专利名称：探测电力设备中故障的电力装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种电力设备，特别是涉及一种电力设备，它包括限定一个网络的、互连的、可辨别的部件。本发明还涉及探测在这种电力设备中的故障或其它异常(以后总的称为“故障”)的方法。
在一个例如金属外壳内，通过支撑一个或多个高电压导体并在该外壳内充以绝缘气体来形成一个电力设备，是公知的，这种绝缘气体可以是，例如SF6。该电力设备可以用于例如传输电力的变电站。
该外壳形成一个网络，在该网络中，可以识别多个互连部件。该网络将具有大量的相当直的外壳段，而且也通常具有绝缘隔离片、T形接头、隔离开关、断路器以及电力设备的功能所需要的其它部件。当然，由于这些部件构成一个网络，上面所讨论的可辨别的部件的间隔不一定对应于实际的分布，因为，例如一个T形接头可以整体地连接到由该接头引出的外壳的直线段上，然而这样一个T形接头还能这样识别的，因此，在网络中的部件是可识别的。
尽管在制造这种电力设备时已十分谨慎，但是，该设备内的绝缘仍有可能出现异常，并且绝缘击穿会导致严重的事故。因此，有必要尽早地并且高度准确地鉴别潜在的击穿的位置。
当在这个网络中的开始产生绝缘故障时，会产生声波，并且可以在网络中设置多个声音探测器，以检测由于故障而产生的声音。这种布置的一种实例已在IEEE的论文87WM003-7由(K.Kaminaga)卡明纳加等人所撰写的题为“Development ofCompact 500KV 8000A Gas Insulated Transmission Line-Dust Control During Field Jointing and Method for Detecting Conductive Particles”中揭示。
众所周知，在这种网络中发生的故障会产生振动波，并且还可以提供振动探测器以检测这些振动波。
最后，故障的产生会产生电磁波已是周知，JP-A-1-257475号专利及其等同物公开了使用这种电磁波进行故障探测的技术。
根据检测声波或振动波的故障探测系统，其问题在于现有的探测器探测范围较窄。这意味着必须在网络中设置大量的这种探测器。当然，这时完全有可能通过在故障的每一侧设置一个探测器而确定该故障位置与这对探测器之间的距离，因为这时所涉及的距离短，但是，需要大量的探测器，这很麻烦而且昂贵。
因此，本发明试图利用电磁波。在申请人的相应于日本申请，申请号为1-149428的共同未决的申请中，已公开了一种结构，其中每一个检测电磁波的探测器的输出被分析，以确定该波的频谱，然后，对于至少设置在故障每一侧的一对探测器，可以试图根据一个衰减系数来计算故障的位置。如果确定故障位置的计算仅仅基于两个探测器的信息，则衰减系数为一个单一的，预定的值。如果使用了三个探测器，其中两个在故障的一侧，第三个在故障的另一侧，则衰减系数可以通过比较故障一侧的两个探测器的输出而获得。该衰减系数用于从上述两个探测器推断故障，并且，该衰减系数还从故障另一侧的探测器推断故障。当使用四个探测器时，通过比较在故障每一侧的两个探测器的信号，可以获得两个衰减系数，然后，根据对上述测量的归纳，利用所得的两个衰减系数，即可确定故障的位置。因此，在所有情况下，均可根据探测器之间的平均衰减系数，不论是预定的还是根据每一种情况计算而得，来进行推断。
然而，申请人现在已经意识到，每一类网络部件的衰减系数可能会不同。因此，使用一个平均衰减系数会导致故障探测的误差。由于使用检测电磁波的探测器的其目的在于相对减少这种探测器的数量，因此，准确地确定故障尤为重要。
因此，本发明试图利用部件本身的信息。
一方面，本发明设想将相应于每一个可辨别部件的衰减系数用来确定故障的位置。对于每一类部件，其衰减系数可以通过理论或者根据经验确定，然后，这便可以用于从至少一对设置在故障每一侧的探测器推断在测量电磁信号强度的探测器之间的故障。
另一方面，本发明设想相应于每一个可辨别部件的衰减系数被储存在一个合适的存储装置中。因此，对于每一个网络部件的衰减系数，可以建立一个数据库。
本发明的第三个方面，设想相应于网络可辨别部件的一个布置图被储存，并且该图用于探测故障。一个数据库可以存储有关网络每一个部件的构成信息，并且这些信息结合起来可构成一个网络图，该网络图本身亦可储存。
在本发明的第四方面，设想在例如一个适用的显示器上，根据故障位置随时间变化显示故障位置。该显示给操作人员提供有用信息。
在本发明的第五个方面中，设想为每一个探测器存储预定的电磁波强度，并且将每一个探测器所检测电磁波强度与相应的预定强度相比较，其任何差值即可用于计算故障的位置。
上述本发明各方面的每一设想均可单独实施，亦可相互结合。
确定故障位置的最佳方法是对至少一对位于产生的故障的每一侧的探测器，计算电磁波的传输曲线，即可鉴别出这些传输曲线的交点。这种计算通常利用，例如，来自衰减系数存储装置的，在探测器之间的每一个部件的衰减系数，并且亦可利用电路结构图。当探测到一个故障时，即可触发警报。
上面讨论的本发明的每一个方面都同时涉及一个包含那一方面特性的电力设备，以及根据那一方面设想的方式探测故障的方法。另外，本发明还涉及一个用于电力设备的故障探测系统，它包括用于安装在电力设备本身内之前实现上述各方面的部件。
现在将通过参考附图，以举例的方式对本发明的实施例进行详细描述，其中
图1是作为本发明第一个实施例，表示用于气体绝缘电气设备的故障探测装置的方框图;
图2是在图1中所示的装置的探测器部分的放大图;
图3是气体绝缘电气设备的单线连接图，其中使用本发明来探测一个故障的位置;
图4表示根据本发明，将数据存储到一个数据库单元中的例子，其数据表示一个设备的部分网络部件。
图5和图6分别是一个电磁波相对于一个金属容器的长度和直径传输的衰减特性。
图7和图8分别是解释性视图，表示电磁波在分支部件和作为绝缘支持部件上传输的衰减特性;
图9是一个频谱特性;
图10表示用于本发明的故障探测方法的一个例子;
图11表示一个电磁波从一个发生局部放电点点传输;
图12表示在一个分支部分的探测器布置的例子;
图13～17分别为单线图，表示各种母线布置，其中包括一个分支部分和探测器布置;
图18表示根据本发明第二实施例，采用故障探测装置的气体绝缘电气设备的截面图;
图19是根据本发明的第三实施例，采用故障探测装置的气体绝缘电气设备的单线连接图;
图20是根据本发明的第四个实施例，采用一个故障探测装置的气体绝缘电气设备的径向截面图;
图21，图22(a)、(b)、(c)和图23分别表示频谱强度的参数特性;
图24表示相应实施例的故障探测方法的流程图;
图25和图26分别表示故障探测结果的显示方法的示图;
图27和图28是各自的母线构形图，表示在变电站和其内探测器布置中，对实际气体绝缘电气设备的测量;
图29、30、31、32、33和34是分别表示各个电气设备的部件的探测器布置的例子的图;
图35、36、和37是分别表示对故障探测结果的相应处理方法的图;以及图38是一个电力设备中的一部分网络的示图。
图1表示作为根据本发明的气体绝缘型电力设备一部分的气体绝缘母线的结构。
在图1中，一个管形金属容器1，形成设备的外壳，通过绝缘支持部件SP1至SP12，例如绝缘隔离片支撑一个高电压导体2。该金属容器1被充以一种具有绝缘性能的气体，例如SF6气体。在该金属容器1中，有多个探测器S1、S2和S3，这些探测器S1、S2和S3分别以间隔Za和Zb设置在100a、100b和100c处。由探测器S1、S2和S3分别测到的信号通过传输电缆3a、3b和3c送到一个分析装置20。
图2表示探测器S1、S2和S3的详细结构，在图2中，一个探测电极7支撑于端板5的内面上，以通过绝缘子6在金属外壳1中形成一个手孔4。该探测电极7由一个绝缘端子8与端板5电气绝缘并且从金属外壳1向外延伸，同时保持外壳1气密。绝缘端子8的端部与分析装置20相连。探测电极7与金属外壳1中的绝缘支持部件SP所支撑的高压导体2相对而置。
现在，回到图1，分析装置20具有用于通过多个探测器S1到S3来的探测信号获得频谱强度的装置21;用于区分气体绝缘电气设备的网路的网络结构的装置22;用于外壳1的每个部件的电磁波传输率(衰减系数)的数据库23，以区分在网路的网络结构中每个部件的电磁波传输率;用于探测对应于最大频谱强度点故障位置、探测器位置、网路的网络结构以及每个部件的传输率的故障位置的装置24，以及用于显示故障位置的显示单元35。
频谱强度获得装置21具有一个探测器选择单元25，它选择相应的探测器S1～S3;一个放大器，用于放大来自探测器选择单元25的信号;一个频率分析单元27，它用于分析来自放大器26的放大输出信号的频率分量;一个频谱识别单元28，它确定是否在频率分析单元27中分析的频谱包括在高频范围中的异常信号;以及一个频谱强度测量单元29，它测量来自识别单元28的异常信号的频谱强度。
网路结构辨别装置22带有一个数据库单元32，该数据库单元存储网路的网络各部件的结构，例如形成一个用于设备的网路的金属外壳1、绝缘支持部件SP1到SP12，分支部分TB1到TB4;该网路结构辨别装置22还带有一个网路结构制备单元33，它根据来自数据库单元32的信息制备设备的网路结构，以及一个网路结构存储单元34，用于存储制备好的网路结构。
在一个变电站中，一个气体绝缘电气设备的网路结构已在图3中以单相连接图的方式表示出来，该结构存入网路结构辨别装置22。因此，线路单元L1、L2，一个连接单元母线T和一个组合单元母线B分别连到一个双主母线BUS1，BUS2。每个单元都由隔离开关DS1到DS13，断路器CB1到CB4，避雷器LA1到LA3，一个变压器和连接这些部件的连接母线(一个金属外壳)结合而成。网路结构存储单元34存储图3所示的网路结构，并且结构数据库单元32存储每个结构部件。形成网路的各个部件的尺寸，以例如图4所示的形式作为数据输入数据库。因此，例如，在图4所示的1号部件，数据对应于金属外壳的内径DBUS1，作为形成网路母线尺寸;以及高压导体的外径DBUSO。对于2号部件，数据是形成断路器CB的金属外壳1的内径DCBi和长度ZCB以及高压部分的外径DCBO。对于3号部件，数据是形成一个隔离开关DS的金属外壳1的内径DDSi和长度ZDS和高压部分外径DDSO，对于4号部件，数据是分支部分ZTB1，ZTB2，ZTB3的长度和金属外壳的内径DTB1，DTB2。对于5号部件，数据包括表示绝缘支持部件SP的尺寸的连接母线内径Dspi，高压导体外径Dspo和绝缘支持部件SP的厚度W。根据每个部件的数据，图3所示的网路结构可以确定。在图3所示的网路中，当异常信号在主母线BUS1中的探测器S1，S2，S3处被检测出时，局部区域的详细结构，故障位置可以由图1所示的网路结构辨别装置22获得。
回到图1，用于各个结构部件的电磁波量判别装置对各个部件的传输率数据库单元23，通过输入每个结构部件的传输率(衰减系数)来构成，例如输入在母线部分的单位长度衰减率αBUS，每个绝缘支持部件的衰减量αSP，每一母线分支部分的衰减量αTB，以及断路器和隔离开关的每单位长度的衰减量αCB和αDS。
在一个故障点局部放电发出的电磁波，在金属外壳1内传输期间，由于受例如金属外壳1的管壁电阻的影响会具有一个衰减特性，该衰减特性由到如图5所示的异常发生点(故障地点)的距离决定的。由于衰减量与电磁波在金属外壳内的传输成比例，所以它由每单位长度衰减率表示。电磁波的衰减特性随着金属外壳1的内径而变化，如图6所示，并且一般地说，即使在相同线路电压系统中，母线，断路器，隔离开关的内径是不同的，并且还会随着线路电压的变化而变化，所以通过根据各自的内径选择母线的衰减率αBUS，断路器的衰减率αCB和隔离开关的衰减率αDS来形成数据库。
如图7所示，金属外壳由母线管20A，20B和20C以分支的形式构成，一个如图中所示的从母线管20A的一侧传输的，功率为P的电磁波在分支点被分为二。为此，具有功率为 1/2 P的衰减后电磁波分别传输到母线管20B，20C上。因此，在分支点的衰减率αTB，每点功率1/2(＝3dB/点)P作为传输率数据被输入。
如图8所示，当具有功率P的电磁波穿过绝缘支持部件SP时，由于阻抗不匹配，在绝缘支持部件SP的表面出现功率损失P1、P2。因此，穿过绝缘支持部件SP后，功率P′减为P′＝P-(P1+P2)，并且在绝缘支持部件SP的衰减αSP＝P1+P2作为传输率数据被输入。这样，对于每个部件，传输数据被存于传输率数据库单元23中。
再回到图1，异常位置探测装置24包括一个频谱强度比较装置30，该装置将从各个探测器S1到S2来的异常信号的频谱强度进行比较，还包括一个故障位置计算装置31，该装置根据来自比较单元30、网路结构辨别装置22，以及来自各部件的传输率数据库单元23的信息获得最大频谱强度，并且从探测器处到最大频谱强度点进行推断，以探测故障位置。这个结果可以由各种方式表示，然而，在本实施例中，该结果由显示单元35显示出来。
在分析装置20中，局部放电信号的辨别可以采用如图9所示的频谱图来进行，因此，在气体绝缘电气设备的金属外壳1中的局部放电包括从低频到高频的宽带频率分量，如图9中实线所示。如频谱200B所示，与外部噪声(如由虚线频谱200A所示的由气体绝缘电气设备外部引起的局部放电)对比，大于500MHz的高频分量突出，而局部放电中低于500MHz的低频分量占突出地位。
因此，当在频谱中，有一个大于500MHz的高频分量时来自相应探测器时，则证实存在一个内部局部放电。
因此，对于如图1所示的频谱强度获取装置，高频分量的频谱强度YH1，YH2和YH3由从各自探测器S1，S2和S3得到的频谱获取。然后，通过图1所示的装置22、23和24，电磁波传输曲线由各自的探测器探测数据，各自部件的探测数据以及各分量传输率数据(衰减系数)获得。电磁波曲线可以根据由各自探测器获得的最大频谱强度，由相继地反推算在各部件上的传输来获得。然后，对应于最大频谱强度的点M可获得，并且，然后从原点起相应于点M的长度，就对应于局部放电的位置。根据探测器S1，S2，S3的最大频谱强度YH1，YH2和YH3并且对应于各自探测器之间的各自部件的位置来计算由各自结构部件的传输。在金属外壳部分的传输衰减曲线通过将金属外壳部分的传输率αBUS和各自金属外壳S1到SP2，SP2到TB2，TB2到SP3，SP3到S2，S2到SP4，SP4到TB3，TB3到SP5，SP5到SP6，SP6到SP7，SP7到S3的长度Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6，Z7，Z8，Z9，Z10相乘获得，由在各自金属外壳中的衰减曲线300a，300b，300c，300d，300e，300f，300g，300h，300i，300j，300K，300L表示。在各个绝缘支持部件SP2，SP3，SP4，SP5，SP6和SP7处的各个衰减量根据一个部件的衰减αSP按照衰减特性310a，310b，310c，310d，310e，310f获得。在金属外壳的分支部分TB2，TB3的衰减量根据分支点处的衰减αTB按照作为衰减特性320a和320b获得。这样，从获得的传输曲线，频谱强度变为最大值的点M可以得到。同时，在长度X，局部放电的量或强度YHX也可得到。
如图11所示，当具有功率P的一个局部放电在金属外壳1中出现时，其电磁波具有一个使功率衰减为1/2P的特性，并且在两个方向上传输。因此，把一个其中的衰减特性400a是由产生点处的衰减αST得出频谱强度加到局部放电的被计算的强度中，从而可以获得在长度X处的精确的强度。
在第一实施例中，进行故障探测，其中考虑了气体绝缘电气设备中各结构部件的传输量变量，可以很准确地确定故障的位置和强度。
对于分析装置20，当检测出一个异常信号时，故障位置是按上面所述方法，根据相邻探测器组的最大频谱强度来探测，其中上述相邻探测器组包括显示最大频谱强度的多个探测器。然而，为简化过程，最好是根据尽可能少的探测器所发出的信息来探测故障。下面将描述这样一个例子，在如图10所示的探测器S1和S2之间的间隔中，没发生局部放电，探测器S1的最大频谱强度YH1和探测器S2的最大频谱强度YH2之差YH2-1，以及探测器S1和S2之间各自部件的传输之和α2-1由下列等式表达YH2-1＝YH2-YH1(1)α2-1＝αBUS(Z1+Z2+Z3+Z4)+2·αSP+αTB(2)频谱强度之差YH2-1和电磁波传输率之和α2-1的关系为YH2-1＝α2-1(3)在包括探测器S2和S3之间的局部放电的间隔中，频谱强度之差YH3-2和电磁波传输量之和α3-2表达如下YH3-2＝YH3-YH2(4)α3-2＝αBUS(Z5+Z6+Z7+Z8+Z9+Z10)+4·αSP+αTB(5)
频谱强度的差YH3-2和电磁波传输量的和α3-2之间的关系如下YH3-2≠α3-2(6)因此，当在多个探测器处检测异常信号时，相邻二个探测器之间的最大频谱强度之差YHn-m，和各自部件的传输量之和αn-m可以得到，并且YHn-m≠αn-m的部段可以确定。限定该部段的两个探测器的电磁波传输曲线可以按如图10所述方法根据两个探测器的最大频谱强度获得;与这些曲线的交叉点相对应的位置就对应故障位置。当在各自探测器的频谱强度差YHn-m和电磁波传输量的和αn-m之间存在一个小的差别时，可以确定在｜YHn-m-αn-m｜的量为最大部段包括故障位置。
用这种探测方法，处理过程特别简单，并且可以采用最少数量的探测器来确定故障位置。因而可将提供的探测器数减少。
在上述实施例中，考虑一种如图1所示的线性气体绝缘电气设备。然而，在变电站中实际使用的气体绝缘电气设备可以具有很多分支点。因此，现将描述故障位置在这种结构中的例子。
图12表示一个气体绝缘电气设备，其中三段母线管20A，20B，20C被连接，从而互相垂直交叉。在这个附图中，在距各自母线的交叉点O距离为Z20的一个位置上，有一个用于母线管20A的探测器S20。而且在母线管20B，在距交叉点O距离为Z21的位置，有一个探测器S21。在母线管20C，在距交叉点O距离Z22处，有一个探测器S22为了便于解释，从交叉点O到各探测器S20，S21和S22之间的距离被认为是Z20＝Z21＝Z22。而且为便于解释，每个部件的各自结构被省略。分析装置20的结构与图1所示的相同。
当探测这种结构故障位置时，首先从三个探测器S20，S21和S22获得的是各自最大频谱强度YH20，YH21和YH22，然后得到探测器S20和S21，S20和S22，S21和S22之间检测到的差值△Y1＝YH20-YH21，△Y2＝YH20-YH22，△Y3＝YH21-YH22。交叉点O和探测器S20之间，交叉点O和探测器S21和交叉点O和探测器S22之间的传输量α1，α2和α3由等式(2)所指示的方法获得。
将从交叉点O到探测器S20以及交叉点O到探测器S21的传输量之差△α1-2＝α1-α2，和探测到差值△Y1进行比较，可以看出当△α1-2＝△Y1时，在探测器S20和探测器S21之间的母线管中无故障，然而，当α1-2≠△Y1时，在探测器S20和S21之间的母线管中有一个故障。用这种方法，通过将从交叉点O到探测器S20和从交叉点O到探测器S22的传输量的差△α1-3＝α1-α3与检测到的差值△Y2进行比较，以及将从交叉点O到探测器S21和从交叉点O到探测器S22的传输量的差△α2-3＝α2-α3与检测到的差值△Y3进行比较，能确定哪条母线上有故障，通过选择有故障的母线上的两个探测器並用结合图10解释的定位方法确定局部放电位置，实现准确的故障探测。然后，当△α1-2＝△Y1，△α1-3＝△Y2，以及△α2-3＝△Y3，可以确定在交叉点O附近有局部放电。
在图13所示的例子中，对一个由图12所示的T型分支母线连接构成的气体绝缘电气设备进行分析。在图13，分支部分TB5由管形母线30A，30B，30D构成。各自管形母线带有探测器S23，S24和S25。分支部分TB6由管形母线30B，30C，30E构成，管形母线30C，30E带有各自的探测器S26和S27。
在这种结构中，可以获得从分支部分TB5的各母线交叉点O1到各探测器S23，S24和S25的各传输量α4、α5和α6，并且可以获得从分支部分TB6的各母线交叉点O2到探测器S24，S26和S27的传输量α7，α8和α9。然后，对于分支部分TB5和TB6的母线部分，通过使用检测值YH23-YH27，可以比较两探测器之间探测值差△Yn和传输量差△αn-m，在一个有异常部分的分支母线用图12所述的定位方法定位，然后，用图10的方法，选择在有故障的分支母线上的二个探测器，并且检测出这两个探测器之间的故障位置。
图14所示例子中，将本发明用于H形结构气体绝缘电气设备，该设备由如图12所示的T形分支母线连接形成。在图14中，分支部分TB7具有母线31A，31B和31C，母线31A到31C分别带有S28，S29和S30。分支部分TB8带有母线31C，31D，和31E，母线31D和31E分别带有探测器S31和S32。
在这样构成的气体绝缘电气设备中，可以获得从分支部分TB7的各母线的交叉点O3到探测器S28，S29和S30的各自传输量α23，α29和α30和从分支部分TB8的各母线交叉点O4到探测器S30，S31和S32的各自传输量α31，α32和α33，然后，对于分支部分TB7和TB8，通过使用各探测器的检测值YH28到YH32，可以将两探测器之间的检测值差△Yn和传输量差△αn-m进行比较，然后由图12所示方法，探测出有故障的分支母线。
选出两个包含故障分支母线的探测器，并且由图10的方法探测出两个探测器之间故障位置。
即使去除图14中母线31C的探测器S30，则α28-α29＝YH28-YH29和α32-α33＝YH31-YH32，可以探测出在母线31C中的故障，从而在通过选择在母线31C中两个探测器和采用图10的方法可以确定在两探测器之间的故障位置。
在没有探测器S30的母线31C的结构中，当α28-α29≠YH28-YH29及α32-α33＝YH31-YH32，可以一个故障在母线的交叉点O3和探测器S28之间，或在交叉点O3和探测器S29之间被探测出，从而对探测器S28和S31之间，探测器S28和S32之间，探测器S29和S31之间以及探测器S29和S32之间的上述通路的探测值差△YH和传输量α进行比较，来发现△YH≠△α的通路，然后采用图10的方法探测出在那条路径上的故障位置。
当α32-α33≠YH31-YH32以及α28-α29＝YH28-YH29时，采用上述方法，可以探测出在母线中交叉点O4和探测器S31之间或交叉点O4和探测器S32之间的故障。
图15表示本发明的一个例子，其中气体绝缘电气设备是由与图14所示的H型结构相应的二个元件连接而成的。在图15中，一个H结构部件具有两个分支点TB9和TB10以及母线32A，32B，32D，32F及32G，另一部件也具有H结构，带有两个分支点TB11和TB12及母线32B，32C，32E，32G和32H，这二个部件连接形成气体绝缘电气设备。连到分支部分TB9和TB11的母线32A，32B，32C上分别设有S33，S34和S35，同时，连到分支部分TB10和TB12的母线32F，32G和32H分别设有探测器S36，S37和S38。
在这种气体绝缘电气设备中，从分支点TB9处各母线的交叉点O5到探测器S33和S34的传输量α34和α35，从分支点TB10处各母线的交叉点O7到探测器S36和S37的传输量α40和α41，从分支点TB11的各母线到探测器S34和S35的传输量α36和α37，从分支点TB12的各母线的交叉点O8到探测器S37和S38的传输量α42和α43，从交叉点O5到O7的传输量α38，从交叉点O6到O8的传输量α39可以获得。此后，分析探测故障点是根据各探测器的探测值YH33-YH38以及上述传输量，采用图14所解释的去除探测器S30的方法来实现的。
现在将解释这样一种故障探测方法，首先，确定故障点的位置是否就在母线32A-32B-32C，母线32F-32G-32H，母线32D或32E上，将探测器S33和S34的检测值差△YH33-34＝YH33-YH34与传输量差△α34-35＝α34-α35比较，以及探测器S34和S35的检测值差△YH34-35＝YH34-YH35与传输量差△α36-37＝α36-α37进行比较，当△YH33-34＝α34-α35和△YH34-35＝△α36-37时，可以看出在母线32A-32B-32C上无故障点。将探测器S36和S37之间的检测值差△YH36-37＝YH36-YH37和传输量差△α40-41＝α40-α41比较，並将探测器S37和S38的检测值差△YH37-38＝YH37-YH38和传输量差△α42-43＝α42-α43进行比较，且当△YH36-37＝α40-α41和YH37-38＝△α42-43时，可以看出在母线32F-32G-3H上无故障。当上述两个情况满足时，那么在母线32D或32E上肯定有故障点。为了确定故障点在母线32D或32E上，将探测器S33(或S34)和探测器S36(或S37)之间的检测值差△YH33-36＝YH33-YH36和传输量差△α34-40＝α34-α40比较，以及将线路上包含母线32E的探测器S34(或S35)和探测器S37(或S38)之间的检测值差△YH34-37＝YH34-YH37和传输量差△α36-42＝α36-α42进行比较。当△YH33-36＝α34-40+α38时，则可以确定在母线32D上有一故障点，当△YH34-37≠△α36-42+α39时，可以确定在母线线路32E上有故障点。
当在母线32A-32B-32C和32F-32G-32H上探测出有故障点时，在有故障的那段上，探测器间的检测值差和传输量差之间存在一个大差别，从而故障所在的那部分可以容易地确定。
对于中间夹着带有故障点的线路或段的两个探测器来说，故障的准确位置可以由图10所讨论的探测方法确定。在图15所示的例子中，当一个故障出现在由分支部分TB9，TB10，TB12，TB11和母线32D、32G、32B组成的环路中，在故障点处的电磁波功率被一分为二并且以图11所示的两个方向传输。从两个相反方向传输的电磁波被叠加，从而在环路中传输的电磁波功率被为原来的二倍。因此，利用在该环路中设置的探测器S34和S37的检测值，並操用图10解释的定位方法，就能确定故障点的功率，而无需加上由于在故障点一分为二造成的衰减量。
在这样一个实施例中，可以很准确地确定由一个复杂网路构成的气体绝缘电气设备中的发生局部放电位置和产生的功率大小。
下面，将介绍一个可以进一步提高故障探测准确的实施例。在一个对应于图3所示的气体绝缘电气设备的网络结构中，双主母线BUS1和BUS2的两端有时保留如图2所示的一个开口端母线。在这样一个开口端母线中，由于阻抗不匹配很可能出现反射，并且电磁波传输可能变化，从而当根据在开口端母线附近所设的探测器给出的检测值进行故障检测时，由于反射而造成的变化量是可以利用的。虽然形成气体绝缘电气设备的断路器CB和隔离开关DS打开触头会改变在整个功率传输回路，并且为了保持该设备，在设备中由局部放电发出的电磁波在隔离开关DS上的断路器断开的电极间隙中容易地传输。因此，有这样的优点，当在设备中设置的探测器与功率传输回路隔开时，功率传输回路中出现的故障可以探测出。应该注意，在打开的电极间隙处传输会发生变化，由于阻抗的不匹配，对于上面讨论的开口端母线也同样。因此，在回路中断路器CB和隔离开关DS处于打开状态，在探测故障中，使用该变化是可取的。
根据这种故障探测方法，该方法应当考虑由于隔离开关DS和断路器CB中触头的打开和闭合所引起的传输的微小变化。这样，探测故障点的准确度可以更高。同样，通过提前将每一部分的上述变化存储在传输率数据库单元23中，以及通过提供一个故障探测装置，它具有探测分别位于断路器CB和隔离开关DS中触头的打开和闭合的装置，故障探测处理的效率便可大大提高。
下面一个实施例提供探测器的一种有效布置，以简化故障探测过程。
图16表示在一个气体绝缘电气设备的线性布置的母线中，探测器的一种布置。在图16中，母线33A中提供的探测器S39，S40，S41和S42分别位于位置400a，400b，400c和400d，其中，相邻探测器之间的传输量α44均相等。
在本实施例中，从各个探测器的探测值YH39到YH42中选择具有最大频谱强度的探测器与具有第二大频谱强度的探测器，并且根据这些频谱强度，即可运用参照图10所述方法确定上述两个探测器之间的故障位置。
根据这样的实施例，故障点的探测处理可以仅仅通过比较各个探测器的探测值进行，从而上述处理过程可以大为减化。同样，由于故障探测装置包括一个对每一部分的传输率数据库单元23，该数据库存储一个预定的等值传输率α44，故障探测效率可以大大提高。
图17所示的一个实施例中，如附图所示的一个分支母线中，探测器S43，S44和S45位于410a，410b和410c处，其中，来自母线34A，34B和34C的交叉点O9的传输量相等。
在该实施例中，通过比较各个探测器的检测值，以及通过选择具有最大频谱强度的探测器，即可探测出上述探测器与各个母线交叉点O9之间的故障点。为了准确地探测故障点，可以使用参照图10所述故障探测方法，探查在具有最大频谱强度的探测器与任何一个母线中的另一个探测器之间的分支母线的段。
在该实施例中，通过比较各个探测器的探测值，可以立即确定故障位置。其优点在于故障位置可以通过形成一个分支部分的母线单元来确定。
图18所示的另一个实施例具有一种探测器的有效布置。在图18中，金属外壳1的内径DBUSi以及在各个母线45A，45B和45C中高压导体2的外径DBUSo的尺寸相同。同样，在与各个母线交叉点O10等距离处设有绝缘支持部件SP20和SP21，SP22和SP23，以及SP24和SP25，各个母线的探测器S46，S47和S48也设置在与交叉点O10等距离Z20＝Z21＝Z22处。
在这个实施例中，自交叉点O10至各个探测器的每个传输量都相等，并且它们的传输曲线特性亦相同。因此，当利用参照图10所述的故障探测方法时，在具有最大频谱强度的探测器与其它任一母线上的一个探测器之间区域内探测出故障时，则可根据由于母线长度的衰减率αBUS从传输曲线来确定故障的位置。因此，不论绝缘支持部件SP20至SP25的衰减率αSP以及分支部分点的衰减率αTB，均可通过确定传输曲线找到故障的位置。通过向故障点的频谱强度增加故障点和探测器之间的具有最大频谱强度的衰减量，来得到在故障点处产生的功率。当各探测器的探测值相等时，可以看出故障位于交叉点O10附近。
对于这样一个实施例，仅采用由母线长度造成的衰减率，可以进行故障探测，这样，不降低准确度，故障探测过程就可被大大减化。
下面，将介绍带有三相分相母线和三相分支母线的气体绝缘电气设备的故障探测方法。
图19示出一个实施例，通过将分相母线50U、50V和50W连接到三相分支母线50以及将三相分支母线的另外端连接到分相母线51U、51V和51W构成了一个气体绝缘电气装置。探测器SU2、SV2和SW2以及探测器SR1位于相应的分相母线上，以及接近在分相母线50U，50V和50W与三相分支母线50之间的各连接点50a、50b和50c的三相分支母线上;同样，探测器SU3、SV3和SW3以及探测器SR2位于相应的分相母线上，以及接近在分相母线51U、51V及51W和三相分支母线50之间各连接点51a、51b和51c的三相分支母线上。再有，探测器SU1、SV1和SW1以及探测器SU4、SV4和SW4的位置离开，与分相母线上的上述各探测器有一预定的距离。
首先，对各分相母线上的两个探测器的检测值之差以及在两个检测器之间的传输，还有在三相分支母线上的两个检测器的检测值之差以及在该两个检测器之间的传输进行比较。这就能确定故障点是否在分相母线或三相分支母线内。对分相母线50U、50V和50W上的探测器SU1和SU2，探测器SV1和SV2以及探测器SW1和SW2之间的相应的检测值之差△YU1-2、△YV1-2和△YW1-2，以及它们的传输量α50、α51和α52进行比较。当△YU1-2＝α50，△YV1-2＝α51，△YW1-2＝α52时，可以知道在母线50U、50V和50W上没有故障点。同样，另外的分支母线上在探测器SU3和SU4，探测器SV3和SV4以及探测器SW3和SW4之间的各检测值之差△YU3-4，△YV3-4，△YW3-4与它们的传输量α53、α54及α55进行比较。当△YU3-4＝α53，△YV3-4＝α54以及△YW3-4＝α55时，可以知道在母线51U、51V和51W上没有故障点。
在上述条件下，在三相分支母线上探测器SR1和SR2间检测值之差△YR1-2与传输量α56之间的关系是△YR1-2≠α56时，可以知道故障点位于该三相分支母线上。从而，利用由三相分支母线上的探测器SR1和SR2检测的值，並采用参见图10所解释的探测方法，就能够确定故障位置。
当探测到故障点在三相分支母线上时，对装设接近母线50a、50b和50c的探测器SU2、SV2和SW2所检测的值与装设在连接点51a、51b和51c处的探测器SU3、SV3和SW3所检测到的值进行比较。确定具有最大频谱强度的探测器，並可知道故障点位于包括具有最大频谱强度的探测器的相上，而且是在同相位的三相分支母线上的电源相部分。
当在三相分支母线上的探测器SR1和SR2的检测值之差△YR1-2和其传输量α56满足条件△YR1-2＝α56时，对由分相母线50U、50V和50W上的那组探测器SU2、SV2和SW2检测的值与由母线51U、51V和51W上的那组探测器SU3、SV3和SW3检测的值进行比较。确定具有最大检测值的电源相，从而确定故障点所在的电源相。使用图10所解释的方法，通过利用故障点所在电源相中两个探测器检测的值来确定故障位置。
在这个实施例中，可能确定发生异常的部分是否在分相母线内或三相分支母线内，並确定分相母线或三相分支线的那个电源相包括故障。于是就准确地确定了故障的位置。因而就具备提高故障探测准确性的优点。
图20为一个三相分支母线，其中母线52U、52V和52W容纳在一个金属外壳之1d内，且它具有探测器SRU、SRV和SRW，它们设在面对各母线52U、52V和52W的上述三相分支母线上。
在图20的实施例中，从三相分支母线上的局部放电传输出来的信号，利用作为天线的电源相以比较高值传输。接近故障所在的电源相的探测器可能显示出最大的检测值。因此，通过比较这三个探测器的检测值，就可确定故障点所在的电源相。
在图19所示的实施例中，图9描绘了各探测器获得的局部放电信号的频谱。但是，根据故障点位置在分相母线上还是在三相分支母线上，其图形会有区别。于是，就可能借助频谱图形的区别及各探测器的位置确定故障点是在分相母线上还是在三相分支母线上。
下面讨论利用频谱的另一个因素探测故障的方法。
如果故障探测设备利用图21所示的从频谱获得的四个参数值YHin、YHp.dv、WfH、fH.W作为被检测值，则采用参考图10介绍的方法，根据在各探测器处获得的各自的参数值及在各部件处各自参数的衰减，确定故障位置。
在图21中示出的所有四个参数显示出频谱的变化，並且是估算在装置内传输电磁波的传输的因素。因此，频谱体现了传输电磁波的功率的量值。术语YHm是一个特定频率分量的电功率，它显示了电磁波几个频率分量的最大频谱值。术语YHP.av表示多个频率分量的平均电功率。频谱范围WfH由图21的阴影部分表示。它是形成频谱的全部频率分量的总电功率。最后，术语fH.W表示电磁波的频带宽度。
上述四个参数YHm、YHP.av、WfH及fH.W与局部放电电荷Q相关，如图22(a)、(b)和(c)所示。再有，各个参数具有显示彼此相关的特征。例如，从Q＝10、Q＝20或Q＝35PC的频谱故障检测信号可获得各自的参数值，如图23所示。这些值的变化取决于探测器及装置各部件的位置。因此，故障位置可以由在多个探测器处获得的各自的参数值的变化来确定。图24示出了以上讨论的本发明实施例的故障探测装置的流程图，以下将进一步讨论。
探测装置20有两个通路，即该装置有一个数据库还有一个测量和探测单元。首先，需要的数据被输入数据库单元。用于网路结构的数据库单元存储限定该网路每个部件的那个结构的数据，如图4所示的项目。因此，基于气体绝缘电气装置的总的网路结构，存储在网路结构存储单元中，如图3所示的单线连接图，以及每部分网路结构的上述数据库单元的信息，並经由网路结构准备程序，对在整个网路中的每一部分的结构进行辨别，且其结果再存储进网路结构存储单元中。数据库单元23为相应于装置结构的每一个部件存储传输系数以及各部件的传输率。于是对各分析参数YHm、YHP.av、WfH及fHW母线各部分每单位长度上的衰减，在绝缘支持部件及分支部分处的衰减，以及在触头电极打开部分以及隔离开关和断路器的打开的端子部分的变化，都被存储起来。再有，在各探测器之间的公共传输量α44(参考图16解释)和从各母线交叉点到各探测器(图17所示)的公共传输量α45都被存储在这个数据库单元中。
在整个测量和定位单元之前，作为一个预处理过程进行上述数据库单元的准备。当气体绝缘电气装置的网路结构不同于当时存储的网路结构时，每次进行上述操作。作为另一方面，几个网路结构以适当修改的所希望的结构存入数据库。
下边解释测量和探测单元的流程图。
从各探测器来的检测信号具有在步骤ST1分析的频谱。在下一步ST2中，故障是否出现，是由图形鉴别和频谱减法装置确定的，该装置公开在由本申请人提交的日本专利申请第63-103936号(1988)中。当未检测到故障时，在显示单元35上呈现适当的显示。当检测到在步骤ST3有故障时，就从被检测的信号频谱确定各参数YHm、Ynp.av、fHW和WfH。然后，在步骤ST4将这些参数与一个预定的危险值的槛值进行比较，且当它们低于该槛值时，可考虑故障是轻微的。另一方面，当这些参数高于该槛值时，则在下一步ST5，一个探测器将探测故障信号。
下一步ST6利用来自网路结构存储单元34和探测故障信号的探测器的信息，以确定在检测故障信号区域内网路结构和该网路内每个部件结构之间的关系。还有，检测在故障范围内网路是否有分相母线，三相分支母线或在分相母线和三相分支母线之间的连络母线。在下一步ST7，确定在其中有一个探测器检测故障信号的探测器之间每个部件的结构。然后，步骤ST8利用每个分量传输的数据库单元的信息，确定在邻近探测器之间的传输量△α以及被检测值的差Ys。这个操作包括考虑是否母线为直线布置，表为T形布置的母线，该母线为H形布置以及为环形布置。再有，确定传输△αo-T(从各母线交叉点到各探测器)与在邻近探测器之间的被检测值的差值△Yn-m。
在下一步骤ST9，对△αS、△Ys以及△αo-T和△Tn-m进行比较，且当△αS＝Ys和△αo-T＝△Yn-m时，可以知道在维持上述条件的两个探测器之间存在故障。在上述步骤中，利用参考图19解释的定位方法，在三相分支母线和分相母线之间的连接结构确定故障点所在的部件。然后选择在故障两侧的两个探测器。下一步ST10根据参考图10介绍的方法，利用以上两个探测器的检测值确定故障的位置和强度，且在步骤ST11，在显示单元35上显示出结果。
由于该故障位置探测装置20为计算机形式，可以改善过程的精度並可以缩短过程时间。再有，可以通过自动监测探测故障。由于构成的故障探测装置20，则采用模糊逻辑和神经计算机技术，从而具有可以提高故障探测精度过程的高效率以及精确推算寿命的优点。
下边解释在本发明探测装置20中显示故障位置的方法。
根据上述方法探测的故障点在网路结构中用一个标号表示，例如气体绝缘电气装置的图3中所示的网路，它被存储在网路结构存储单元中，且产生的量值被显示出，以完成故障探测显示方法。
按照这种布置，在气体绝缘电气装置内故障位置探测被认为与运行电力线路相对应。
在另一个指示发生异常的显示方法中，故障点所在的网路范围可以被放大，且故障点可以由图1所示网路结构中的一个标记表示。
根据本实施例，确定在故障点或与其接近处的分量，并且通过鉴别故障点是否是沿着绝缘子表面、在它的附近或在充气空间内，可以预测故障的危险程度。
图25表示出显示故障位置随时变化的方法。由迹250A和250B描绘的故障源是可移动的。迹线250A表示在故障从区域240a移至区域240b后维持静止。迹线250B表示在区域240d中故障为无规律地移动，并表示没有移动到其它区域内的趋势。
对于这样的布局，就可能知道故障是静止的还是移动的。因此就可以较准确地预计维修和检查的时间。
图26为三维显示，其中故障功率被加到参考图25所述的故障位置显示。图26表示与一个高量级的局部放电相应的可移动故障270A的起因，该故障先在区域260a内无规律地移动，然后移进区域260b内，并在区域260b内以低量级局部放电维持。
对于这样的布置，故障位置的时间变化和功率的时间变化可以确定，因此，故障状况和位置可以仔细辨别以较准确地预计维修和检查的时间。
下边考虑在一个变电站内的气体绝缘电气装置，表示出利用另一种故障探测装置来获得各分量传输(衰减系数)的方法。
图27表示另一种方法，其中来自一个信号发生器70的高频信号被注入到在母线60A上的探测器S60中，且由另外的探测器S61、S62检测的高频信号由故障探测装置接收。信号发生器70应有直到GH2量级的宽带频率分量，且还应具有稳定的输出电平。例如，可采用一个轨迹(tracking)发生器或白噪声发生器，它们一般用在电子技术领域中用于检验滤波器和放大器的频率特性。
在这个实施例中，来自探测器S60的传输高频信号通过母线60A传输，并且被另外的探测器S61、S62接收。于是，在故障探测装置20处，各被接收的信号频谱按照类似于图9所示的200B的图形被获得。因此，定位参数值，如YHm、YHp.dv、fH.w、WfH可以获得，且利用接收到的在探测器S60和S61之间的差值以及在探测器之间的距离Z60，能得到在母线60A上各参数的传输率α。
图28示出与图27类似的结构，但是带一个分支母线。在图28的系统中，在离母线70A、70B、70C的交叉点O70距离Z70、Z71、Z72的位置，设有探测器S70、S71、S72。来自信号发生器70的高频信号被注入到一个探测器S70中，且在另外的探测器S71、S72处接收的信号由故障探测装置20所接收。
在该布置中，被检测的值(如探测器S71、S72的YH71、Y72)，在交叉点O70和探测器S71之间的传输α71及在交叉点O70和探测器S72之间的传输量(衰减系数)α72，满足用于被检测值差△Y1＝YH71-YH72和上述传输量的下面的公式;
△Y1＝α71-α72…(7)同样，利用在探测器S70和S72间的被检测值差△Y2，以及在交叉点O20和探测器S70之间，在交叉点O70和探测器S72之间的各传输量(衰减系数)α70和α72，当选择探测器S71作为信号注入点时，可得到公式(8)的关系△Y2＝α70-α72…(8)同样，当选择探测器S72作为注入点，在探测器S70和探测器S71之间的检测差值△Y3、从交叉点O70到探测器S70和探测器S71的传输量(衰减系数)，就能用于获得以下的关系△Y3＝α70-α71…(9)从公式(7)、(8)和(9)，能得到从交叉点O70到各探测器的传输量α70、α71和α72。
因此，能够预先确定从一个实际机构到各部件的传输量。根据本发明实施例获得的测到的传输量，可以存储在数据库单元中作为每个部件的传输值。再有，当这样的系统采用自动测量程序去实现上述测量，并且在自动且连续地切换注入高频信号的探测器同时自动测量在各探测器之间的传输量时，能快速、精确地确定各传输量。另外，预先存储每个部件的传输量与被测的传输量比较，并被修正以获得最佳值，结果就基于最佳值能以非常高的精确度确定包含故障的部件及在那个部件中故障的位置。
采用模拟信号的实际测量方法可用于检查各探测器的完好，另外，通过使信号发生器的输出值与放电值相关，能够校正在装置中各探测器在各自位置的被检测值。
下边将解释用于监视和检测气体绝缘电气装置网路(如图3示)内发生局部放电和探测故障位置的探测器的布置。
在图29中，探测器S100、S101、S102、S103、布置在双主母线BUS1和BUS2各自的母线端部。同样，在线路L1、L2的母线端部有探测器S104和S105、且在组合单元B的母线端部有探测器S106。在双主母线端部处的探测器S100、S101、S102、S103、有图2所示的结构，且在线路单元端部探测器S104、S105被设置在接近电力接收和供电套管100和线路单元母线110之间接合处的位置120处，如图30所示。尽管未具体示出，在组合单元处设置的探测器S106设置在接近与一台变压器接合处的位置。
如上说明，上述的结构使设置的探测器数量最少，但又能靠在各线路端部的探测器检测在网路内产生的局部放电。为了探测故障，对在两个探测器之间检测值差△Y和在检测故障信号的探测器之间的传输量α进行比较。然后能检测到故障点位于△Y≠α的路线内。于是，通过对在探测器S100和探测器S101之间被检测差值与传输量进行比较，进行对主母线BUS1中故障的确定，同样，在主母线BUS2线路中使用探测器S102和S103作上述工作。在线路单元L1、L2中，使用了探测器S104和S100或S102;在一个线路单元中，使用了探测器S105和S101或S103。在组合单元B中，使用了探测器S106和S100、S101、S102和S103。在连接单元T中，考虑到在△Y≠α成立的两个探测器间部分，使用了包括连接单元的探测器S100和探测器S103、S102及S101。通过参考图10说明的方法探测故障位置。
图31示出另一个实施例，其中构成分支部分TB20到TB30的各母线处有探测器S107到S118。除了在各端部探测器S100到S106外，如结合图29所述。
用图31的布置，通过分析来自各组检测故障信号的探测器，构成各分支部分的探测器，能够利用参考图12介绍的方法以高精度确定在各分支部分中故障的位置。故障探测过程被大大地减化。
图32示出另一个实施例，其中探测器S108和S111被加到图29所示结构的主母线BUS1和BUS2线处。该结构具有带在四个分支部分TB20、TB21、TB25、TB24处的探测器S100、S108、S111、S102的一个块，以及带由四个分支部分TB22、TB23、TB27、TB26、构成的网路母线的四个分支端处的探测器S108、S101、S103、S111的另一个块。
在上述结构中，包括故障的部件可以由设在构成各块的网路母线分别四端处的探测器确定。所以，在分支部分TB20、TB21、TB25、TB24、构成的块内形成一个故障，探测器S100和S108检测在连接分支部分TB20和分支部分TB21的线内的故障，同样，探测器S100和S102检测在连接分支部分TB20和分支部分TB24的线内的故障。探测器S102和S111检测在连接分支部分TB24和分支部分TB25的线内的故障。探测器S103和S111检测在连接分支部分TB21和TB25的线内的故障。利用在各探测器之间的检测值差△Y和传输值(衰减系数)，可以确定包括故障的部件。当在选定的第一个块内存在故障时，随后的块以类似上述的方式被探测，且从而利用参考图10说明的定位方法确定有故障点的部件。
用以上结构，得到的优点是探测器的数目可大大减少，且并不会使故障探测过程更复杂，且不会降低故障探测的精度。
图33示出一种L型结构，它在主母线BUS1和BUS2的端部没有分支部分。探测器的位置不限于端部，且探测器可能设在不是端部的各点处，如图34所示，其中，由L型部件LB1和LB3及L型部件LB2和LB4分别构成主母线BUS1、BUS2的两端。探测器S120、S121、S122和S123监测两条主母线，且位于在主母线BUS1和BUS2线上任何位置。通过比较检测值差△Y和传输量α，在线S120-LB1-LB2-S122、线S120-TB21-TB25-S122线S120-TB21-TB22-S121线S121-LB3-LB4-S123、线S121-TB22-TB26-S123以及线S122-TB25-TB26-S123上进行故障探测，并且在确定包括故障的线以后，利用参考图10说明的方法确定故障位置。
用上述结构(探测器在除了端部外主母线的任何位置)，获得的优点为在整个网路内的故障能够被监视和检测，且其位置易于确定。
下边说明故障探测方法结果的另一种显示方法。
在图35中，局部放电位置以很高的危险程度粗略地分成绝缘子部分，以较低危险程度分成充气空间部分且显示了适当的处理方法。当存在大的可能性在绝缘子部分产生局部放电时，显示说明需要紧急处理，且可要求适当的对策(处理①)。当在充气空间部分发生局部放电时，不需紧急处理，且显示说明根据故障位置需要确定维修和检查的时间(处理②)。于是可以和显示在整个网路(图3示)内的故障位置的标记一起显示。
图36表示一种显示，以一种使处理与危险程度、在故障位置的时间变化以及故障功率有关的方式显示其处理。于是，例如当故障是在绝缘子内且其位置静止时，危险程度高，则适宜的处理是立刻将包含故障的部件与运行网路隔离，或进行直接检修和检查(处理(1)-1)。当故障在绝缘子内而其位置移动时，连续对其移动进行监测，且显示说明，需要准备在绝缘子部分放电稳定以后实行类似上述即进行适当的处理(处理①-1)，并早实行检查和检修(处理①-2)。当局部放电部分在充气空间内且稳定时，显示与各部分预定危险程度有的维修和检查时间，然后显示相应的次序。当局部放电部分在充气空间内且移动时，连续对其移动进行监测，并且在其移动范围内危险程度的排序及在其排序范围内对相继的检修及检查维持时间范围(处理(2)-2)被显示出。
在图37中，局部放电部分被再划分且示出一个例子，例子中显示出相应于各故障位置的处理方法。于是，当在绝缘子表面有一个静止故障时所显示的处理被再划分为处理①-1-1;当在绝缘子内有一个静止故障时为处理(1)-1-2;当在充气空间高压导体部分有一个静止故障时为处理(2)-1-1;当在充气空间高压屏蔽部分内有一个静止故障时为处理(2)-1-2;当在充气空间触头部分有一个静止故障时为处理(2)-1-3;当在绝缘子表面有一个移动故障时为处理(1)-2-1;当在绝缘子内有一个移动故障时为处理(1)-2-2;当在充气空间的高压导体部分内有一个移动故障时为处理(2)-2-1;当在充气空间的高压屏蔽部分内有一个移动故障时为处理(2)-2-2以及当在充气空间的触头部分有一个移动故障时为处理(2)-2-3。在每种情况下，其处理与在每个故障位置包括的危险程度有关。
在图35到37中所示的处理规定预先存储在数据库单元中，且根据其结果修正适当的处理规定，并将其与故障位置一起显示出。
图38表示另一种显示方法，其中可以显示各部件的危险程度，对危险程度最高的绝缘子200a和200b规定为占100份;对危险程度次高的高电压屏蔽部分210规定为占70份且对危险程度相对低的高压导体部分220规定为占40份。
根据这种布置，从显示屏幕就立即确定相应于故障点的危险程度，且可能对与危险程度相应的检修和检查安排时间。
在根据本发明的电力装置中，如上说明，借助检测由于局部放电造成的电磁波的检测器，以及考虑到各部件电磁波传输量(衰减系数)之差，可以确定与发生局部放电位置相应的最大频谱强度的位置，所以可以实现高灵敏度和高准确度的故障检测。结果，电力装置的维护及其可靠性都可提高。
再有，根据本发明故障探测方法，可以在短时间内以高精度进行处理。
权利要求
1.一种电力装置包括限定一个网络的多个互连的可辨别的部件；多个互相隔开的探测器，设置每个探测器去检测在上述网络中由于在任一对上述探测器之间发生的故障而产生的电磁波，并产生相应的输出；以及对上述探测器的上述输出进行分析以探测上述故障位置的分析的装置，该分析装置包括根据相应于在上述任一对探测器之间的上述网络每个可辨别的部件的衰减系数确定上述故障位置的装置。
2.一种根据权利要求1的装置，其中上述分析装置还包括存储每个上述可辨别部件衰减系数的装置。
3.一种根据权利要求1的装置，其中上述分析装置还包括用于存储一个与上述网络的上述可辨别部件相应的图的装置。
4.一种根据权利要求1的装置，其中上述分析装置还包括用于根据其时间变化显示上述故障位置的装置。
5.一种根据权利要求1的装置，其中上述分析装置包括用于存储在每个上述探测器之间多个预定电磁波强度的装置，以及用于将上述探测器检测的电磁波强度与一个相应的上述预定的电磁波强度进行比较的装置，以检测对任一对探测器被检测的每个电磁波的强度与相应的一个上述预定的电磁波强度之间任何差值。
6.一种根据权利要求1的装置，其中上述网络包括一个支持一个高电压导体的空心外壳，且上述部件是上述外壳的部件。
7.一种根据权利要求6的装置，其中上述外壳含有一种绝缘气体。
8.一种根据权利要求6的装置，其中上述部件包括一个或多个上述外壳的直线部分、绝缘隔片、T型接头、隔离开关和断路器。
9.一种根据权利要求1的装置，其中上述用于确定上述故障位置的装置被安排根据上述衰减系数去计算任一对上述探测器之每一个的上述电磁波传输曲线。
10.一种根据权利要求1的装置，还包括一个用于指示上述故障检测的警报。
11.一种电力装置包括限定一个网络的多个互连的可辨别部件;多个互相隔开的探测器，设置每个探测器去检测在上述网络中由于在一对上述探测器之间的故障而产生的电磁波，并产生相应的输出，以及用于分析检测上述故障位置的上述检测器输出的分析装置，该分析装置包括用于存储与每个上述可辨别部件相应的衰减系数的装置。
12.一种根据权利要求11的装置，其中上述网络包括一个支持一个高电压导体的空心外壳，且上述部件是该外壳的部件。
13.一种电力装置包括限定一个网络的多个互连的可辨别的部件;多个互相隔开的探测器，设置每个探测器去检测在上述网络中由于在一对上述探测器之间的故障而产生的电磁波，并且产生相应的输出;以及用于分析检测上述故障位置的上述探测器输出的分析装置，该分析装置包括用于存储与上述网络的上述可辨别部件相应的一个图以计算上述故障的位置的装置。
14.一种根据权利要求13的装置，其中上述网络包括一个支持一个高电压导体的空心外壳，且上述部件是上述外壳的部件。
15.一种电力装置包括限定一个网络的多个互连的可辨别的部件;多个互相隔开的探测器，设置每个探测器去检测在上述网络中由于在任一对上述探测器之间的故障而产生的电磁波，并产生相应的输出;以及用于分析检测上述故障位置的探测器输出的分析装置，该分析装置包括用于确定上述故障位置的装置和用于根据其时间变化显示上述故障位置的装置。
16.一种根据权利要求15的装置，其中上述网络包括一个支持一个高电压导体的空心外壳，且上述部件是该外壳的部件。
17.一种电力装置包括限定一个网络的多个互连的可辨别部件;多个互相隔开的探测器，设置每个探测器去检测在上述网络中由于在任一对上述探测器之间的故障而产生的电磁波，并产生相应的输出;以及用于分析检测上述故障位置的上述探测器输出的分析装置，该分析装置包括用于存储在每个上述探测器之间的多个预定电磁波强度的装置，以及用于将由上述探测器检测的电磁波的强度与一个相应的上述预定电磁波强度进行比较的装置，以检测对任一对上述探测器在每个被检测的电磁波的强度和相应的一个上述预定的电磁波强度之间的任何差值。
18.一种根据权利要求17的装置，其中上述网络包括一个支持一个高电压导体的空心外壳，且上述部件是该外壳的部件。
19.一种用于电力装置的故障探测系统，该系统包括多个用于检测电磁波并产生相应输出的探测器;以及用于分析上述探测器输出的分析装置，该分析装置包括用于存储与上述系统相应的一个网络的可辨别部件的图的装置及用于存储与上述图的每个可辨别部件的相对应的衰减系数的装置，并该装置根据上述图和上述衰减系数对上述输出进行分析。
20.一种用于电力装置的故障探测系统，该系统包括多个用于检测电磁波并产生相应输出的探测器;用于对上述探测器输出进行分析的分析装置，该分析装置包括用于存储衰减系数并被设置去根据该衰减系数分析上述输出的装置，以及用于根据其时间变化显示该输出的装置。
21.一种用于电力装置的故障探测系统，该系统包括多个用于检测电磁波并产生相应输出的探测器;用于分析上述探测器输出的分析装置，上述分析装置包括用于存储多个用于上述输出预定输出图形的装置，以及将上述输出与上述预定输出图形进行比较以检测其间的任何差值的装置。
22.一种在具有多个限定一个网络的互连的可辨别部件的电力装置中探测故障的方法，该方法包括在至少两个位置检测由于在上述网络中的故障而在该网络上产生的电磁波;产生相应于上述被检测的电磁波的信号;以及对上述信号分析以确定上述故障的位置;上述分析包括根据与任一对上述检测位置之间的上述网络的每个可辨别部件相应的衰减系数确定上述故障的位置。
23.一种根据权利要求22的方法，其中上述分析还包括存储每个上述可辨别部件的衰减系数。
24.一种根据权利要求22的方法，其中上述分析还包括存储与上述网络的上述可辨别部件相应的一个图。
25.一种根据权利要求22的方法，还包括根据故障上述位置变化对其进行显示。
26.一种根据权利要求22的方法，其中上述分析还包括存储多个在每个上述检测位置之间预定的电磁波强度，将与上述信号相应的电磁波强度与一个相应的上述预定的信号强度比较，并且检测任一对上述检测位置之间的差值。
27.一种根据权利要求22的方法，其中上述分析还包括根据上述衰减系数对上述检测位置之间的上述电磁波传输曲线进行计算，且计算出上述传输曲线的交点，因而确定上述故障位置。
28.一种在具有限定一个网络的多个互连的可辨别部件的电力装置中探测故障的方法，该方法包括在至少两个检测位置检测由于在上述网络中的故障而在该网络产生的电磁波;产生与上述被检测电磁波相应的信号;分析上述信号以确定上述故障位置，上述分析包括存储与每个上述可辨别部件相应的衰减系数。
29.一种探测在具有限定一个网络的多个互连的可辨别部件电力装置中探测故障的方法，该方法包括在至少两个检测位置检测由于在上述网络中的故障而在该网络中产生的电磁波;产生与上述被检测电磁波相应的信号;分析上述信号以确定上述故障的位置，上述分析包括存储与上述网络的可辨别部件相应的一个图，以计算上述故障的位置。
30.一种在具有限定一个网络的多个互连的可辨别部件的电力装置中探测故障的方法，该方法包括在至少两个检测位置检测由于上述网络中的故障在该网络中产生的电磁波;产生与上述被检测电磁波相应的信号;以及分析上述信号以确定上述故障的位置，该分析包括根据其时间变化显示上述故障的位置。
31.一种在具有限定一个网络的多个互连的可辨别部件的电力装置中探测故障的方法，该方法包括在至少两个检测位置检测由于上述网络中的故障在该网络中产生的电磁波;产生与上述被检测电磁波相应的信号;分析上述信号确定上述故障的位置，上述分析包括根据上述衰减系数对在上述探测器之间的上述电磁波传输曲线进行计算，并计算上述传输曲线的交叉点，从而确定上述故障的位置。
全文摘要
一种具有由多个互连的部件，例如在充绝缘气体的金属外壳内的一个或多个高电压导体所构成的网络的电力装置。在网络中设置探测器检测发生故障时产生的电磁波。分析电磁波以检测故障位置。该分析可利用相应于网络每个部件的衰减系数在故障两侧的探测器之间进行推断，和/或与预定的波强进行比较。在适当的存储器中可存储一个网络图，以助于计算故障位置，且该存储器还可存储它们的衰减系数。靠适当的显示器可显示故障位置，并指示故障的时间变化。
文档编号H02H5/00GK1055066SQ9110139
公开日1991年10月2日 申请日期1991年3月8日 优先权日1990年3月9日
发明者石川敏雄, 远藤奎将, 岩浅修藏, 内海知明, 山极时生, 由川承位 申请人:株式会社日立制作所