Gis局部放电检测装置及其系统和方法
【专利摘要】一种GIS局部放电检测装置及其系统和方法，包括：GIS局部放电检测装置、GIS母线和监控中心，其中：GIS局部放电检测装置设置于GIS母线的监测节点上，并将采集到的数据传输至监控中心；所述的GIS局部放电检测装置包括：开窗手孔盖、紫外传感器、信号处理电路板和设置于GIS母线上的手孔，其中：手孔、开窗手孔盖与信号处理电路板依次相连，紫外传感器设置于开窗手孔盖的窗口与信号处理电路板之间，并且紫外传感器与信号处理电路板相连；本发明可实现GIS局部放电的实时监测，抗干扰性强，误报率低，使用方便。
【专利说明】
GIS局部放电检测装置及其系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种电力监测领域的技术，具体是一种GIS局部放电检测装置及其系统和方法。
【背景技术】
[0002]气体绝缘开关(gas insulated switchgear，GIS)是输变电和变电领域中都有着广泛应用的重要电力设备，它将一座变电站中除了变压器以外的一次设备，包括断路器、电流互感器、隔离开关、接地开关、母线、进出线套管经优化设计后组成一个有机整体，并充以SF6气体作为绝缘介质。由于GIS设备内部绝缘电场强度高，若出现微小绝缘缺陷，很容易导致绝缘击穿等事故发生。同时，由于GIS设备不同于传统电气设备可以直观巡视察看的特点，当发生故障时，维修复杂，修复时间长，影响面积大，后果严重。
[0003]根据统计资料，大部分的GIS内部故障是由于绝缘子缺陷导致的。例如，对美国投运的GIS发生的故障进行统计发现，涉及绝缘子沿面放电所占比例最高。再如，根据广东电网公司的运行数据，该公司从2009年至2011年共发生17起GIS内部故障，其中16起都与绝缘子有关。
[0004]绝缘子是GIS的重要绝缘部件，在GIS制造、配送和安装过程中非常容易遗留下诸如表面刮伤或突起、表面附着导电颗粒等隐藏缺陷，在设备运行时，这些缺陷附近将产生大量局部放电，从而引发设备故障。由于局部放电信号包含了丰富的绝缘状态信息，不仅能检测到GIS制造和安装过程中引入的缺陷，而且在在线监测中能有效检测出绝缘故障的发生位置和严重程度。因此，对GIS设备内部的局部放电进行准确判断和及时排除隐患是预防绝缘故障、保证GIS安全可靠运行的重要措施。
[0005]根据现有文献，目前GIS局部放电检测方法主要为脉冲电流法、超声波法和超高频法。脉冲电流法的缺点是信噪比低，现场干扰严重，无法有效应用于在线监测;超声波法虽然不受电站内强电磁环境的干扰，但灵敏度低，受户外噪音干扰严重，只能检测到很强烈的局部放电和机械振动，难以达到GIS局部放电检测的要求;超高频法可以在一定程度上克服现场电磁辐射的影响，但其需要设计专用的超高频传感器，成本较高，并且难以进行放电量的标定和放电的精确定位。
[0006]在传统的检测方法，如超声波法、超高频法中，对放电点的定位需要大量的实验数据和复杂的算法才能完成，并且其放电信号与放电通道长度、放电点的径向位置等因素有关，单一的检测信号很难反映出放电量的大小。
[0007]经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN10479500A，【公开日】2015.7.1，公开了一种带有放电观察窗的GIS设备，在GIS腔体的侧面或顶面设计观察窗，且观察窗的直径和轴心轴线对地倾角可根据GIS腔体内的盆式绝缘子锥台截面的母线长度和倾角确定；所述的观察窗采用远紫外石英玻璃。但该技术实现成本较高，对GIS腔体结构改动较大，弓丨入了额外的安全隐患，并且仅适用于实验室条件下对GIS局部放电的诊断分析，无法实现GIS在线运行时对局部放电进行实时监测的目的。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种GIS局部放电检测装置及其系统和方法，通过在GIS的CT、FES、DS或母线等监测节点对应的开窗手孔盖外侧设置紫外传感器，实现对GIS各个监测节点的局部放电和导体温度进行实时监测，同时通过光纤等信号通路将监测数据发送给监控中心。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0010]本发明涉及一种GIS局部放电检测装置，包括:开窗手孔盖、紫外传感器、信号处理电路板和设置于GIS母线上的手孔，其中:手孔、开窗手孔盖与信号处理电路板依次相连，紫外传感器设置于开窗手孔盖的窗口与信号处理电路板之间，并且紫外传感器与信号处理电路板相连。
[0011]所述的信号处理电路板外侧设置有防水外壳。
[0012]所述的防水外壳与开窗手孔盖相连。
[0013]所述的防水外壳与开窗手孔盖之间设有防水密封圈。
[0014]所述的开窗手孔盖的窗口周边分别设置有密封结构。
[0015]所述的密封结构与开窗手孔盖的内侧通过弧形盖板相连。
[0016]所述的密封结构包括:防漏气密封圈和密封固定环，其中:密封固定环设置于防漏气密封圈外侧。
[0017]所述的紫外传感器包括但不限于:光电倍增管、像增强器等半导体器件。
[0018]所述的开窗手孔盖的窗口为紫外可透材料。
[0019]所述的紫外可透材料包括但不限于:蓝宝石、JGSlSCaF2t3
[0020]本发明涉及一种GIS局部放电检测系统，包括:GIS母线、上述GIS局部放电检测装置和监控中心，其中:GIS局部放电检测装置设置于GIS母线的监测节点上，并将采集到的数据传输至监控中心。
[0021 ] 所述的监测节点包括但不限于:断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关和接地开关。
[0022]所述的传输数据的方式包括但不限于:RS485、光纤。
[0023]本发明涉及上述系统的GIS局部放电检测方法，包括以下步骤:
[0024]第一步、在GIS手孔盖上利用机械加工的方法开孔，将小孔用紫外窗片填充并密封。
[0025]第二步、在窗口处放置紫外探测器，调整器件方向，使其探测范围能覆盖整个绝缘盆子。
[0026]第三步、利用紫外探测器采集绝缘盆子上的局放信号，将收集到的信号经过信号处理电路板处理后传输至监控中心。
技术效果
[0027]与现有技术相比，由于GIS属于密闭容器，不存在其他光谱的干扰，本发明采用光学方法检测GIS局部放电位置和导体温度，背景辐射“洁净”，抗干扰性强，对放电现象的判断更加直观，并且不对GIS腔体的整体结构进行改动，不会对GIS内部的电磁场造成破坏，可实现GIS局部放电检测装置的快速安装和拆换。
【附图说明】
[0028]图1为本发明不意图；
[0029]图2为本发明安装示意图；
[0030]图3为GIS局部放电检测系统示意图；
[0031]图中:I为防水外壳，2为信号处理电路板，3为防水密封圈，4为开窗手孔盖，5为手孔，6为防漏气密封圈，7为窗口，8为紫外传感器，9为密封固定环，10为弧形盖板，11为绝缘子放电位置，12为GIS母线，13为导体。
【具体实施方式】
[0032]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
[0033]如图1所示，本实施例涉及一种GIS局部放电检测装置，包括:防水外壳1、开窗手孔盖4、紫外传感器8、信号处理电路板2和设置于GIS母线12上的手孔5，其中:手孔5、开窗手孔盖4、信号处理电路板2和防水外壳I依次相连，紫外传感器8设置于开窗手孔盖4的窗口 7与信号处理电路板2之间，并且紫外传感器8与信号处理电路板2相连。
[0034]所述的防水外壳I与开窗手孔盖4之间设有防水密封圈3。
[0035]所述的防水密封圈3的材料包括但不限于:三元乙丙或丁腈。
[0036]所述的开窗手孔盖4的窗口7两侧分别设置有密封结构。
[0037]所述的密封结构与开窗手孔盖4的内侧通过弧形盖板10相连。
[0038]所述的密封结构包括:防漏气密封圈6和密封固定环9，其中:密封固定环9设置于防漏气密封圈6外侧。
[0039]所述的紫外传感器包括但不限于:光电倍增管、像增强器等半导体器件。
[0040]所述的开窗手孔盖4的窗口7为紫外可透材料。
[0041]所述的紫外可透材料包括但不限于:蓝宝石、JGSlSCaF2t3
[0042]如图2和图3所示，本实施例涉及的GIS局部放电检测系统包括:GIS母线12、所述的GIS局部放电检测装置和监控中心，其中:GIS局部放电检测装置设置于GIS母线12的监测节点上，并将采集到的数据传输至监控中心。
[0043]所述的监测节点包括但不限于:断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关和接地开关。
[0044]所述的传输数据的方式包括但不限于:ZigBee、RS485或光纤。
[0045]采用紫外传感器时，当监测节点的绝缘子放电位置11出现局部放电时，紫外传感器接收到放电产生的紫外辐射，并将其转换为电信号输出，给出预警信号，通过信号处理电路板2将采集到的电信号进行分析判断，并将数据传输至监控中心。
[0046]在GIS实际运行过程中，当GIS母线12的盆式绝缘子出现局部放电时，在放电位置附近会产生紫外辐射，波段在240nm?400nm，安装在开窗手孔盖4内的紫外传感器可感应到该辐射信号。
[0047]本实施例在密封设计时，通过加大防水密封圈3的压缩率，并严格控制防水密封圈3与窗口 7材料的表面粗糙度，将GIS腔体的年漏气率降到最低。
[0048]所述的弧形盖板10将窗口7周边的密封结构进行有效屏蔽，防止在密封固定环9安装时出现尖端，对GIS电场产生破坏。
[0049]本实施例涉及上述系统的GIS局部放电检测方法，包括以下步骤:
[0050]第一步、在GIS手孔盖上利用机械加工的方法开孔，将小孔用紫外窗片填充并密封。
[0051]第二步、在窗口处放置紫外探测器，调整器件方向，使其探测范围能覆盖整个绝缘盆子。
[0052]第三步、利用紫外探测器采集绝缘盆子上的局放信号，将收集到的信号经过信号处理电路板处理后传输至监控中心。
[0053]由于GIS设备不同的部件均有手孔设计，因此本实施例无需对GIS进行过多改动即可实现大量监测节点的布控。由于GIS内部不存在其他光谱的干扰，因此本实施例抗干扰性强，误报率低，并且当出现告警信号时，可快速定位到具体的监测节点进行检修，节约了大量的人力物力。
【主权项】
1.一种GIS局部放电检测装置，其特征在于，包括:开窗手孔盖、紫外传感器、信号处理电路板和设置于GIS母线上的手孔，其中:手孔、开窗手孔盖与信号处理电路板依次相连，紫外传感器设置于开窗手孔盖的窗口与信号处理电路板之间，并且紫外传感器与信号处理电路板相连。2.根据权利要求1所述的GIS局部放电检测装置，其特征是，所述的信号处理电路板外侧设置有防水外壳，并且防水外壳与开窗手孔盖相连。3.根据权利要求2所述的GIS局部放电检测装置，其特征是，所述的防水外壳与开窗手孔盖之间设有防水密封圈。4.根据权利要求1所述的GIS局部放电检测装置，其特征是，所述的开窗手孔盖的窗口两侧分别设置有密封结构，密封结构与开窗手孔盖的内侧通过弧形盖板相连。5.根据权利要求4所述的GIS局部放电检测装置，其特征是，所述的密封结构包括:防漏气密封圈和密封固定环，其中:密封固定环设置于防漏气密封圈外侧。6.根据权利要求1所述的GIS局部放电检测装置，其特征是，所述的开窗手孔盖的窗口为紫外可透材料。7.—种GIS局部放电检测系统，其特征在于，包括:GIS母线、如上述任一权利要求所述的GIS局部放电检测装置和监控中心，其中:所述的GIS局部放电检测装置设置于GIS母线的监测节点上，并将采集到的数据传输至监控中心； 所述的监测节点包括但不限于:断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关和接地开关。8.—种根据权利要求7所述系统的GIS局部放电检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、在GIS手孔盖上利用机械加工的方法开孔，将小孔用紫外窗片填充并密封； 第二步、在窗口处放置紫外探测器，调整器件方向，使其探测范围能覆盖整个绝缘盆子； 第三步、利用紫外探测器采集绝缘盆子上的局放信号，将收集到的信号经过信号处理电路板处理后传输至监控中心。
【文档编号】G01R31/12GK105842589SQ201610160594
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】袁永刚, 王建忠, 刘伯路, 李政涛, 张璐璐
【申请人】上海申色电气有限公司, 思源电气股份有限公司