基于开关操作辐射电场测量的GIS内开关故障诊断方法与流程

本发明涉及一种基于开关操作所产生vfto辐射电场测量的gis内开关故障诊断方法。

背景技术：

为了对gis进行状态监测和故障诊断，现有电测法与非电测法两种监测类别，其中，电测法包含耦合电容法与超高频法；非电测法包括超声波监测法、化学检测法与光学监测法。

耦合电容法在现场测试时无法识别与多种噪声混杂在一起的局放信号；超高频法所检测信号衰减过快，且对传感器要求很高，成本昂贵；超声波监测法的信号模式复杂，高频部分衰减很快，需要传感器较多；化学监测法极易受到gis中吸附剂和干燥剂的影响，其灵敏度很差；光学监测法受gis内壁光滑引起反射的影响灵敏度不高。综上所述，现有技术不能够完全适应gis故障诊断和状态监测准确、高效、普适度高的技术要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有高效性与高准确性的基于开关操作辐射电场测量的gis内开关故障诊断方法。

此处内容与权利要求书相同，暂略。

经过试用证明，本发明方法测量所得电场脉冲经重复实验验证，具有高效性与准确性。能够与开关的动作机理完美契合，每一个电场脉冲的产生原因均能得到合理解释。当gis处于正常状态时，所测得的标准辐射电场波形包含脉冲个数明确，且这几个脉冲特征明显，伴随每次实验具有完美的重复性，而当开关内出现绝缘故障，所测得电场脉冲波形包含的脉冲数目随着绝缘故障的严重性逐渐增多，且脉冲最高幅值明显变大。

附图说明

附图1为220kvgis正常状态下cb闭合所测标准辐射电场波形；

附图2为220kvgis内cb开始出现绝缘故障时cb闭合所测辐射电场波形；

附图3为220kvgis内cb出现严重绝缘故障时cb闭合所测辐射电场波形。

具体实施方式

本发明方法涉及气体绝缘变电站(gasinsulatedsubstation,gis)的故障诊断领域，涉及一种通过测量gis内断路器(circuitbreaker,cb)或者隔离开关(disconnectingswitch,ds)动作所产生超快速暂态过电压(veryfasttransientovervoltage,vfto)的辐射电场脉冲信号，来对gis内开关进行故障诊断的方法。

本发明方法旨在解决现有gis状态监测和故障诊断手段效率低、准确度不高、普适度底的问题，提供一种非物理接触测量开关动作所产生vfto的辐射电场，并基于此辐射电场信号实现对gis的状态监测和内部开关的故障诊断。

本发明方法基于电小天线和光纤传输技术，制造电场脉冲测量系统，可以避免电磁干扰，远距离传输脉冲信号。利用此测量系统，测量gis正常状态下开关动作所产生vfto的辐射电场脉冲波形，分析此波形特征并将其作为标准波形；当gis内出现局部放电现象时，测量其相应开关动作所产生vfto的辐射电场脉冲，则此脉冲波形与标准波形明显不同，因此达到故障诊断的目的，实现对gis的状态监测。

实施例1：

以220kvgis内cb闭合操作所测得辐射电场信号为例，由图1、图2以及图3的对比可知，p1-p4这4个电场脉冲的波形特征及出现时刻随着每次测量的进行均几乎没有任何变化；可见，p1-p4这4个电场脉冲是与断路器本身初始的运行状态直接相关的，被视作gis正常状态下的典型标准电场脉冲，其特征如表1所示。然而，随着cb内分级电容绝缘故障的恶化，cb闭合操作所产生vfto的电场波形中脉冲个数逐渐增多：如图2当绝缘故障刚开始出现时相比图1的标准电场波形多出了脉冲p5，而如图3出现严重绝缘故障时，不仅电场脉冲的个数上升为8，并且脉冲最大幅值达到了1.46kv/m。因此可以认为，随着cb里面的绝缘故障愈加严重，gis因cb闭合操作所产生vfto的辐射电场脉冲个数不断增加。

表1针对实验用gis所测标准电磁脉冲的详细特征：

本发明方法是基于电小天线和光纤传输技术，制造了瞬态电场脉冲的测量系统。此测量系统包括三部分：电场探头，光纤与信号接收机。在场测量实验中，电场探头在被测cb附近放置，并且通过光纤与放置在屏蔽室中的光信号接收机相连；此接收机输出的电信号最终被传送到示波器中。本测量系统响应频带较宽，覆盖10khz-400mhz。通过调节电小天线的长度，它的测量范围可以自100v/m变化到50kv/m。因为此测量系统与gis没有物理上的直接连接，因此两者之间不会存在干扰；另外，因为电场探头被很好地屏蔽，信号传输也是通过光纤进行，所以此系统也不会受到环境电磁干扰的影响。除此之外，这个测量系统还有方便携带和安装简易的优点。

利用此测量系统,对gis内部开关进行绝缘故障诊断的具体步骤如下：

(1)对某电压等级(适用于所有电压等级，因为此故障诊断方法并不受电压等级的限制)的gis内的开关(隔离开关(disconnectingswitch,ds)或者断路器(circuitbreaker,cb))动作(闭合或者断开)后所产生vfto的辐射电场进行测量；

(2)鉴于gis内开关的使用寿命，进行开关操作辐射电场测量的实验次数不应超过20次；在此基础上，积累实验测量数据，总结得到该gis处于正常状态下的开关动作标准辐射电场波形图；

(3)对gis进行状态监测，当某次对应的开关动作所产生vfto的辐射电场脉冲波形相对标准辐射电场波形图出现差别时，则可判断此时gis内部出现了绝缘故障。

步骤(3)中出现差别是指脉冲个数的增多以及脉冲幅值的增加(对于完全相同的测量设备与测量距离，处于正常状态下的gis的某个开关操作所产生的vfto的辐射电场脉冲的个数以及最大脉冲幅值具有重复性，因此，只要出现所测开关操作所产生vfto的辐射电场的脉冲个数增加以及脉冲幅值增大的情况，则说明gis内部出现了绝缘故障。但是，脉冲个数具体增加的数目以及脉冲幅值增加的幅度，则跟绝缘故障的严重状态直接相关，前后已经有详细的说明；并且gis在绝缘故障下其开关操作辐射电场脉冲个数具体增加的数目以及脉冲幅值增加的幅度对于不同的gis具有不同的表现特点，在研究不同的gis时有不同的量化标准，需要区别对待。

而本专利重点阐述的是基于gis开关操作所产生vfto辐射电场测量对gis内的绝缘故障进行诊断的思想与方法，这种思路与方法对所有的gis具有普适性。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于开关操作所产生VFTO辐射电场测量的GIS内开关故障诊断方法。包括如下步骤：(1)对GIS内的开关动作后所产生的超快速暂态过电压VFTO的辐射电场进行测量；(2)重复步骤(1)进行若干次开关动作后辐射电场测量，然后根据积累的测量数据总结得到该GIS处于正常状态下的开关动作标准辐射电场波形图；(3)对GIS进行状态监测，当某次对应的开关动作所产生的超快速暂态过电压VFTO的辐射电场脉冲波形相对与步骤(2)得到的标准辐射电场波形图出现差别时，则可判断此时GIS内该开关出现了绝缘故障。本发明方法测量所得电场脉冲经重复实验验证，具有高效性与准确性。

技术研发人员：郝金鹏;吴旭涛;李秀广;朱洪波;王博;郭飞;相中华;刘世涛;马云龙;张庆平;杨凯;闫振华;马波;周秀;马飞越;田禄;郭俊;张鸿业;谢彦召
受保护的技术使用者：国家电网公司;国网宁夏电力公司电力科学研究院;国网宁夏电力公司;西安交通大学
技术研发日：2017.06.15
技术公布日：2017.09.22