一种直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置及其方法与流程

本发明属于高压电气设备技术领域，尤其是一种直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置及其方法。

背景技术：

对于有末屏的高压套管，运行过程中必须保证末屏可靠接地，当末屏接地不良时，套管高压部分与地间无法维持均匀的电场分布，末屏将产生较高的悬浮电位，并与接地部分间发生放电，影响高压套管正常运行。

直流套管末屏接地电流为恒定小电流且工作环境下磁场干扰源较多，难以通过普通的隔离式手段精确检测；而末屏接地电流的接触式测量方法本身会对影响末屏与地的可靠连接，存在放电等风险，产生不良影响，降低末屏接地的可靠性。目前，直流套管运行时的末屏接地状态主要靠红外测温判断，难以及时发现未造成温度明显升高的间歇性放电。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置及其方法，其利用不同接地状态下接地回路对注入电流的不同响应特征，在不影响末屏与地可靠连接的条件下实现了直流套管末屏接地在线监测。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置，包括电流注入线圈、检流线圈、接地帽、控制单元和检测单元；所述接地帽安装在直流套管底座外侧且接地帽在末端将末屏与大地相连接，所述注入线圈位于直流套管底座内并套装在地屏引线上；所述检流线圈位于接地帽内并套装在末屏引出导杆上，该接地帽的金属壳体对检流线圈构成磁屏蔽，所述控制单元、检测单元均安装在直流套管底座内，控制单元与注入线圈相连接，所述检测单元与检流线圈相连接。

进一步，所述检流线圈采用自积分罗氏线圈。

一种如直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置的监测方法，其包括以下步骤：

步骤1、在直流套管运行过程中，控制单元向注入线圈施加脉冲频率f随时间周期性变化的高频pwm脉冲电流，检流单元通过检流线圈收集检流线圈电压信号的积分k；

步骤2、检测单元分析脉冲电流频率f、检流线圈电压信号的积分k之间的关系k＝g(f)，并设定线性畸变函数h的线性畸变阈值，并通过畸变率判断直流套管末屏接地性能。

进一步，所述步骤2通过畸变率判断直流套管末屏接地性能的方法如下：

⑴当线性畸变率低于线性畸变阈值时，直流套管末屏接地良好；

⑵当函数k＝g(f)出现明显的波峰或波谷时，或线性畸变率超过设定的线性畸变阈值时，直流套管末屏接地不良。

本发明的优点和积极效果是：

本发明利用不同接地状态下接地回路对注入电流的不同响应特征，实现了直流套管末屏接地的在线实时监测功能，能够及时发现直流套管末屏接地不良故障，并且，监测回路与末屏接地回路无直接接触，不影响末屏接地可靠性，具有隔离式监测、不影响末屏接地可靠性的特点。

附图说明

图1是本发明的在线监测装置原理图；；

图2是注入电流频率与检流线圈积分信号的关系图；

图中，1-套管外绝缘，2-电容屏，3-地屏引线，4-注入线圈，5-接地帽，6-检流线圈，7-末屏引出导杆，8-套管底座，9-电位抽头，10-载流导体，11-控制单元，12-检测单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式做进一步详述。

一种直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置，如图1所示，包括直流套管底座(8)、电流注入线圈c1(4)、检流线圈c2(6)、接地帽(5)、控制单元(11)、检测单元(12)。所述接地帽安装在直流套管底座外侧，该直流套管底座与电容屏(2)安装在一起，电容屏设有电位抽头(9)，在电容屏中央设有载流导体(10)，在电容屏外设有套管外绝缘(1)。所述注入线圈c1位于直流套管底座(8)内并套装在地屏引线(3)上。所述检流线圈c2位于接地帽内并套装在末屏引出导杆(7)上，该检流线圈c2采用自积分罗氏线圈。所述接地帽在末端将末屏与大地相连接，接地帽的金属壳体对检流线圈c2构成磁屏蔽，注入线圈c1与检流线圈c2无直接电磁耦合。所述控制单元(11)、检测单元(12)均安装在直流套管底座内，控制单元与注入线圈c1相连接，所述检测单元与检流线圈c2相连接。

本隔离式在线监测装置运行后，控制单元发出高频pwm脉冲电流i1，施加在注入线圈c1上，地屏引线在原直流电流id的基础上产生附加的交流感应电流ie，该电流经过末屏引出导杆后由接地帽流回大地。检流线圈c2中感应出电压信号u2并传给检测单元。注入电流i1的脉冲频率f随时间周期性变化，在末屏接地良好时，检流线圈电压信号u2的积分k与频率f线性相关。检测单元分析脉冲电流频率f、检流线圈积分信号k之间的关系k＝g(f)，如图2所示，设定函数h的线性畸变阈值。当函数h畸变率低时，直流套管末屏接地良好(图2中直线a)，当函数k＝g(f)出现明显的波峰(谷)，畸变率超过设定的阈值时，直流套管末屏接地不良(图2中曲线b)。

基于上述直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置，本发明的隔离式在线监测方法包括以下步骤：

步骤1、直流套管过程中，控制单元向注入线圈c1施加脉冲频率f随时间周期性变化的高频pwm脉冲电流，检流单元通过检流线圈c2收集检流线圈电压信号u2的积分k；

步骤2、检测单元分析脉冲电流频率f、检流线圈电压信号u2的积分k之间的关系k＝g(f)，并设定线性畸变函数h的线性畸变阈值，并按下述方式进行判断：

1、当线性畸变函数h的畸变率低于线性畸变阈值时，直流套管末屏接地良好

2、当函数k＝g(f)出现明显的波峰(谷)，或畸变率超过设定的线性畸变阈值时，直流套管末屏接地不良。

本发明未述及之处适用于现有技术。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种直流套管末屏接地的隔离式在线监测装置及其方法，该装置包括电流注入线圈、检流线圈、接地帽、控制单元和检测单元；注入线圈位于直流套管底座内并套装在地屏引线上；检流线圈位于接地帽内并套装在末屏引出导杆上，控制单元、检测单元均安装在直流套管底座内，控制单元与注入线圈相连接，检测单元与检流线圈相连接。该方法包括：控制单元向注入线圈施加脉冲频率随时间周期性变化的高频脉冲电流，检流单元通过检流线圈收集检流线圈电压信号的积分；检测单元通过畸变率判断直流套管末屏接地性能。本发明实现了直流套管末屏接地的在线实时监测功能，可及时发现直流套管末屏接地不良故障，具有隔离式监测、不影响末屏接地可靠性的特点。

技术研发人员：冯军基;张鑫;马昊;朱旭亮;郗晓光
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司电力科学研究院;国网天津市电力公司;国家电网有限公司
技术研发日：2019.06.20
技术公布日：2019.09.06