓋的內(nèi)側(cè)通過弧形蓋板相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GIS局部放電檢測裝置，其特征是，所述的密封結(jié)構(gòu)包括:防漏氣密封圈和密封固定環(huán)，其中:密封固定環(huán)設(shè)置于防漏氣密封圈外側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GIS局部放電檢測裝置，其特征是，所述的開窗手孔蓋的窗口為紫外可透材料。7.—種GIS局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:GIS母線、如上述任一權(quán)利要求所述的GIS局部放電檢測裝置和監(jiān)控中心，其中:所述的GIS局部放電檢測裝置設(shè)置于GIS母線的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心； 所述的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括但不限于:斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)。8.—種根據(jù)權(quán)利要求7所述系統(tǒng)的GIS局部放電檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、在GIS手孔蓋上利用機(jī)械加工的方法開孔，將小孔用紫外窗片填充并密封； 第二步、在窗口處放置紫外探測器，調(diào)整器件方向，使其探測范圍能覆蓋整個(gè)絕緣盆子； 第三步、利用紫外探測器采集絕緣盆子上的局放信號，將收集到的信號經(jīng)過信號處理電路板處理后傳輸至監(jiān)控中心。
【文檔編號】G01R31/12GK105842589SQ201610160594
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】袁永剛, 王建忠, 劉伯路, 李政濤, 張璐璐
【申請人】上海申色電氣有限公司, 思源電氣股份有限公司