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專利名稱：氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置及定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置及定位方法。
背景技術(shù)：
氣體絕緣組合電器(GIS)因具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高等特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)的發(fā)電廠及變電站中得到廣泛應(yīng)用。但是GIS中因各種原因所產(chǎn)生的缺陷，在強(qiáng)電場的作用下會(huì)引起局部放電(PD)，并激發(fā)頻率可達(dá)數(shù)千兆赫茲(GHz)的電磁波。GIS內(nèi)部的局部放電持續(xù)發(fā)展會(huì)造成絕緣擊穿故障，導(dǎo)致停電事故，給國民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。由于GIS是良好的波導(dǎo)體，使電磁波能夠在GIS內(nèi)部傳播，并在GIS絕緣盆和法蘭盤接縫處向外泄漏，通過檢測電磁波信號(hào)可發(fā)現(xiàn)內(nèi)部早期的絕緣缺陷。因此，在GIS運(yùn)行中，對(duì)GIS進(jìn)行在線監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電并對(duì)缺陷定位，是保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、提高供電可靠性的重要手段之一。又由于局部放電強(qiáng)度很弱，并且周圍存在著強(qiáng)烈的電暈、窄帶干擾、白噪聲等干擾，局部放電信號(hào)往往被強(qiáng)烈的電磁干擾所淹沒，所以氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位中，傳感器是關(guān)鍵。
現(xiàn)有GIS局部放電在線檢測定位裝置，如中國專利號(hào)為Zl200420084834.7的“氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置”，由可自由移動(dòng)的兩個(gè)超高頻傳感器構(gòu)成的信號(hào)采集裝置、信號(hào)傳輸通道、示波器、GPIB卡及計(jì)算機(jī)構(gòu)成的信號(hào)處理裝置組成。其超高頻傳感器由寬頻帶天線、高通濾波器、超高頻放大器、檢波器和屏蔽外殼組成。但是，其寬頻帶天線的頻帶為600～5000MHz，由于局部放電中頻帶越高，其能量越小，導(dǎo)致其檢測幅值較??；其檢測裝置僅包含兩個(gè)超高頻傳感器，只能在GIS運(yùn)行中進(jìn)行定期人工檢測和局部放電定位。
又如中國專利號(hào)為Zl200320109957.7的“一種超寬頻帶局部放電檢測傳感器”為一底面開有縫隙的封裝盒，盒內(nèi)封裝有頻帶范圍為10～3000MHz的一寬頻帶檢測天線，天線兩端有用于饋電的SMA高頻同軸連接器；其一端連接有50歐姆的匹配阻抗。但由于空氣中電暈放電的頻率通常在100-200MHz，該傳感器低頻段過低，不能克服檢測現(xiàn)場強(qiáng)烈的電暈干擾，容易受到干擾影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有GIS局部放電在線檢測定位裝置及局部放電檢測傳感器的不足之處，提供一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置及定位方法，采用微帶貼片天線(MPA)組成傳感器陣列，能有效的檢測局部放電信號(hào)、提高抗干擾能力，在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)GIS內(nèi)部局部放電缺陷進(jìn)行定位。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置包括由微帶貼片天線組成的傳感器陣列、兩組多路智能選擇開關(guān)、兩個(gè)放大濾波器、高速數(shù)字采集器、計(jì)算機(jī)和控制模塊。本發(fā)明的傳感器陣列由安裝在GIS各盆式絕緣子處的微帶貼片天線構(gòu)成，其個(gè)數(shù)由現(xiàn)場GIS的盆式絕緣子數(shù)量決定；多路智能選擇開關(guān)為單刀多擲開關(guān)；高速數(shù)字采集器包含2個(gè)數(shù)據(jù)采集通道；各傳感器通過長度相等的高頻屏蔽同軸電纜與多路智能選擇開關(guān)連接；一組多路智能選擇開關(guān)通過高頻屏蔽同軸電纜與一個(gè)放大濾波器連接后，再通過高頻屏蔽同軸電纜與高速數(shù)字采集器的一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道連接，另一組多路智能選擇開關(guān)通過高頻屏蔽同軸電纜與另一個(gè)放大濾波器連接后，再通過高頻屏蔽同軸電纜與高速數(shù)字采集器的另一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道連接；高速數(shù)字采集器通過總線和計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過總線和控制模塊連接，控制模塊通過總線分別與兩組多路智能選擇開關(guān)連接。
微帶貼片天線由矩形金屬貼片、介質(zhì)板、金屬底板、同軸探針式饋線、天線保護(hù)罩組成，在介質(zhì)板基片的一面固接矩形金屬貼片，另一面固接接地金屬底板，在介質(zhì)板和金屬底板上設(shè)置一小通孔(饋點(diǎn))，用以插入同軸探針饋線，其饋線一端的外導(dǎo)體與接地金屬底板連接，內(nèi)導(dǎo)體穿過介質(zhì)板和金屬底板的小孔與金屬貼片連接，饋線的另一端通過電纜接頭與高頻屏蔽同軸電纜連接，連接用的同軸電纜置于接地金屬底板下方，不會(huì)干擾微帶貼片天線面的輻射，饋點(diǎn)可選擇在金屬貼片的任意位置，以便和傳輸線進(jìn)行阻抗匹配。微帶貼片天線利用金屬貼片和金屬底板之間的縫隙接收電磁波，并轉(zhuǎn)化為高頻電流。天線保護(hù)罩由金屬材料和環(huán)氧樹脂材料構(gòu)成，在微帶貼片天線背面和二分之一側(cè)面采用金屬材料對(duì)天線進(jìn)行封裝，靠近GIS盆式絕緣子的一面采用厚度為1-3mm的環(huán)氧樹脂材料封裝。
由于局部放電的脈沖能量幾乎與頻帶寬度成正比，而微帶貼片天線是窄頻帶天線，微帶貼片天線的窄頻帶特性是有其高品質(zhì)因素Q的諧振本性所決定的，即存貯于天線結(jié)構(gòu)中的能量比輻射和其他的能量損耗大得多。常規(guī)設(shè)計(jì)的微帶貼片天線的相對(duì)帶寬約為中心頻率的1％～6％，滿足不了GIS局部放電檢測的要求，為了獲取更多的局部放電信息，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)展寬頻帶。展寬頻帶的方法可以從降低總的Q值的各個(gè)方面去探求，也可以用附加的阻抗匹配措施來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方法進(jìn)行頻帶的展寬(1)采用介電常數(shù)εr較小的介質(zhì)基板介質(zhì)基板選用了介電常數(shù)較低的聚苯乙烯材料，目的是降低εr，天線的儲(chǔ)能因εr的減小而變小，使輻射對(duì)應(yīng)的Qr降低，從而使頻帶變寬；(2)采用厚基板選定材料后，為了進(jìn)一步減小介電常數(shù)，在介質(zhì)基板與金屬底板間用空氣做介質(zhì)材料，使厚度h的增加而輻射電導(dǎo)也隨之增大，輻射對(duì)應(yīng)的Qr和總的Q值降低，使得頻帶加寬；(3)采用附加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)用同軸探針作為饋線時(shí)，天線輸入阻抗除了由內(nèi)腔主模引起的阻抗ZR外，還包括由高階模引起的探針電抗XL，即Zln＝ZR+jXL。直徑為d0的探針電抗計(jì)算公式為XL=120ϵr*tgπhϵrλ0*ln1.13λ0πd0ϵr]]>式中λ0為微帶天線中心頻率對(duì)應(yīng)的波長。
微帶貼片天線的等效電路可以用一個(gè)RLC并聯(lián)諧振電路米描述，在背饋情況下，饋線探針可視為一個(gè)電抗，此時(shí)可附加一個(gè)串聯(lián)電容，與饋線探針電感形成一串聯(lián)諧振電路，并使它與微帶貼片天線所等效的并聯(lián)諧振電路在同一頻率上諧振，串并聯(lián)諧振回路在諧振頻率附近的電抗趨于抵消，使之避免了偏離諧振時(shí)電抗的迅速變化，從而展寬了頻帶。本發(fā)明的微帶貼片天線頻帶為340MHz～440MHz，帶寬為100MHz，相對(duì)帶寬為25.6％，中心頻率為390MHz，避開了頻率小于300MHz的GIS監(jiān)測現(xiàn)場的背景噪聲及電暈干擾。
本發(fā)明的微帶貼片天線在外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選用上，考慮到天線要有效接收盆式絕緣子處泄漏的電磁波，而對(duì)周圍空間電磁干擾抑制，因此在微帶貼片天線背面和部分側(cè)面采用金屬材料對(duì)天線進(jìn)行了屏蔽，靠近GIS盆式絕緣子的這一面采用厚度為1-3mm的環(huán)氧樹脂材料封裝，由于微帶貼片天線的方向性，盆式絕緣子泄漏的電磁波得到最大增益，而從側(cè)面耦合的干擾信號(hào)得到抑制。在GIS局部放電監(jiān)測現(xiàn)場，微帶貼片天線用環(huán)氧樹脂制成的支撐架固定在GIS的盆式絕緣子法蘭上，這樣就盡可能在遠(yuǎn)場區(qū)范圍內(nèi)使微帶貼片天線測量局部放電產(chǎn)生的泄漏電磁波，同時(shí)保證不同的微帶貼片天線安裝在不同的絕緣子上時(shí)，其方向性一致，接收特高頻電磁波的能力相同。
本發(fā)明裝置的微帶貼片天線裝設(shè)在GIS的每個(gè)間隔的盆式絕緣子處，將數(shù)個(gè)微帶貼片天線通過長度相等的高頻屏蔽同軸電纜連接在一起形成傳感器陣列。由于電磁波不僅是時(shí)間的函數(shù)，而且還是空間位置的函數(shù)，對(duì)各傳感器的輸出同時(shí)進(jìn)行時(shí)域采樣，便得到信號(hào)的空時(shí)二維樣本，它保持了信號(hào)的空域信息和時(shí)域信息。通過比較不同位置上局部放電放電脈沖信號(hào)的幅值，獲取最大放電信號(hào)的微帶貼片天線位置，可粗略地判斷局部放電源的位置，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同位置上的傳感器接收到局部放電信號(hào)的時(shí)間差和電磁波傳播速度，計(jì)算局部放電源的位置。
本發(fā)明的多路智能選擇開關(guān)為單刀多擲開關(guān)，通過控制模塊控制后選通相應(yīng)的微帶貼片天線。放大濾波器得放大倍數(shù)20dB，頻帶范圍300～500MHz，與傳感器的頻率范圍匹配。本發(fā)明裝置的高速數(shù)字采集器、計(jì)算機(jī)和控制模塊，均為市場購件。高速數(shù)字采集器至少包含2個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，將從放大濾波器通過同軸電纜傳輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)通過總線發(fā)送指令到控制模塊，由控制模塊控制多路智能選擇開關(guān)選中傳感器陣列中相應(yīng)的傳感器信號(hào)進(jìn)行采集，計(jì)算機(jī)對(duì)高速數(shù)字采集器采集的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析和處理，通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)傳感器陣列采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，從而對(duì)GIS內(nèi)部局部放電源進(jìn)行定位。
一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位方法，該方法利用微帶貼片天線組成的傳感器陣列、多路智能選擇開關(guān)、放大濾波器、高速數(shù)字采集器、計(jì)算機(jī)及控制模塊，通過計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行軟件定位，其方法步驟如下(1)初始化利用本發(fā)明的定位裝置，將各微帶貼片天線傳感器在空間上的位置存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中，并設(shè)定定時(shí)采集分析數(shù)據(jù)時(shí)間；(2)定時(shí)采集局部放電信號(hào)采集時(shí)間到時(shí)，計(jì)算機(jī)首先通過總線控制第一組多路智能開關(guān)輪流選通傳感器陣列中微帶貼片天線，同時(shí)啟動(dòng)高速數(shù)字采集器的一個(gè)通道，依次將各個(gè)微帶貼片天線的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過總線傳送至計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(3)復(fù)小波去噪利用本發(fā)明人發(fā)明的申請(qǐng)?zhí)枮?00510057243.x的“氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測裝置及去噪方法”中的復(fù)小波去噪方法，采用復(fù)小波技術(shù)對(duì)采集的傳感器信號(hào)進(jìn)行去噪處理，去處檢測現(xiàn)場可能存在的白噪、窄帶等干擾信號(hào)；(4)局部放電判斷根據(jù)復(fù)小波去噪步驟中生成的復(fù)合信號(hào)幅值，以預(yù)先測定的檢測現(xiàn)場的無局部放電的噪聲信號(hào)幅值為判據(jù)，判斷是否發(fā)生局部放電，當(dāng)有局部放電發(fā)生時(shí)，就進(jìn)行下一步信號(hào)幅值比較，否則回到第(2)步等待下一次定時(shí)采集局部放電信號(hào)；(5)信號(hào)幅值比較當(dāng)有局部放電存在時(shí)，由于特高頻電磁波在傳播過程中有衰減，測量中比較不同盆式絕緣子處檢測到的放電信號(hào)的幅值大小，選取放電信號(hào)幅值最大的傳感器，判定局部放電源離其位置最近；(6)時(shí)間差定位第一組多路智能選擇開關(guān)固定選擇放電信號(hào)幅值最大的傳感器，另一組多路智能選擇開關(guān)輪流選通與此盆式絕緣子相鄰的其它盆式絕緣子處的傳感器，高速數(shù)字采集器同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，同時(shí)采集兩組多路智能選擇開關(guān)選擇的傳感器信號(hào)，以第一組多路智能選擇開關(guān)選擇的傳感器測量的局部放電信號(hào)上升沿為觸發(fā)信號(hào)，精確測量兩個(gè)傳感器的局部放電特高頻信號(hào)在上升沿之間的時(shí)間差Δt，根據(jù)GIS的六氟化硫(SF6)介質(zhì)中電磁波的傳播速度，即可計(jì)算局部放電源是否在這兩個(gè)盆式絕緣子之間以及它們之間的具體位置。SF6的介電常數(shù)為1.002026，與空氣中速度相近，因此放電源距離兩個(gè)傳感器的距離差d＝c×Δt。綜合相鄰的幾個(gè)盆式絕緣子處局部放電信號(hào)的信息，即可確定具體的放電位置；(7)顯示當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，進(jìn)行定位并將判斷結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕；當(dāng)沒有發(fā)生局部放電時(shí)，回到第(2)步等待下一次定時(shí)采集局部放電信號(hào)。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明裝置具有有效的檢測GIS局部放電信號(hào)、能提高檢測系統(tǒng)的抗干擾能力等特點(diǎn)。本發(fā)明方法通過在線連續(xù)監(jiān)測，能實(shí)時(shí)快速準(zhǔn)確的對(duì)GIS內(nèi)部局部放電缺陷進(jìn)行定位能力。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠升壓站和電網(wǎng)的GIS變電站，能在線自動(dòng)檢測GIS內(nèi)部的局部放電，并對(duì)引發(fā)放電的缺陷準(zhǔn)確定位，還能與變電站、發(fā)電廠的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明裝置的原理框圖；圖2為本發(fā)明裝置的微帶貼片天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明裝置的微帶貼片天線的安裝示意圖；圖4為本發(fā)明裝置的多路智能選擇開關(guān)原理圖；圖5為本發(fā)明方法的程序流程圖；圖6為本實(shí)施例的微帶貼片天線理論和實(shí)測駐波比曲線圖；圖7為本實(shí)施例的微帶貼片天線在現(xiàn)場檢測的典型局部放電波形及其頻譜圖；圖8為本實(shí)施例的微帶貼片天線在現(xiàn)場檢測相鄰的兩個(gè)傳感器檢測的局部放電波形圖。
圖中1、微帶貼片天線；2、同軸電纜；3、多路智能選擇開關(guān)；4、放大濾波器；5、高速數(shù)字采集器；6、計(jì)算機(jī)；7、控制模塊；8、總線；9、金屬底板；10、介質(zhì)板；11、饋線；12、金屬貼片；13、天線保護(hù)罩；14、GIS的盆式絕緣子；15、GIS的導(dǎo)體；16、GIS的外殼。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
如圖1～4所示，一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置，由微帶貼片天線1組成的傳感器陣列、兩組多路智能選擇開關(guān)3、兩個(gè)放大濾波器4、高速數(shù)字采集器5、計(jì)算機(jī)6和控制模塊7。本實(shí)施例的傳感器陣列由安裝在GIS各盆式絕緣子14處的微帶貼片天線1構(gòu)成，其個(gè)數(shù)由現(xiàn)場GIS的盆式絕緣子14數(shù)量決定；多路智能選擇開關(guān)3為單刀多擲開關(guān)；高速數(shù)字采集器5包含2個(gè)數(shù)據(jù)采集通道；各傳感器通過長度相等的高頻屏蔽同軸電纜2與多路智能選擇開關(guān)3連接；一組多路智能選擇開關(guān)3通過高頻屏蔽同軸電纜2與一個(gè)放大濾波器4連接后，再通過高頻屏蔽同軸電纜2與高速數(shù)字采集器5的一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道連接，另一組多路智能選擇開關(guān)3通過高頻屏蔽同軸電纜2與另一個(gè)放大濾波器4連接后，再通過高頻屏蔽同軸電纜2與高速數(shù)字采集器5的另一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道連接；高速數(shù)字采集器5通過總線8和計(jì)算機(jī)6連接，計(jì)算機(jī)6通過總線8和控制模塊7連接，控制模塊7通過總線8分別與兩組多路智能選擇開關(guān)3連接。
其微帶貼片天線1由矩形銅金屬貼片12、介電常數(shù)為2.62的聚苯乙烯介質(zhì)板10、金屬底板9、阻抗為50Ω的同軸探針式饋線11、天線保護(hù)罩13組成，在介質(zhì)板10的一面固接矩形金屬貼片12，另一面固接接地金屬底板9，在介質(zhì)板10和金屬底板9上設(shè)置一小通孔(饋點(diǎn))，用以插入同軸探針饋線11，探針直徑為3mm，其饋線11一端的外導(dǎo)體與接地金屬底板9連接，內(nèi)導(dǎo)體穿過介質(zhì)板10和金屬底板9的小孔與金屬貼片12連接，饋線11的另一端通過NK-50Ω的電纜接頭與高頻屏蔽同軸電纜2連接，連接用的同軸電纜2置于接地金屬底板9下方。天線保護(hù)罩13背面和二分之一側(cè)面采用4mm的鐵板對(duì)天線進(jìn)行屏蔽，靠近GIS盆式絕緣子的一面用2mm厚的薄環(huán)氧樹脂基板進(jìn)行封裝。在天線保護(hù)罩13上安裝支撐板，使其與GIS的盆式絕緣子14處的法蘭螺母相連接。然后將安裝在GIS每個(gè)間隔的盆式絕緣子14處的微帶貼片天線1通過長度相等的高頻屏蔽同軸電纜2連接至多路智能選擇開關(guān)3。多路智能選擇開關(guān)3通過控制模塊7的控制，選通相應(yīng)的微帶貼片天線1檢測的GIS相應(yīng)位置局部放電信號(hào)，通過同軸電纜2經(jīng)放大濾波器后，通過同軸電纜2進(jìn)入高速數(shù)字采集器5，高速數(shù)字采集器5采集局部放電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過總線8將數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)6，計(jì)算機(jī)6通過總線8發(fā)送指令至控制模塊7，計(jì)算機(jī)6對(duì)輸入的局部放電數(shù)字信號(hào)通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算、分析和處理，從而對(duì)GIS內(nèi)部局部放電位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
將本實(shí)施例的氣體組合電器局部放電在線檢測定位裝置安裝在重慶某220kV的GIS變電站，檢測GIS內(nèi)部局部放電并進(jìn)行定位，其現(xiàn)場檢測結(jié)果如下圖6為本實(shí)施例的微帶貼片天線理論和實(shí)測駐波比曲線圖，圖中曲線17是微帶天線展寬頻帶前的理論駐波比，曲線18是展寬頻帶后的理論駐波比，曲線19是利用HP8720D標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀測得的展寬頻帶后的駐波比。由圖可知，微帶矩形貼片天線的中心頻率為390MHz，駐波比小于2的絕對(duì)帶寬為340MHz～440MHz，且理論曲線和實(shí)測曲線基本吻合。
圖7為本實(shí)施例的微帶貼片天線在現(xiàn)場檢測的典型局部放電波形及其頻譜圖，從圖中可以看到清晰的局部放電信號(hào)，其信號(hào)幅值大約為3.8mV，能滿足局部放電檢測的需要，具有較高靈敏度，其頻譜范圍在200MHz～300MHz之間，可避開一定的窄帶和隨機(jī)干擾，這與天線的理論截止頻率相吻合。
圖8為采用本發(fā)明裝置在GIS變電站2號(hào)主變A相兩個(gè)相鄰的盆式絕緣子1，2處測得的局部放電波形，從圖中可見，得到通道一為盆式絕緣子1處的幅值為72mV，通道二為盆式絕緣子2處的幅值為48mV，因此判斷局部放電在盆式絕緣子1附近，采集波形時(shí)以盆式絕緣子1處的信號(hào)為基準(zhǔn)，兩個(gè)傳感器采集的放電信號(hào)時(shí)差為17ns，綜合上述局部放電定位方法，初步診斷該放電為2號(hào)主變斷路器A相進(jìn)線端與穿墻套管連接處。
如圖4所示，一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測的定位方法，該方法利用微帶貼片天線1組成的傳感器陣列、多路智能選擇開關(guān)3、放大濾波器4、高速數(shù)字采集器5、計(jì)算機(jī)6及控制模塊7，通過計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行軟件定位，其方法步驟如下(1)初始化利用本實(shí)施例的定位裝置，將各微帶貼片天線傳感器1在空間上的位置存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)6中，并設(shè)定定時(shí)采集分析數(shù)據(jù)時(shí)間；(2)定時(shí)采集局部放電信號(hào)采集時(shí)間到時(shí)，計(jì)算機(jī)6首先通過總線8控制第一組多路智能開關(guān)3輪流選通傳感器陣列中微帶貼片天線1，同時(shí)啟動(dòng)高速數(shù)字采集器5的一個(gè)通道，依次將各個(gè)微帶貼片天線1的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過總線8傳送至計(jì)算機(jī)6內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(3)復(fù)小波去噪利用本發(fā)明人發(fā)明的申請(qǐng)?zhí)枮?00510057243.x的“氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測裝置及去噪方法”中的復(fù)小波去噪方法，采用復(fù)小波技術(shù)對(duì)采集的傳感器信號(hào)進(jìn)行去噪處理，去處檢測現(xiàn)場可能存在的白噪、窄帶等干擾信號(hào)；(4)局部放電判斷根據(jù)復(fù)小波去噪步驟中生成的復(fù)合信號(hào)幅值，以預(yù)先測定的檢測現(xiàn)場的無局部放電的噪聲信號(hào)幅值為判據(jù)，判斷是否發(fā)生局部放電，當(dāng)有局部放電發(fā)生時(shí)，就進(jìn)行下一步信號(hào)幅值比較，否則回到第(2)步等待下一次定時(shí)采集局部放電信號(hào)；
(5)信號(hào)幅值比較當(dāng)有局部放電存在時(shí)，由于特高頻電磁波在傳播過程中有衰減，測量中比較不同盆式絕緣子處檢測到的放電信號(hào)的幅值大小，選取放電信號(hào)幅值最大的傳感器，判定局部放電源離其位置最近；(6)時(shí)間差定位第一組多路智能選擇開關(guān)3固定選擇放電信號(hào)幅值最大的傳感器，另一組多路智能3選擇開關(guān)輪流選通與此盆式絕緣子相鄰的其它盆式絕緣子處的傳感器，高速數(shù)字采集器5同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，同時(shí)采集兩組多路智能選擇開關(guān)3選擇的傳感器信號(hào)，以第一組多路智能選擇開關(guān)3選擇的傳感器測量的局部放電信號(hào)上升沿為觸發(fā)信號(hào)，精確測量兩個(gè)傳感器的局部放電特高頻信號(hào)在上升沿之間的時(shí)間差Δt，根據(jù)GIS的六氟化硫(SF6)介質(zhì)中電磁波的傳播速度，即可計(jì)算局部放電源是否在這兩個(gè)盆式絕緣子之間以及它們之間的具體位置。SF6的介電常數(shù)為1.002026，與空氣中速度相近，因此放電源距離兩個(gè)傳感器的距離差d＝c×Δt。綜合相鄰的幾個(gè)盆式絕緣子處局部放電信號(hào)的信息，即可確定具體的放電位置；(7)顯示當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，進(jìn)行定位并將判斷結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)8屏幕；當(dāng)沒有發(fā)生局部放電時(shí)，回到第(2)步等待下一次定時(shí)采集局部放電信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置，包括兩個(gè)放大濾波器(4)、高速數(shù)字采集器(5)、計(jì)算機(jī)(6)和控制模塊(7)，其特征在于還有由微帶貼片天線(1)組成的傳感器陣列，兩組多路智能選擇開關(guān)(3)，傳感器陣列由安裝在GIS各盆式絕緣子(14)處的微帶貼片天線(1)構(gòu)成，其個(gè)數(shù)由現(xiàn)場GIS的盆式絕緣子(14)數(shù)量決定，多路智能選擇開關(guān)(3)為單刀多擲開關(guān)，高速數(shù)字采集器(5)包含2個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，各傳感器通過長度相等的高頻屏蔽同軸電纜(2)與多路智能選擇開關(guān)(3)連接，一組多路智能選擇開關(guān)(3)通過高頻屏蔽同軸電纜(2)與一個(gè)放大濾波器(4)連接后，再通過高頻屏蔽同軸電纜(2)與高速數(shù)字采集器(5)的一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道連接，另一組多路智能選擇開關(guān)(3)通過高頻屏蔽同軸電纜(2)與另一個(gè)放大濾波器(4)連接后，再通過高頻屏蔽同軸電纜(2)與高速數(shù)字采集器(5)的另一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道連接；高速數(shù)字采集器(5)通過總線(8)和計(jì)算機(jī)(6)連接，計(jì)算機(jī)(6)通過總線(8)和控制模塊(7)連接，控制模塊(7)通過總線(8)分別與兩組多路智能選擇開關(guān)(3)連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置，其特征在于，所述的微帶貼片天線(1)，由矩形銅金屬貼片(12)、介質(zhì)板(10)、金屬底板(9)、饋線(11)、天線保護(hù)罩(13)組成，在介質(zhì)板(10)的一面固接矩形金屬貼片(12)，另一面固接接地金屬底板(9)，在介質(zhì)板(10)和金屬底板(9)上設(shè)置一小通孔，其饋線(11)一端的外導(dǎo)體與接地金屬底板(9)連接，內(nèi)導(dǎo)體穿過介質(zhì)板(10)和金屬底板(9)的小孔與金屬貼片(12)連接，饋線(11)的另一端通過電纜接頭與高頻屏蔽同軸電纜(2)連接，連接用的同軸電纜(2)置于接地金屬底板(9)下方，天線保護(hù)罩(13)背面和二分之一側(cè)面采用金屬板對(duì)天線進(jìn)行屏蔽，靠近GIS盆式絕緣子(14)的一面采用厚度為1-3mm的環(huán)氧樹脂材料封裝。
3.一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測的定位方法，該方法利用微帶貼片天線(1)組成的傳感器陣列、多路智能選擇開關(guān)(3)、放大濾波器(4)、高速數(shù)字采集器(5)、計(jì)算機(jī)(6)及控制模塊(7)，通過計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行軟件定位，其特征在于，方法步驟如下(1)初始化利用本實(shí)施例的定位裝置，將各微帶貼片天線傳感器(1)在空間上的位置存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)(6)中，并設(shè)定定時(shí)采集分析數(shù)據(jù)時(shí)間；(2)定時(shí)采集局部放電信號(hào)采集時(shí)間到時(shí)，計(jì)算機(jī)(6)首先通過總線(8)控制第一組多路智能開關(guān)(3)輪流選通傳感器陣列中微帶貼片天線1，同時(shí)啟動(dòng)高速數(shù)字采集器(5)的一個(gè)通道，依次將各個(gè)微帶貼片天線(1)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過總線(8)傳送至計(jì)算機(jī)(6)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(3)復(fù)小波去噪利用本發(fā)明人發(fā)明的申請(qǐng)?zhí)枮?00510057243.x的“氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測裝置及去噪方法”中的復(fù)小波去噪方法，采用復(fù)小波技術(shù)對(duì)采集的傳感器信號(hào)進(jìn)行去噪處理，去處檢測現(xiàn)場可能存在的白噪、窄帶等干擾信號(hào)；(4)局部放電判斷根據(jù)復(fù)小波去噪步驟中生成的復(fù)合信號(hào)幅值，以預(yù)先測定的檢測現(xiàn)場的無局部放電的噪聲信號(hào)幅值為判據(jù)，判斷是否發(fā)生局部放電，當(dāng)有局部放電發(fā)生時(shí)，就進(jìn)行下一步信號(hào)幅值比較，否則回到第(2)步等待下一次定時(shí)采集局部放電信號(hào)；(5)信號(hào)幅值比較當(dāng)有局部放電存在時(shí)，由于特高頻電磁波在傳播過程中有衰減，測量中比較不同盆式絕緣子處檢測到的放電信號(hào)的幅值大小，選取放電信號(hào)幅值最大的傳感器，判定局部放電源離其位置最近；(6)時(shí)間差定位第一組多路智能選擇開關(guān)(3)固定選擇放電信號(hào)幅值最大的傳感器，另一組多路智能(3)選擇開關(guān)輪流選通與此盆式絕緣子相鄰的其它盆式絕緣子處的傳感器，高速數(shù)字采集器(5)同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，同時(shí)采集兩組多路智能選擇開關(guān)(3)選擇的傳感器信號(hào)，以第一組多路智能選擇開關(guān)(3)選擇的傳感器測量的局部放電信號(hào)上升沿為觸發(fā)信號(hào)，精確測量兩個(gè)傳感器的局部放電特高頻信號(hào)在上升沿之間的時(shí)間差Δt，根據(jù)GIS的六氟化硫(SF6)介質(zhì)中電磁波的傳播速度，即可計(jì)算局部放電源是否在這兩個(gè)盆式絕緣子之間以及它們之間的具體位置；SF6的介電常數(shù)為1.002026，與空氣中速度相近，因此放電源距離兩個(gè)傳感器的距離差d＝c×Δt。綜合相鄰的幾個(gè)盆式絕緣子處局部放電信號(hào)的信息，即可確定具體的放電位置；(7)顯示當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，進(jìn)行定位并將判斷結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)(8)屏幕；當(dāng)沒有發(fā)生局部放電時(shí)，回到第(2)步等待下一次定時(shí)采集局部放電信號(hào)。
全文摘要
一種氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測定位裝置及定位方法，屬于電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明裝置包括微帶貼片天線組成的傳感器陣列、兩組多路智能選擇開關(guān)、兩個(gè)放大濾波器、高速數(shù)字采集器、計(jì)算機(jī)和控制模塊組成。本發(fā)明的傳感器陣列由安裝在GIS各盆式絕緣子處的微帶貼片天線構(gòu)成，其微帶貼片天線由矩形金屬貼片、介質(zhì)板、金屬底板、同軸探針式饋線、天線保護(hù)罩組成。本發(fā)明方法為計(jì)算機(jī)程序控制，能在線實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的對(duì)GIS內(nèi)部局部放電定位。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠升壓站和電網(wǎng)的GIS變電站，能在線自動(dòng)檢測GIS內(nèi)部的局部放電，對(duì)引發(fā)局放的缺陷準(zhǔn)確定位，還能與變電站、發(fā)電廠的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01R31/08GK1834669SQ200610054229
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者唐炬, 張曉星, 唐世宇, 莫文強(qiáng), 孫才新, 許中榮, 杜林 , 彭文雄 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)