一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及电力设备带电检测的应用技术领域，具体涉及一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置及检测方法。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

GIS气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称GIS)是电网中的必要设备，其可靠性关系到电网能否安全稳定运行，而GIS内部绝缘发生故障将会对GIS稳定运行产生重大影响；而GIS内部绝缘中不可避免地存在缺陷，当GIS投入电网进行使用后，GIS内部绝缘缺陷在电场的作用下将会发生局部放电(Partial Discharge，PD)现象，而局部放电会加快GIS内绝缘劣化，严重时甚至会发生GIS绝缘击穿；GIS内部绝缘发生局部放电现象的原因主要有两方面：一方面，在GIS制造、运输和安装过程中，GIS绝缘中不可避免地出现气泡、裂缝、毛刺、杂质等缺陷；另一方面，运行中的GIS在电力系统过电压的作用下，其绝缘缺陷将会发生局部放电现象，加速绝缘老化，最终将导致GIS绝缘击穿，使整个电力系统不能正常运行甚至发生瘫痪，造成巨大的损失。

由此可以发现，局部放电不仅是绝缘内部缺陷和劣化的现象和表征，又是促使绝缘老化的重要因素，因此，有必要开展GIS运行期间的局部放电检测；而目前，GIS运行时局部放电检测是利用特高频、超声波及地电波法装置进行实时监测，存在在线监测装置长期工作稳定性差，无法进行局部放电量的定量判断，不能做出绝缘性能准确评估。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前在运GIS绝缘故障前的缺陷发展检测无有效手段问题，提供了一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置及检测方法，解决GIS运行电源侧和环境干扰问题；解决GIS带电局部放电量定量检测的问题，实现GIS运行期间的局部放电准确检测，及时发现绝缘内部缺陷和因长期发生局部放电现象造成的隐患，以保障GIS电气设备的安全稳定运行。

本发明的技术方案如下：

一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置，包括：

电流互感器，所述电流互感器用于获取GIS高压导体内的脉冲电流信号；

电脉冲局部放电检测回路，所述电脉冲局部放电检测回路的输入端与电流互感器内部的电流测量模块的接地端连接，电脉冲局部放电检测回路的输出端与信号采集模块连接；

所述脉冲电流信号通过电流测量模块的接地端进入电脉冲局部放电检测回路；所述电脉冲局部放电检测回路将指定频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的电脉冲信号输出至信号采集模块进行采集检测。

进一步地，所述电流互感器线圈的绕组间的等效电容作为电脉冲信号耦合通道，通过电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的脉冲电流信号。

进一步地，所述电流互感器线圈的一次绕组和二次绕组间的等效电容均作为电脉冲信号耦合通道，通过两个电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的两组脉冲电流信号；

所述电脉冲局部放电检测回路共两组，所述信号采集模块为信号差模比较采集模块；所述信号差模比较采集模块将两输入通道输入的电脉冲信号进行比较，将干扰信号有效排除；

两组电脉冲局部放电检测回路的输入端分别与一次绕组和二次绕组对应的电流测量模块的接地端连接，两组电脉冲局部放电检测回路的输出端分别接入信号差模比较采集模块的两个输入通道。

进一步地，所述信号差模比较采集模块对两输入通道电压差在10％以下的电脉冲信号不作记录，对两输入通道电压差在10％以上的电脉冲信号进行记录。

进一步地，所述电脉冲局部放电检测回路，包括：

选频回路，所述选频回路将电脉冲200k～1M Hz频率局放电压信号提取出来。

进一步地，所述电脉冲局部放电检测回路，还包括：

信号放大回路，所述信号放大回路采用20倍～500倍的可调节放大系数，将提取后的电脉冲信号进行放大，并将放大后的电脉冲信号输出至信号采集模块进行采集检测。

进一步地，所述电脉冲局部放电检测回路，还包括：

钳压回路，所述钳压回路将选频回路的两端电压控制在1V以上，保证电流测量模块的接地端接地可靠，同时使脉冲电流信号能够进入选频回路。

进一步地，所述电脉冲局部放电检测回路，还包括：

保护球隙，所述保护球隙的电压设置在100V，用于防止电脉冲局部放电检测回路故障。

一种GIS现场电脉冲局放带电检测方法，基于上述的一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置，包括：

步骤S1：通过电流互感器获取GIS高压导体内的脉冲电流信号；

步骤S2：将脉冲电流信号通过电流测量模块的接地端进入电脉冲局部放电检测回路；

步骤S3：通过电脉冲局部放电检测回路将指定频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的电脉冲信号输出至信号采集模块进行采集检测。

进一步地，所述步骤S1，包括：

将电流互感器线圈的一次绕组和二次绕组间的等效电容均作为电脉冲信号耦合通道，通过两个电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的两组脉冲电流信号；

所述步骤S2，包括：

两组脉冲电流信号分别通过电流测量模块的接地端进入一组电脉冲局部放电检测回路；

所述步骤S3，包括：

基于两组脉冲电流信号，分别通过对应的电脉冲局部放电检测回路将电脉冲200k～1M Hz频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的两组电脉冲信号输出至信号差模比较采集模块的两个输入通道；通过信号差模比较采集模块对两输入通道输入的电脉冲信号进行比较，将干扰信号有效排除；

信号差模比较采集模块对两输入通道电压差在10％以下的电脉冲信号不作记录，对两输入通道电压差在10％以上的电脉冲信号进行记录。

与现有的技术相比本发明的有益效果是：

1、一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置及检测方法，包括：电流互感器，所述电流互感器用于获取GIS高压导体内的脉冲电流信号；电脉冲局部放电检测回路，所述电脉冲局部放电检测回路的输入端与电流互感器内部的电流测量模块的接地端连接，电脉冲局部放电检测回路的输出端与信号采集模块连接；所述脉冲电流信号通过电流测量模块的接地端进入电脉冲局部放电检测回路；所述电脉冲局部放电检测回路将指定频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的电脉冲信号输出至信号采集模块进行采集检测；其采用电流互感器线圈的绕组间的等效电容作为电脉冲信号耦合通道，通过电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的脉冲电流信号，解决了GIS带电局放电脉冲检测面临的电脉冲耦合问题。

2、一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置及检测方法，将电流互感器线圈的一次绕组和二次绕组间的等效电容均作为电脉冲信号耦合通道，通过两个电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的两组脉冲电流信号，再分别通过单独的电脉冲局部放电检测回路将指定频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的两组电脉冲信号输出至信号差模比较采集模块，同时通过信号差模比较采集模块将两输入通道输入的电脉冲信号进行比较，将干扰信号有效排除，从而排出高压侧局放干扰。

附图说明

图1为一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

GIS的局部放电不仅是绝缘内部缺陷和劣化的现象和表征，又是促使绝缘老化的重要因素，因此，有必要开展GIS运行期间的局部放电检测；而目前，GIS运行时局部放电检测是利用特高频、超声波及地电波法装置进行实时监测，存在在线监测装置长期工作稳定性差，无法进行局部放电量的定量判断，不能做出绝缘性能准确评估。

因此，本实施例基于上述问题，提出了一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置及检测方法，解决GIS运行电源侧和环境干扰问题；解决GIS带电局部放电量定量检测的问题，实现GIS运行期间的局部放电准确检测，及时发现绝缘内部缺陷和因长期发生局部放电现象造成的隐患，以保障GIS电气设备的安全稳定运行。

请参阅图1，一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置，具体包括：

电流互感器(简称为CT)，所述电流互感器用于获取GIS高压导体内的脉冲电流信号；需要说明的是，在本实施例中，仅利用电流互感器获取脉冲电流信号，而且对电流互感器自身结构并未进行改进，因此电流互感器内部的电流测量模块测量电流幅值和相位不受增加的电脉冲局部放电检测回路影响；即可得出电流互感器在本实施例中的作用和电流互感器本身的作用(将大电流转化为小电流，进行检测等)并不相同；

优选地，所述电流互感器线圈的绕组间的等效电容作为电脉冲信号耦合通道，通过电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的脉冲电流信号；

电脉冲局部放电检测回路，所述电脉冲局部放电检测回路的输入端与电流互感器内部的电流测量模块的接地端连接，电脉冲局部放电检测回路的输出端与信号采集模块连接；

所述脉冲电流信号通过电流测量模块的接地端进入电脉冲局部放电检测回路；所述电脉冲局部放电检测回路将指定频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的电脉冲信号输出至信号采集模块进行采集检测。

在本实施例中，具体的，GIS带电局放电脉冲检测主要面临电脉冲耦合以及带电运行的高压侧局放干扰两个问题；其中电脉冲耦合的问题通过电流互感器线圈的绕组间的等效电容作为电脉冲信号耦合通道解决了；带电运行的高压侧局放干扰问题，通过如下结构设计进行解决。

在本实施例中，具体的，所述电流互感器线圈的一次绕组和二次绕组间的等效电容均作为电脉冲信号耦合通道，通过两个电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的两组脉冲电流信号；优选地，电流互感器通常具有两个及以上的二次线圈作为测量及保护，本实施例为保证信号差模比较采集模块输出的有效性，电流互感器的两个线圈选用两个保护线圈更为适宜；

所述电脉冲局部放电检测回路共两组，所述信号采集模块为信号差模比较采集模块；所述信号差模比较采集模块将两输入通道输入的电脉冲信号进行比较，将干扰信号有效排除；优选地，所述干扰信号包括：高压侧运行时电晕放电等；所述信号差模比较采集模块采用最高5M S/s采样率，采样深度最大为16MB；

两组电脉冲局部放电检测回路的输入端分别与一次绕组和二次绕组对应的电流测量模块的接地端连接，两组电脉冲局部放电检测回路的输出端分别接入信号差模比较采集模块的两个输入通道。

在本实施例中，具体的，所述信号差模比较采集模块对两输入通道电压差在10％以下的电脉冲信号不作记录，对两输入通道电压差在10％以上的电脉冲信号进行记录；即信号差模比较采集模块将单通道采样电脉冲电压幅值的10％作为阈值，两输入通道电压差在10％以下的电脉冲信号不作记录。

在本实施例中，具体的，所述电脉冲局部放电检测回路，包括：

选频回路，所述选频回路将电脉冲200k～1M Hz频率局放电压信号提取出来。

在本实施例中，具体的，所述电脉冲局部放电检测回路，还包括：

信号放大回路，所述信号放大回路采用20倍～500倍的可调节放大系数，将提取后的电脉冲信号进行放大，并将放大后的电脉冲信号输出至信号采集模块(即信号差模比较采集模块)进行采集检测。

在本实施例中，具体的，所述电脉冲局部放电检测回路，还包括：

钳压回路，所述钳压回路将选频回路的两端电压控制在1V以上，保证电流测量模块的接地端接地可靠，同时使脉冲电流信号能够进入选频回路。

在本实施例中，具体的，所述电脉冲局部放电检测回路，还包括：

保护球隙，所述保护球隙的电压设置在100V，用于防止电脉冲局部放电检测回路故障。

本实施例基于上述的一种GIS现场电脉冲局放带电检测装置，提出了一种GIS现场电脉冲局放带电检测方法，具体包括：

步骤S1：通过电流互感器获取GIS高压导体内的脉冲电流信号；

步骤S2：将脉冲电流信号通过电流测量模块的接地端进入电脉冲局部放电检测回路；

步骤S3：通过电脉冲局部放电检测回路将指定频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的电脉冲信号输出至信号采集模块进行采集检测。

在本实施例中，具体的，所述步骤S1，包括：

将电流互感器线圈的一次绕组和二次绕组间的等效电容均作为电脉冲信号耦合通道，通过两个电脉冲信号耦合通道获取GIS高压导体内的两组脉冲电流信号；

所述步骤S2，包括：

两组脉冲电流信号分别通过电流测量模块的接地端进入一组电脉冲局部放电检测回路；

所述步骤S3，包括：

基于两组脉冲电流信号，分别通过对应的电脉冲局部放电检测回路将电脉冲200k～1M Hz频率的局放电压信号提取出来，并将提取后的两组电脉冲信号输出至信号差模比较采集模块的两个输入通道；通过信号差模比较采集模块对两输入通道输入的电脉冲信号进行比较，将干扰信号有效排除；

信号差模比较采集模块对两输入通道电压差在10％以下的电脉冲信号不作记录，对两输入通道电压差在10％以上的电脉冲信号进行记录。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

提供本背景技术部分是为了大体上呈现本发明的上下文，当前所署名的发明人的工作、在本背景技术部分中所描述的程度上的工作以及本部分描述在申请时尚不构成现有技术的方面，既非明示地也非暗示地被承认是本发明的现有技术。