一种基于准高频耐压的GIS盆式绝缘子局部放电缺陷诊断方法及系统与流程

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断方法及系统。

背景技术：

气体绝缘断路器(gis)故障率近来年居高不下，而gis盆式绝缘子的绝缘缺陷是造成整个设备故障的主要原因。cigrewg33/23-12调研报告指出：运行中可能出现的绝缘故障，其中只有55％可通过传统的交直流耐压及局放测量方法在故障发生前发现。究其原因，主要是制成盆式绝缘子的环氧树脂材料在交直流电压下的绝缘特性所致：缺陷在劣化初期局放信号太微弱(一般小于10pc)，埋没在噪声里无法被传感器检出；且此时的局放都具有很长的间歇周期，局放发生的时候不能被检测人员发现；另一方面，不同的缺陷对不同的电压敏感性也不同，例如气隙缺陷对交流电压敏感，而直流下很难被检出。

对此，脉冲、震荡波等形式耐压试验逐步进入研究人员视野，他们的目的都是能够在短时间内极大地激发缺陷中的放电，进而使其更容易检出，在这些新型的电压波形中，冲击电压能有效考核绝缘整体性能，震荡波能够有效检测尖端放电等，都只解决了一部分缺陷对波形的敏感性问题。然而，冲击电压是单极性波形，无法激发电荷效应，而且其点火瞬间对传感器的干扰较大；震荡波形不稳定，造成放电不持续；脉冲方波能够激发残余电荷效应，但波形上升沿和平顶部分有直角，对检测干扰巨大。

准高频波形融合了绝大多数波形的优点，既有短时的冲击作用，又具备较好的重复性和稳定性，在电压模式敏感性上预期也会有很好的效果。

技术实现要素：

为了解决背景技术存在的现有对于gis盆式绝缘子局部放电缺陷无法诊断检出，检测波形干扰较大使检测结果不准确的问题，本发明提供了一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断方法及系统；所述方法及系统通过设置准高频的试验电压源以及多层次的加压试验，获得gis盆式绝缘子的局部放电数据，根据所述局部放电数据与预先存储的典型缺陷进行比对，确认所述局部放电缺陷的诊断结果；所述一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断方法包括：

根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数；

对待测试的gis盆式绝缘子进行预加压试验，获取最优试验频率；

对待测试的gis盆式绝缘子进行正式加压试验，获得局部放电数据；

对所述局部放电数据进行分析，获得gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断结果。

进一步的，在根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数前，所述方法还包括：

将待测试的gis盆式绝缘子置于充满sf6绝缘气体的密闭试验腔体中，并在所述试验腔体与所述gis盆式绝缘子的连接处设置特高频局部放电传感器，在所述试验腔体接地线上连接高频电流传感器。

进一步的，所述根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数，包括：根据gis盆式绝缘子的电容确定试验电压源参数包括电压源中串联谐振的电感值。

进一步的，所述预加压试验包括：

对gis盆式绝缘子施加预设基础频率的电压频率，以预设加压速率的速率进行预加压，记录初次出现局部放电信号的电压为局部放电起始电压；所述加压的上限为gis盆式绝缘子的额定电压；

对gis盆式绝缘子按预设的多种频率进行以局部放电起始电压的预设倍数为固定电压的加压测试；

选择平均放电幅值最高的试验对应的频率作为最优试验频率。

进一步的，所述预设基础频率为1khz；所述预设加压速率为2kv/s；

所述预设的多种频率包括5khz、10khz、15khz、20khz、25khz、30khz、35khz以及40khz；

所述作为固定电压的预设倍数为局部放电起始电压的1.5倍。

进一步的，所述正式加压试验包括：

在最优试验频率下，选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数作为试验电压，以预设的升压速率进行加压试验；

加压至预设电压且波形稳定后，采集局部放电数据，所述采集时间不超过预设时间。

进一步的，所述选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数为1倍；所述预设的升压速率为2kv/s；所述采集的预设时间为60s。

进一步的，所述对所述局部放电数据进行分析，获得gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断结果，包括：

将局部放电数据与历史积累的局部放电典型特征数据库中的多个典型缺陷进行聚类分析，判断该组局部放电数据对应的gis盆式绝缘子所属的局部放电缺陷。

所述一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断系统包括：

参数配置单元，所述参数配置单元用于根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数；

预加压单元，所述预加压单元用于对待测试的gis盆式绝缘子进行预加压试验，获取最优试验频率；

所述正式加压单元，所述正式加压单元用于对待测试的gis盆式绝缘子进行正式加压试验，获得局部放电数据；

分析诊断单元，所述分析诊断单元用于对所述局部放电数据进行分析，获得gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断结果。

进一步的，所述系统还包括试验单元；

所述试验单元包括试验腔体、传感器以及试验电压源；

所述试验单元用于将待测试的gis盆式绝缘子置于充满sf6绝缘气体的密闭试验腔体中，并在所述试验腔体与所述gis盆式绝缘子的连接处设置特高频局部放电传感器，在所述试验腔体接地线上连接高频电流传感器；

所述试验电压源与所述gis盆式绝缘子连接。

进一步的，所述试验电压源为igbt谐振电源。

进一步的，所述参数配置单元用于根据gis盆式绝缘子的电容确定试验电压源参数包括电压源中串联谐振的电感值。

进一步的，所述预加压单元用于对gis盆式绝缘子施加预设基础频率的电压频率，以预设加压速率的速率进行预加压，记录初次出现局部放电信号的电压为局部放电起始电压；所述加压的上限为gis盆式绝缘子的额定电压；

所述预加压单元用于对gis盆式绝缘子按预设的多种频率进行以局部放电起始电压的预设倍数为固定电压的加压测试；

所述预加压单元用于选择平均放电幅值最高的试验对应的频率作为最优试验频率。

进一步的，所述预设基础频率为1khz；所述预设加压速率为2kv/s；

所述预设的多种频率包括5khz、10khz、15khz、20khz、25khz、30khz、35khz以及40khz；

所述作为固定电压的预设倍数为局部放电起始电压的1.5倍。

进一步的，所述正式加压单元用于在最优试验频率下，选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数作为试验起始电压，以预设的升压速率进行加压试验；

所述正式加压单元用于加压至预设电压且波形稳定后，采集局部放电数据，所述采集时间不超过预设时间。

进一步的，所述选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数为1倍；所述预设的升压速率为2kv/s；所述采集的预设时间为60s。

进一步的，所述分析诊断单元用于将局部放电数据与历史积累的局部放电典型特征数据库中的多个典型缺陷进行聚类分析，判断该组局部放电数据对应的gis盆式绝缘子所属的局部放电缺陷。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断方法及系统；所述方法及系统通过设置准高频的试验电压源以及多层次的加压试验，获得gis盆式绝缘子的局部放电数据，因准高频极性转换快，且能够极大激励残余电荷效应进而使得一个周波内产生更加剧烈的局放，解决初期局放微弱的问题；频率提升也增加了单位时间内的周波数，使局放更加集中，解决了局放间歇性问题；所述方法及系统根据所述局部放电数据与预先存储的典型缺陷通过聚类的方式进行比对，自动的获得较为准确的诊断结果；解决了gis盆式绝缘子缺陷诊断准确性问题。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断方法的流程图；

图2为本发明具体实施方式的一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断方法的流程图；如图1所示，所述方法包括：

步骤110，根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数；

进一步的，在根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数前，所述方法还包括：

将待测试的gis盆式绝缘子置于充满sf6绝缘气体的密闭试验腔体中，并在所述试验腔体与所述gis盆式绝缘子的连接处设置特高频局部放电传感器，在所述试验腔体接地线上连接高频电流传感器。

同时，将试验电压源与所述gis盆式绝缘子进行连接，所述试验电压源采用igbt谐振电源，其可施加频率1khz～30khz可调、电压幅值可大于60kv；

所述根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数，包括：根据gis盆式绝缘子的电容确定试验电压源参数包括电压源中串联谐振的电感值。

步骤120，对待测试的gis盆式绝缘子进行预加压试验，获取最优试验频率；

进一步的，所述预加压试验包括：

步骤121，对gis盆式绝缘子施加预设基础频率的电压频率，以预设加压速率的速率进行预加压，记录初次出现局部放电信号的电压为局部放电起始电压；所述加压的上限为gis盆式绝缘子的额定电压；

在本实施例中，所述预设基础频率为1khz，即保证频率为准高频频率以上；所述预设加压速率为2kv/s；

步骤122，对gis盆式绝缘子按预设的多种频率进行以局部放电起始电压的预设倍数为固定电压的加压测试；

所述预设的多种频率包括5khz、10khz、15khz、20khz、25khz、30khz、35khz以及40khz；所述作为固定电压的预设倍数为局部放电起始电压的1.5倍。

步骤123，选择平均放电幅值最高的试验对应的频率作为最优试验频率。

在获得多个平均放电幅值后，可将各个平均放电符合与对应的频率绘制二维曲线，该曲线的主要影响因素为绝缘介电常数和绝缘尺寸，以及该曲线的峰值点(一般约在10khz～20khz之间)选择最优试验频率。

步骤130，对待测试的gis盆式绝缘子进行正式加压试验，获得局部放电数据；

进一步的，所述正式加压试验包括：

步骤131，在最优试验频率下，选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数作为试验电压，以预设的升压速率进行加压试验；

本实施例中，所述选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数为1倍；所述预设的升压速率为2kv/s；

步骤132，加压至预设电压且波形稳定后，采集局部放电数据，所述采集时间不超过预设时间。

本实施例中，待波形稳定30秒后开始采集局部放电数据，稳定后加压时间不超过60秒，防止高频下电-热耦合效应造成试品热击穿。

步骤140，对所述局部放电数据进行分析，获得gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断结果。

进一步的，将局部放电数据与历史积累的局部放电典型特征数据库中的多个典型缺陷进行聚类分析，判断该组局部放电数据对应的gis盆式绝缘子所属的局部放电缺陷。

本实施例中，计算所述局部放电数据与各个典型缺陷点的的欧氏距离，选择计算获得欧氏距离最小对应的典型缺陷为该局部放电数据对应的缺陷。

所述一种基于准高频耐压的gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断系统包括：

参数配置单元210，所述参数配置单元210用于根据待测试gis盆式绝缘子的物理特性，配置试验电压源参数；

进一步的，所述参数配置单元210用于根据gis盆式绝缘子的电容确定试验电压源参数包括电压源中串联谐振的电感值。

预加压单元220，所述预加压单元220用于对待测试的gis盆式绝缘子进行预加压试验，获取最优试验频率；

进一步的，所述预加压单元220用于对gis盆式绝缘子施加预设基础频率的电压频率，以预设加压速率的速率进行预加压，记录初次出现局部放电信号的电压为局部放电起始电压；所述加压的上限为gis盆式绝缘子的额定电压；

所述预加压单元220用于对gis盆式绝缘子按预设的多种频率进行以局部放电起始电压的预设倍数为固定电压的加压测试；

所述预加压单元220用于选择平均放电幅值最高的试验对应的频率作为最优试验频率。

进一步的，所述预设基础频率为1khz；所述预设加压速率为2kv/s；

所述预设的多种频率包括5khz、10khz、15khz、20khz、25khz、30khz、35khz以及40khz；

所述作为固定电压的预设倍数为局部放电起始电压的1.5倍。

正式加压单元230，所述正式加压单元230用于对待测试的gis盆式绝缘子进行正式加压试验，获得局部放电数据；

所述正式加压单元230用于在最优试验频率下，选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数作为试验起始电压，以预设的升压速率进行加压试验；

所述正式加压单元230用于加压至预设电压且波形稳定后，采集局部放电数据，所述采集时间不超过预设时间。

所述选用gis盆式绝缘子的额定电压的预设倍数为1倍；所述预设的升压速率为2kv/s；所述采集的预设时间为60s。

分析诊断单元240，所述分析诊断单元240用于对所述局部放电数据进行分析，获得gis盆式绝缘子局部放电缺陷诊断结果。

所述分析诊断单元240用于将局部放电数据与历史积累的局部放电典型特征数据库中的多个典型缺陷进行聚类分析，判断该组局部放电数据对应的gis盆式绝缘子所属的局部放电缺陷。

进一步的，所述系统还包括试验单元；

所述试验单元包括试验腔体、传感器以及试验电压源；

所述试验单元用于将待测试的gis盆式绝缘子置于充满sf6绝缘气体的密闭试验腔体中，并在所述试验腔体与所述gis盆式绝缘子的连接处设置特高频局部放电传感器，在所述试验腔体接地线上连接高频电流传感器；

所述试验电压源与所述gis盆式绝缘子连接。

进一步的，所述试验电压源为igbt谐振电源。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。