一种GIS设备故障快速定位系统的制作方法

本实用新型涉及变电站设备故障定位领域，具体地，涉及一种gis设备故障快速定位系统。

背景技术：

目前，在交流特高压交流站中gis(gasinsulatedswitchgear)组合电器因其结构紧凑，占地面积小，运行可靠性高，不受外界环境的影响，检修维护方便等优点而得到广泛应用。但gis设备制造、运输、现场装配以及运行遭遇雷电及操作过电压等原因都有可能造成gis绝缘故障。

当特高压gis设备发生故障后，可通过sf6组分分析定位故障在具体的gis设备的单个气室内。但对众多的气室进行检测，工作量大，耗时长，不利于gis设备快速恢复，严重影响1000kv特高压变电站的安全稳定运行。

目前电力系统中gis设备故障定位主要采用超声波定位方法进行，通过有线传输方式将外置超声波传感器采集到的信号经过信号处理接入到示波器中显示或相应的中央处理设备进行处理分析。但是超声波局放定位系统主要应用于gis交流耐压试验中，应用时间短、布置范围受限，不能有效定位gis设备运行过程中发生的故障。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种gis设备故障快速定位系统，该系统能够快速地定位gis设备故障发生点。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种gis设备故障快速定位系统，包括：

信号采集模块，用于采集跳闸信号；

保护动作行为分析诊断模块，获取所述跳闸信号，并根据跳闸保护动作情况以及故障测距信息诊断分析是否为站内gis设备故障；

若判断为站内gis设备故障，将所述跳闸信号关联站内一次设备，并将gis故障时间、相别及定位范围信息上传至上位机主控平台；

特高频局部放电在线监测模块，用于根据所述上位机主控平台下发的所述gis故障时间、相别及定位范围信息、通过同步时钟模块调取对应时间、对应相别以及对应定位范围内的uhf传感器信号强度幅值以及放电率信号，计算各个uhf传感器的故障率综合指标，根据故障率综合指标大小确定故障气室的位置，并将结果上传至上位机主控平台。

优选地，所述保护动作行为分析诊断模块获取的跳闸信号为规约转换后的跳闸信号。

优选地，所述关联站内一次设备包括：

通过一次主接线确定反应保护范围，在所述反应保护范围内将一次设备接线图与实际保护装置的母线、主变压器、线路相对应。

优选地，还包括故障范围分析模块，发生gis站内故障时，根据母线、主变压器、线路的差动保护装置的保护动作情况，缩小故障定位范围。

优选地，所述根据母线、主变压器、线路的差动保护装置的保护动作情况，缩小故障定位范围包括：

当母线、主变压器、线路的差动保护装置中有两个差动保护装置同时保护动作时，判断故障点位于两个差动保护装置保护范围交叉处；

当线路或主变压器的差动保护装置动作、母线的差动保护装置未保护动作，判断故障点位于线路地刀、隔离闸刀和接地闸刀组合或出线套管气室内；

当母线的差动保护装置保护动作时，主变压器、线路的差动保护装置未保护动作时，判断故障点位于母线气室内。

优选地，所述uhf传感器包括下限截止频率为6000mhz的高通滤波器。

优选地，所述同步时钟模块为北斗+gps双模同步时钟模块。

优选地，所述计算各个uhf传感器的故障率综合指标包括：

根据gis局部放电特征确定暂态特征频带；

将所述暂态特征频带迭代至各uhf传感器信号强度幅值以及放电率信号中组成二维函数；

通过emd算法，获得奇异数据，形成各uhf传感器的故障率综合指标。

通过上述技术方案，可有效定位gis设备运行过程中发生的故障，缩短故障点查找时间，尽快实现故障设备的隔离，达到快速恢复停电设备供电的目的，对电网安全稳定运行具有十分重要的意义。

本实用新型通过分析诊断站内设备跳闸信息，输出gis故障时间、相别及定位范围信息至gis特高频在线监测系统，通过双模同步时钟模块，调取对应时间对应相别对应定位范围内gis特高频传感器幅值及放电率信号，通过基于信号强度幅值定位法确定故障可能性最大的gis气室，一方面缩小了gis特高频传感器调取数量，另一方面也避免了干扰信号的影响，显著提升gis设备定位精确度和效率。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1示出了本实用新型的一实施方式的gis设备故障快速定位系统结构示意图；

图2示出了本实用新型的一实施方式的gis设备故障快速定位系统的定位方法的流程图；

图3示出了本实用新型的一实施方式的gis设备故障快速定位系统的定位方法方法中故障率综合指标计算流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1示出了本实用新型的一实施方式的gis设备故障快速定位系统结构示意图。请参照图1，一种gis设备故障快速定位系统，包括信号采集模块、保护动作行为分析诊断模块以及特高频局部放电在线监测模块。

其中信号采集模块用于采集跳闸信号，保护动作行为分析诊断模块获取跳闸信号，并根据跳闸保护动作情况以及故障测距信息诊断分析是否为站内gis设备故障；在判断为站内gis设备故障情况下，将跳闸信号关联站内一次设备，并将gis故障时间、相别及定位范围信息上传至上位机主控平台，特高频局部放电在线监测模块用于根据上位机主控平台下发的gis故障时间、相别及定位范围信息、通过同步时钟模块调取对应时间、对应相别以及对应定位范围内的uhf传感器信号强度幅值以及放电率信号，计算各个uhf传感器的故障率综合指标，根据故障率综合指标大小确定故障气室的位置，并将结果上传至上位机主控平台，其中uhf传感器的频带为300-1800mhz。

保护动作行为分析诊断模块获取的跳闸信号为规约转换后的跳闸信号。具体地，首先跳闸信号通过光纤上传到综合数据网，由综合数据网进行规约转换后，将跳闸信号上传至保护动作行为分析诊断模块中。

其中关联站内一次设备通过下述方法进行关联：通过一次主接线确定反应保护范围，在反应保护范围内将一次设备接线图与实际保护装置的母线、主变压器、线路相对应，以此实现变电站内一、二次设备关联。

此外，该gis设备故障快速定位系统还包括故障范围分析模块，发生gis站内故障时，根据母线、主变压器、线路的差动保护装置的保护动作情况，缩小故障定位范围。其中母线、主变压器、线路是电力系统网架结构中的重要单元。

具体的缩小故障定位范围的方法如下：

当母线、主变压器、线路的差动保护装置中有两个差动保护装置同时保护动作时，判断故障点位于两个差动保护装置保护范围交叉处；

当线路或主变压器的差动保护装置动作、母线的差动保护装置未保护动作，判断故障点位于线路地刀、隔离闸刀和接地闸刀组合或出线套管气室内；

当母线的差动保护装置保护动作时，主变压器、线路的差动保护装置未保护动作时，判断故障点位于母线气室内。

特高频在线监测系统能够检测0.3～1.5ghz范围的电磁波信号，在gis设备发生故障时会产生明显的特高频电磁波信号，这种电磁波信号能够沿着gis的管体向远处传播被安装在不同盆式绝缘子上uhf传感器采集，由于gis有许多法兰连接的盆式绝缘子、拐弯结构和t型接头、隔离开关及断路器等不连续点，特高频信号在gis内传播过程中经过这些结构时，必然会造成衰减，因此可通过对比故障时不同传感器采集的特高频信号幅值和放电率定位故障点。然而由于特高压变电站现场干扰较多，某些时刻采集到的干扰信号幅值和放电率甚至比故障时高。因此，在uhf传感器内设置一下限截止频率为6000mhz的高通滤波器，通过设置高通滤波器将信号干扰消除，从而显著提高了定位精确度和效率。

同步时钟模块为北斗+gps双模同步时钟模块，该模块可以保证各uhf传感器的时标参数以及保护动作行为分析诊断模块的时标参数一致。此外，在特高频局部放电在线监测模块中，gis故障时间、相别及范围信息均通过光纤由上位机主控平台下发至特高频局部放电在线监测模块，特高频局部放电在线监测模块通过光纤传输获取故障发生时刻对应相别对应范围内的uhf传感器的幅值和放电率信号。

特高压gis设备采用3/2接线方式，gis设备的保护配置均采用双重化配置，母线、线路、主变压器(主变)的电气量保护保护范围有交叉。根据保护动作行为可以一定程度上缩小故障定位范围，但是缩小后的故障定位范围仍然较大，直接进行sf6组分分析定位的工作量大，通过分析诊断站内设备跳闸信息，输出gis故障时间、相别及定位范围信息至gis特高频在线监测系统，通过同步时钟模块，调取对应时间对应相别对应定位范围内gis特高频传感器幅值及放电率信号，通过基于信号强度幅值定位法确定故障可能性最大的gis气室，缩小了uhf传感器调取数量。

其中，uhf传感器的故障率综合指标的计算方法如下：

根据gis局部放电特征确定暂态特征频带；

将暂态特征频带迭代至各uhf传感器信号强度幅值以及放电率信号中组成二维函数；

通过emd算法，获得奇异数据，形成各uhf传感器的故障率综合指标。

另一方面，本实施例还公开了一种gis设备故障快速定位方法，其应用于上述的gis设备故障快速定位系统中，包括：

(1)根据跳闸保护动作以及故障测距信息判断是否为站内gis设备故障；

例如，当只有线路保护动作，测距信息大于2公里，则不是站内gis设备故障；当测距信息小于2公里，则为站内gis设备故障。

(2)若判断为站内gis设备故障，根据跳闸保护动作行为确定故障发生时间，并缩小故障定位范围；跳闸保护动作行为可以为相应的开关变位动作。

(3)调取定位范围内各个uhf传感器对应的时标幅值、放电率信息。具体的，根据上位机主控平台下发的gis故障时间、相别及定位范围信息、通过同步时钟模块调取对应时间、对应相别以及对应定位范围内的uhf传感器信号强度幅值以及放电率信号。

(4)通过emd算法获取各uhf传感器的故障率综合指标；

(5)根据故障率综合指标的大小关系输出故障气室位置。

其中缩小故障定位范围方法如下：

当母线、主变压器、线路的差动保护装置中有两个差动保护装置同时保护动作时，判断故障点位于两个差动保护装置保护范围交叉处；

当线路或主变压器的差动保护装置动作、母线的差动保护装置未保护动作，判断故障点位于线路地刀、隔离闸刀和接地闸刀组合或出线套管气室内；

当母线的差动保护装置保护动作时，主变压器、线路的差动保护装置未保护动作时，判断故障点位于母线气室内。

故障率综合指标计算方法如下：

根据gis局部放电特征确定故障暂态特征频带，并构建特征函数s(w,v)；

读取各uhf传感器放电率信号与信号强度幅值，形成局放函数x(w,v)；

在局放函数中分别叠加、减去特征频带构建的特征函数，得到d1(w,v)、d2(w,v)；

对d1(w,v)、d2(w,v)进行emd分解得到d1'(w,v)、d2'(w,v)；

对d1'(w,v)、d2'(w,v)取平均，获得特征波形x'(w,v)；

对x'(w,v)进行奇异分解；

输出各uhf传感器的故障率综合指标。

本实用新型通过分析诊断站内设备跳闸信息，输出gis故障时间、相别及定位范围信息至gis特高频在线监测系统，通过双模同步时钟模块，调取对应时间对应相别对应定位范围内gis特高频传感器幅值及放电率信号，通过基于信号强度幅值定位法确定故障可能性最大的gis气室，一方面缩小了gis特高频传感器调取数量，另一方面也避免了干扰信号的影响，显著提升gis设备定位精确度和效率。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。