一种直流gis的pd模拟装置的控制方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及气体绝缘开关设备的绝缘状态在线监测技术领域，更具体地说，涉及 一种直流GIS的ro模拟装置的控制方法。
【背景技术】
[0002] SF6气体具有优良的绝缘和灭弧性能，作为绝缘介质可以提高绝缘强度，大大减小 高压设备的尺寸，已广泛地应用于GIS中（Gas Insulated Switchgears，气体绝缘开关设 备）中。然而，GIS在制造、运输、安装、检修和运行等过程中，内部不可避免地会出现各种绝 缘缺陷，从而导致设备内部电场发生畸变，进而产生HKPartial Discharge，局部放电）。当 出现严重ro时，一方面，PD会加快对设备内部绝缘的进一步破坏，最终导致绝缘故障造成停 电事故；另一方面，PD又是有效表征绝缘状况的特征量，通过对GIS的PD进行检测和模式识 另IJ，可以在很大程度上发现GIS内部存在的绝缘缺陷及类型。因此，检测ro对保证GIS安全可 靠运行具有重要的现实意义，国内外同行长期致力于该方向的研究。
[0003] 目前国内外针对GIS PD在线监测的研究主要集中在交流，尚未扩展至直流领域， 然而随着现代特高压直流输电工程的迅速发展，直流GIS必将得到愈来愈广泛的应用，因 此，开展直流电压下GIS的PD研究具有重大意义，为此本领域的技术人员公开的一种直流 GIS的ro模拟装置，当前主要采用人工手段对该装置进行控制，其自动化程度较低。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本申请提供一种直流GIS的PD模拟装置的控制方法，以对直流GIS的PD 模拟装置进行自动控制，提供该装置的自动化程度。
[0005] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0006] 一种直流GIS的ro模拟装置的控制方法，所述装置包括绝缘缺陷模型，盛放所述绝 缘缺陷模型的气体放电室，向所述气体放电室两端提供连续可调的直流电压的直流施压系 统，以及获取直流GIS的ro的脉冲电压信号和UHF信号的检测系统，
[0007] 在将所述绝缘缺陷模型放入所述气体放电室之前，所述方法包括：
[0008] 控制所述直流施压系统缓慢升高实验电压，确定所述模拟装置的固有起始放电电 压；
[0009] 在将所述绝缘缺陷模模型放入所述气体放电室之后，所述方法包括：
[0010] 控制所述气体放电室按照第一预设操作指令动作，以利用SF6气体对所述气体放 电室进行清洗；
[0011]控制所述气体放电室按照第二预设操作指令动作，以向所述气体放电室填充均匀 的 sf6;
[0012] 控制所述直流施压系统缓慢升高实验电压，确定所述绝缘缺陷模型的起始放电电 压和击穿电压；
[0013] 确定所述固有起始放电电压和所述击穿电压中的最小电压，获取起始放电电压和 所述最小电压之间若干个等电压等级的电压值；
[0014] 调整所述直流施压系统依次输出大小为所述电压值的实验电压；
[0015] 在所述电压值的实验电压下，控制所述检测系统采集ro的脉冲电压信号以及UHF 信号。
[0016] 优选的，所述控制所述气体放电室按照第一预设操作指令动作，以对所述气体放 电室进行清洗，包括：
[0017] 步骤A:开启所述气体放电室的真空栗球阀和真空栗，以将所述气体放电室抽为真 空状态；
[0018] 步骤B:关闭所述真空球阀和所述真空栗，开启所述气体放电室的进样球阀和SF6 气瓶阀门，向所述气体放电室充入SF6;
[0019] 步骤C:重复所述步骤A，直至所述气体放电室内的气体含量满足预设条件。
[0020] 优选的，所述控制所述气体放电室按照第二预设操作指令动作，以向所述气体放 电室填充均匀的SF6,包括：
[0021] 关闭所述真空球阀和所述真空栗，开启所述气体放电室的进样球阀和SF6气瓶阀 门，向所述气体放电室充入预设压强的SF6。
[0022] 优选的，所述控制所述检测系统采集PD的脉冲电压信号以及UHF信号之后，还包 括：
[0023] 调节所述直流施压系统的实验电压为零，对所述模拟装置的高压端进行放大操 作。
[0024] 经由上述技术方案可知，本申请公开了一种直流GIS的ro模拟装置的控制方法。该 控制方法在进行ro模拟实验前首先通过控制气体放电室各个控制阀的开启和关闭利用sf 6 气体对气体放电室进行清洗，进而向气体放电室内充入预设压强的sf6气体。通过调整直流 施压系统的输出电压，在不同的电压等级实现对直流GIS的ro模拟。本发明所公开的控制方 法可按照实验步骤自动按照相应的控制指令控制各个部件动作，自动化程度高。
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0026] 图1示出了本发明一种直流GIS的ro模拟装置的电路原理框图；
[0027] 图2示出了本发明公开的一种直流GIS的ro模拟装置的气体放电室的结构示意图；
[0028] 图3示出了本发明公开的一种直流GIS的ro模拟装置的气体放电室的俯视图；
[0029] 图4示出了本发明公开的四种典型绝缘缺陷模型的结构示意图；
[0030] 图5示出了一种脉冲电流法校准电路的电路图；
[0031] 图6示出了本发明一种UHF法校准电路的电路图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 直流GIS的PD模拟装置及实验方法，本发明主要包括以下几个内容：（1)搭建直流 GIS ro模拟平台；（2)在不同绝缘缺陷模型下开展ro实验。具体步骤如下：
[0034] (1)搭建直流GIS ro模拟平
[0035] 参见图1示出了本发明一种直流GIS的ro模拟装置的电路原理框图。
[0036] 在本实施例中，该直流GID的PD模拟装置主要由直流施压系统、气体放电室、检测 系统和四种不同的绝缘缺陷模型构成。
[0037] 其中，直流施压系统由调压控制台1、实验变压器2、保护电阻3、电容分压器4、高压 整流硅堆5、滤波电容6、电阻分压器7以及隔离电阻8构成。直流施压系统的输出端通过导线 与气体放电室9相连，能够向气体放电室两端提供0~50kV连续可调的直流电压。
[0038] 该直流施压系统的具体电路连接方式为：
[0039] 调压控制台1与实验变压器2的一次侧接线端相连。实验变压器2的二次侧的第一 接线端、保护电阻2、高压整流硅堆5以及气体放电室9的顶部接线端依次相连，气体放电室 的底部接线端与实验变压器2的二次侧的第二接线端相连。
[0040] 保护电阻2和高压整流硅堆5的公共端与电容分压器4的第一接线端相连，所述电 容分压器4的第二接线端与所述实验变压器2二次侧的第二接线端连。
[0041] 所述高压整流硅堆5和所述隔离电阻8和公共端与所述滤波电容6的第一接线端相 连，所述滤波电容6的第二接线端与所述实验变压器2的二次侧的第二接线端相连。
[0042] 所述滤波电容6和所述隔离电阻8的公共端与所述电阻分压器7的第一接线端相 连，所述电阻分压器7的第二接线端与所述实验变压器2的二次侧的第二接线端相连。
[0043] 在本实施例中，直流施压系统利用高压硅堆进行整流，再利用一个滤波电容起平 波作用，可以提供一个纹波因数满足国家标准的kV级直流实验电压，能够准确模拟直流GID 的实际工作电压。
[0044]另外本发明公开一种气体放电室的结构不意图。参见图2和图3,图2不出了本发明 公开的一种直流GIS的ro模拟装置的气体放电室的结构示意图，图3示出了本发明公开的一 种直流GIS的ro模拟装置的气体放电室的俯视图。
[0045]该气体放电室主要由不锈钢缸体14、椭圆形顶盖15、高压套管16、高压导杆17、法 兰18、螺钉19、真空压力表球阀20、真空压力表21、真空栗球阀22、真空栗23、进样球阀24和 进样口 25、支撑脚26、接地导杆27、绝缘缺陷28、采样球阀29、采样口 30、支撑绝缘子31及石 英玻璃观察窗32构成。所述不锈钢缸体14最低可承受5个大气压且保证密封性，不锈钢缸体 底端连接3~4个支撑脚26,其顶端封口为可拆卸的椭圆形顶盖15,在顶盖中心处设置一个 孔径为20mm的通孔，所述高压导杆17、法兰18与聚四氟乙烯高压套管16-次性封装成型从 顶盖的通孔深入到缸体内部，并固定在所述的支撑绝缘子31中心处。在不锈钢缸体底端中 心处设置一个孔径为15mm的通孔，所述的接地导杆27与法兰18-次性封装成型穿过该通孔 并固定在所述的支撑绝缘子31中心处。缸体内部的接地导杆末端和高压导杆末端均采用螺 纹结构与所述的绝缘缺陷电极28连接。在不锈钢缸体的四侧壁中心处分别对称设置两个孔 径为15mm的通孔和两个直径为80mm、厚度为15mm石英玻璃观察窗32,两个通孔分别连接两 根不锈钢管，其中一根不锈钢管上连接真空压力表球阀20、进气球阀24、真空栗球阀22,另 一根不锈钢管上连接采样球阀29;石英玻璃装观察窗32在对接法兰之间，使用"0"形橡胶垫 密封并用10根螺杆直径为15mm的螺钉19压紧固定。
[0046] 可选的，在本实施例中还公开了四种典型绝缘缺陷模型，参见图4示出了本发明公 开的四种典型绝缘缺陷模型的结构示意图。
[0047] 所述的四种典型绝缘缺陷模型包括金属突出物缺陷模型（图4(a))、自由金属微粒 缺陷模型（图4(b))、绝缘子金属污染缺陷模型（图4(c))以及绝缘子气隙缺陷模型（图4 (d))。所述的金属突出物模型使用针-板电极来模拟，其中针电极直径为4mm、长度为30mm， 针尖部分的长度为5mm，尖端曲率半径为0.3mm，板电极直径为120mm、厚度为10mm。所述的自 由金属微粒模型使用球-碗电极以及放置于半球形碗电极底部的铜肩来模拟，其中球电极 直径为30mm，碗电极外径为120_、厚度均为2mm，铜肩大小为10~100μπι。所述的绝缘子金属 污染模型使用板-板电极以及夹在板-板电极之间的表面粘有铜肩的圆柱形环氧树脂来模 拟，其中板电极直径为120mm、厚度为10mm，圆柱形环氧树脂直径为60mm、高度为21mm，粘有 铜