局部放电监测传感器优化布置方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及局部放电监测传感器优化布置方法及系统，该系统包括电磁传输系数测量仪、GIS设备、两个传感器及上位机，两个传感器分别安装在GIS设备上的设定位置上，所述电磁传输系数测量仪分别与两个传感器连接，在一个传感器处向GIS设备注入射频信号，在另一个传感器处接收注入的射频信号并运算出两个传感器安装位置之间的电磁传输系数；电磁传输系数测量仪与上位机连接，将电磁传输系数传输给上位机，上位机根据所有的电磁传输系数计算出传感器的安装位置及安装个数。该方法及系统解决了现有根据经验制定GIS局部放电监测传感器布置方案的不足，全面监测GIS的局部放电现象并且所用传感器最少。
【专利说明】
局部放电监测传感器优化布置方法及系统
技术领域
[0001] 本发明属于电气设备绝缘监测技术领域，具体涉及局部放电监测传感器优化布置 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 封闭式气体绝缘组合电器(GIS)的绝缘状态与局部放电现象密切相关。局部放电 会激发数千兆赫(GHz)的电磁波信号并在GIS内部传输，通过传感器捕捉局部放电激发的电 磁波信号对GIS的绝缘状态进行在线监测，对于保证设备安全，发现缺陷起到了关键作用。
[0003] 根据不同的电压等级以及接线形式，GIS设备在现场的结构一般有所差异，对电磁 波的传输产生不同的影响。在全面监测GIS设备局部放电现象的条件下，统筹经济性要求， 根据经验制定的传感器安装布置方案难免有所疏漏，并且也会发生采用较多传感器的情 况，从而造成资源浪费，因而急需一种精确地自动得出传感器安装布置优化方案的系统及 方法。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了局部放电监测传感器优化布置方法及系统，以解决现有的根据经验 制定GIS局部放电监测传感器安装布置方案时传感器安装位置不准确造成疏漏或传感器资 源浪费的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的局部放电监测传感器优化布置方法包括如下步 骤：
[0006] 1)在GIS设备任意两个设定位置上安装传感器，将两个传感器分别与电磁传输系 数测量仪连接，经过一个传感器向GIS设备注入射频信号，另一个传感器用于接收注入的射 频信号，最终由电磁传输系数测量仪运算出两个传感器安装位置之间的电磁传输系数；
[0007] 2)按照步骤1)遍历测量所有设定位置之间的电磁传输系数；
[0008] 3)根据当电磁传输系数的模大于设定值时，只在两个位置中的一个位置安装传感 器，否则，在两个位置均需要安装传感器的原理，综合所有的电磁传输系数，确定需要安装 的传感器的位置及个数。
[0009] 所述任意两个设定位置为相邻两个设定位置。
[0010] 所述设定位置为GIS盆式绝缘子，GIS盆式绝缘子的个数为8个。
[0011] 所述传感器为外置传感器，安装于GIS盆式绝缘子上。
[0012] 所述电磁传输系数测量仪为二端口矢量网络分析仪。
[0013] 本发明的局部放电监测传感器优化布置系统包括电磁传输系数测量仪、GIS设备、 两个传感器及上位机，两个传感器分别安装在GIS设备上的设定位置上，所述电磁传输系数 测量仪分别与两个传感器连接，经过一个传感器向GIS设备注入射频信号，另一个传感器用 于接收注入的射频信号，电磁传输系数测量仪用于运算两个传感器安装位置之间的电磁传 输系数;电磁传输系数测量仪与上位机连接，将电磁传输系数传输给上位机，上位机综合所 有的电磁传输系数判断出需要安装的传感器的位置及个数。
[0014] 所述磁传输系数测量仪与用于向GIS设备注入射频信号的传感器之间设置有功率 放大器。
[0015] 所述磁传输系数测量仪与用于接收注入的射频信号的传感器之间设置有低噪声 放大器。
[0016] 所述任意两个设定位置为相邻两个设定位置。
[0017] 所述电磁传输系数测量仪为二端口矢量网络分析仪。
[0018] 本发明的有益效果:本发明的方法及系统通过测量位于GIS设备上的两传感器之 间电磁传输系数，并将不同位置测量的电磁传输系数汇总处理，通过优化算法给出经济有 效的传感器安装布置方案，解决现有根据经验制定GIS局部放电监测传感器布置方案的不 足，全面监测GIS的局部放电现象并且所用传感器最少。
【附图说明】
[0019] 图1为局部放电监测传感器优化布置系统连接示意图（测量&2);
[0020] 图2为局部放电监测传感器优化布置系统连接示意图（测量S21);
[0021] 图3为GIS盆式绝缘子1至8遍历组合矩阵。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细介绍。
[0023] 局部放电监测传感器优化布置系统实施例
[0024] GIS设备壳体为圆柱金属体，可以视为圆形波导，特定频率与模式的电磁波能在 GIS设备内部传输，因此，本实施例可通过现场测量提取GIS局部放电射频信号电磁传输系 数，得出优化传感器安装布置方案。具体方案如下：
[0025] 如图1所示，本实施例的GIS局部放电监测传感器优化布置系统包括电磁传输系数 测量仪、GIS设备、两个传感器及上位机，两个传感器分别安装在GIS设备上的设定位置上， 所述电磁传输系数测量仪分别与两个传感器连接，在一个传感器处向GIS设备注入射频信 号，在另一个传感器器处接收注入的射频信号并运算出两个传感器安装位置之间的电磁传 输系数;电磁传输系数测量仪与上位机连接，将电磁传输系数传输给上位机，上位机根据所 有的电磁传输系数计算出传感器的安装位置及安装个数。
[0026] 本实施例中的电磁传输系数测量仪采用二端口失量网络分析仪，当然作为其他实 施方式，也可采用其他类型的测量仪。.
[0027] 本实施例的监测传感器可分为内置式传感器和外置式传感器，本实施例中优选外 置式传感器，对于外置式传感器，本实施例的设定位置为GIS盆式绝缘子，共有8个，如图1、 图2所示，1~8表示GIS盆式绝缘子，外置式传感器安装在GIS盆式绝缘子上，能够注入或者 接收射频信号。当然，本实施例也可采用内置式传感器，内置式传感器安装于GIS设备的内 部，通过同轴电缆穿过GIS设备壳体与二端口失量网络分析仪连接。
[0028] 进一步，为了提高测量精度，可在二端口失量网络分析仪与用于向GIS设备注入射 频信号的传感器之间设置功率放大器，从而使在GIS设备内部传播的射频信号增强，易于接 收分析。
[0029] 进一步，可在二端口失量网络分析仪与用于接收注入的射频信号的传感器之间设 置低噪声放大器。
[0030] 本实施例中，计算机12通过网线以TCP/IP协议与所述矢量网络分析仪9进行通信。 计算机12负责存储测量数据并计算得出传感器优化布置方案。矢量网络分析仪9、功率放大 器10、低噪声放大器11、传感器13、传感器14均以射频同轴电缆进行连接。
[0031] 局部放电监测传感器优化布置方法实施例
[0032] 本实施例的方法采用上述局部放电监测传感器优化布置系统，具体的系统结构就 不再详细介绍。本实施例的方法包括如下步骤：
[0033] 1)在GIS任意两个设定位置上安装传感器，将两个传感器分别与电磁传输系数测 量仪连接，在一个传感器处向GIS设备注入射频信号，在另一个传感器器处接收注入的射频 信号并运算出两个传感器安装位置之间的电磁传输系数；
[0034] 2)按照步骤2)遍历测量出所有设定位置之间的电磁传输系数；
[0035] 3)综合所有的电磁传输系数，根据电磁传输系数的大小判断所述传感器的安装位 置及安装个数。
[0036] 下面对上述步骤作进一步详细阐述：
[0037] 步骤1，所述矢量网络分析仪9经所述功率放大器10连接传感器13并向所述传感器 13发出测量信号；
[0038] 步骤2,所述矢量网络分析仪9经所述低噪声放大器11连接传感器14接收所述传感 器14收到的测量信号；
[0039] 步骤3,如矩P
斤示，传感器13安装于盆式绝缘子1处，传感器14安装于盆式 绝缘子2处；
[0040] 步骤4,测量盆式绝缘子1与盆式绝缘子2之间电磁传输系数，与矢量网络分析仪9 连接的计算机12对测量数据进行存储记录；
[0041] 步骤5,按照图3所示矩阵组，重复步骤1至步骤4遍历测量GIS所有盆式绝缘子之间 电磁传输系数。
[0042] 本实施例中，GIS盆式绝缘子之间电磁传输系数Sij(i>j)是复数，Sij的模| Sij |代表 盆式绝缘子i和盆式绝缘子j之间信号的幅度响应，Sij的幅角代表盆式绝缘子i和盆式绝缘 子j之间信号的相位响应，图1所示系统连接方式表示测量电磁传输系数& 2，图2所示系统连 接方式表不测量电磁传输系数S21。
[0043] 本实施例中，计算机12根据测量得到的结果矩罔
传输系数的模| sd大于设定值时，表示盆式绝缘子i与盆式绝缘子j之间信号衰减小，可 以在两个位置之一安装一个传感器;反之，传输系数的模| |小于设定值时，表示盆式 绝缘子i与盆式绝缘子j之间信号衰减大，为了全面覆盖监测整个GIS设备，需要在两个位置 分别安装传感器。依据上述原则，计算机12按照特定算法能得出待测GIS设备的局部放电监 测传感器的安装位置及安装个数。
[0044] 下面以测量相邻盆式绝缘子之间的电磁传输系数为例来详细说明获取局部放电 监测传感器的安装位置及安装个数的具体过程：
[0045] 首先测量两个邻盆式绝缘子之间的电磁传输系数S2i(盆式绝缘子1与盆式绝缘子2 之间为直通结构，无转角结构），以I S211为基准，对结果矩阵进行处理，小于基准| S211的传 输系数|Sd设为0,反之不小于基准的传输系数设为1，对于图1所示结构的GIS设备可以得 到处理后的结果矩￥
矩阵对角线上值为零的元素对应的传输系数是 S32、S54和S87,根据传输系数下标在盆式绝缘子2、3、4、5、7、8处可以安装传感器；同时矩阵对 角线上值为1的元素对应的传输系数是S21、S43、S65和S76，传输系数下标对应的盆式绝缘子对 (1，2)，（3,4)，（5,6)，（6,7)，只需要各选出一处安装传感器。综上，可以得出唯一的传感器 安装方案，在盆式绝缘子2、3、5、7、8处安装。
[0046] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在 本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 局部放电监测传感器优化布置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 1) 在GIS设备任意两个设定位置上安装传感器，将两个传感器分别与电磁传输系数测 量仪连接，经过一个传感器向GIS设备注入射频信号，另一个传感器用于接收注入的射频信 号，最终由电磁传输系数测量仪运算出两个传感器安装位置之间的电磁传输系数； 2) 按照步骤1)遍历测量所有设定位置之间的电磁传输系数； 3) 根据当电磁传输系数的模大于设定值时，只在两个位置中的一个位置安装传感器， 否则，在两个位置均需要安装传感器的原理，综合所有的电磁传输系数，确定需要安装的传 感器的位置及个数。2. 根据权利要求1所述局部放电监测传感器优化布置方法，其特征在于，所述任意两个 设定位置为相邻两个设定位置。3. 根据权利要求1所述局部放电监测传感器优化布置方法，其特征在于，所述设定位置 为GIS盆式绝缘子，GIS盆式绝缘子的个数为8个。4. 根据权利要求3所述局部放电监测传感器优化布置方法，其特征在于，所述传感器为 外置传感器，安装于GIS盆式绝缘子上。5. 根据权利要求1-4任一所述局部放电监测传感器优化布置方法，其特征在于，所述电 磁传输系数测量仪为二端口矢量网络分析仪。6. 局部放电监测传感器优化布置系统，其特征在于，该系统包括电磁传输系数测量仪、 GIS设备、两个传感器及上位机，两个传感器分别安装在GIS设备上的设定位置上，所述电磁 传输系数测量仪分别与两个传感器连接，经过一个传感器向GIS设备注入射频信号，另一个 传感器用于接收注入的射频信号，电磁传输系数测量仪用于运算两个传感器安装位置之间 的电磁传输系数；电磁传输系数测量仪与上位机连接，将电磁传输系数传输给上位机，上位 机综合所有的电磁传输系数判断出需要安装的传感器的位置及个数。7. 根据权利要求6所述局部放电监测传感器优化布置系统，其特征在于，所述磁传输系 数测量仪与用于向GIS设备注入射频信号的传感器之间设置有功率放大器。8. 根据权利要求6所述局部放电监测传感器优化布置系统，其特征在于，所述磁传输系 数测量仪与用于接收注入的射频信号的传感器之间设置有低噪声放大器。9. 根据权利要求6所述局部放电监测传感器优化布置系统，其特征在于，所述任意两个 设定位置为相邻两个设定位置。10. 根据权利要求6-9任一所述局部放电监测传感器优化布置系统，其特征在于，所述 电磁传输系数测量仪为二端口矢量网络分析仪。
【文档编号】G01R31/12GK105974275SQ201610219041
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】周钟, 雍明超, 兰五胜, 郭旭, 牧继清, 周水斌, 路光辉, 卢声, 毛丽娜, 梁武民, 曾国辉, 王伟杰, 郭宏燕, 陈磊
【申请人】许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司, 许昌许继软件技术有限公司, 国家电网公司