[发明专利]用于定位部分放电的设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种设备与方法，用于定位部分放电，该部分放电发生在具有细 长形状的电装置中的放电点处，并产生相应电脉冲沿该装置轴向地从该放电点 向相反方向传播。

更具体地，本发明涉及通过探测/处理部分放电来诊断电力系统(特别是高 压系统)的技术领域。

背景技术

应该注意，部分放电是指局限在电力系统的绝缘部分处的放电，并不会因 此导致该系统的即时故障，而是导致其逐渐劣化。通过部分放电的独特性质， 部分放电基本被局限在绝缘系统的缺陷的范围内。

据此，基于探测与解读部分放电的诊断方法是科研领域中最有前景和所广 泛研究的项目之一，因为处理涉及部分放电的信号使得可能探究发生放电的绝 缘系统中的缺陷的性质并在绝缘系统中定位缺陷的位置。

更具体而言，本发明涉及组成用于传输放电脉冲(也就是说，形成使脉冲 沿其传播的路径)的电线的具有细长形状的电气设备的诊断；例如，这种设备 包括用于中高压的电线、自耦变压器或GIL(气体绝缘传输线)。

在这种类型的设备中，重要的是标识可能导致电线故障的任何缺陷，诸如， 例如，在接头或终端或甚至在电线绝缘中的缺陷。这些缺陷一般是部分放电的 点；一般而言，因此，目的是通过使用与被检电缆耦合的合适传感器探测相应 的部分放电来标识这些缺陷。

已知数种用于定位沿电缆的放电点的方法。

其中一个，被称为反射(reflectometric)方法，包括在位于电缆一端的探 测站处获取信号，并测量在一个信号与来自电缆另一端的由该信号反射回来的 信号之间经历的时间段。然后根据该信号在该电缆中传播的速度计算出该信号 源与探测点之间的距离。

对于较长的电缆而言，这个方法并不是非常可靠的，因为在电缆上传播的 信号会被衰减到某个程度而会有在探测站处完全不能探测到它们的风险。

另一个方法包括在沿电缆的不同位置处将该电缆与多个传感器(至少2个， 一般3个)耦合(藉此形成多个探测站)。当传感器中的一个处的信号超出预 确定的水平时，来自不同传感器的信号可同步地获得；该获取时间窗必须要足 够长以容许通过不同传感器对传输中的同一个脉冲的测量。将同一个信号到达 每一个传感器的时间进行比较，可能定位沿电缆的信号源。

该方法相比反射方法更为准确，但是引起一些问题。

第一个问题是标识一对同源(homologous)脉冲，也就是说，可分配给同 一处部分放电的并在相反方向上传播的脉冲。

应该注意的是，在沿该设备彼此间隔开的两个不同传感器处探测到的一对 同源脉冲的存在意味着产生这些脉冲的放电所发生的点位于这两个传感器之 间。

据此，现有技术的解决方法(例如，US5070537或US6366095)教导通过 绝对时间参考，例如GPS，来同步在不同传感器处探测到的信号。

这些现有技术的设备包括：

-与该设备在第一和第二探测站处连接，且沿该设备间隔开的第一和第二传 感器，用于探测电信号；

-与该传感器相连接的处理单元，用于接收信号，还具有用于选择至少一对 信号的模块，所述信号是在第一和第二传感器中探测到的且代表一对同源脉冲 (也就是说，与同一处部分放电相关并沿该装置在相反方向上传播的脉冲)， 以及用于基于所选择出的一对同源脉冲而计算放电点与探测站之间的距离的 模块。

在现有技术的解决方法中，该计算模块处理如下信息：估算电缆中的脉冲 传播的速度、探测站之间的距离、以及所考虑的一对脉冲被探测到的时刻之间 所经过的时间。

根据所考虑的一对脉冲被探测到的时刻之间所经过的时间，推导出在一个 探测站相对于另一个探测站的方向上，放电点沿电缆所偏移的量。据此，如果 同时地探测到该对信号，其意味着放电点与两个探测站之间是等距离的。

基于这个信息以及探测站之间的距离，计算模块得到放电点与探测站之间 的距离。

然而，这些系统具有两个缺点。

第一个缺点应归于难以可靠地标识要检查的部分放电。也就是说，在足够 短的时间段(与所估计的在设备中的脉冲传播速度以及传感器之间的距离相兼 容)内由相应的传感器探测到两个信号这样的事实并不能保证这些信号来自部 分放电，特别是来自同一处部分放电。