[发明专利]局部放电超声波定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用超声波原理定位GIS设备局部放电的装置，特别适合于快速确定高压设备内局部放电的位置。

背景技术

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)具有绝缘度高、结构紧凑、占地面积小、适应性广、可靠性高的特点，在电力系统的发电厂以及高压变电站中得到了广泛的应用。尽管GIS的可靠性很高，但在制造和装配过程中，往往由于工艺等问题会使GIS内部留下一些小的缺陷，如金属微粒、绝缘气隙等，这些微小的缺陷在GIS运行过程中可能会发展成危险的放电通道，并最终引起GIS设备绝缘事故。局部放电是发生绝缘故障的重要征兆和表现形式。因此掌握设备内部存在的局部放电情况，并准确定位局部放电发生的位置，就能确保有足够的反应时间，对电力设备做有效的预测和维护。

目前，对于运行中GIS设备进行的局部放电检测技术有多种，每种技术都有其优缺点。超声波法和超高频法作为目前两种比较有效的检测方法，抗干扰能力强，灵敏度高。相比之下，超高频法适合对设备进行长期连续的监测，需要厂家在设备制造时内置传感耦合器以保证测量精度；如果在GIS外部进行现场检测，极易受到外界的各种电磁信号的干扰。超声波法设备使用简便，可以通过对设备的逐点测量进行缺陷定位，更适合在现场的带电检测。

现有的超声波局部放电检测仪(如中国专利ZL 200910084828.9所述)，一般通过超声波传感器捕捉放电过程发生的超声波信号，然后进过信号的放大、滤波、整定以及信号的峰值检测和频率检测，最后显示并存储数据。超声波局部放电检测仪提供多种测量模式，以不同的形式显示测量的数据，包括连续测量模式、脉冲测量模式和相位测量模式。连续模式下测量放大器输出信号的均方根值、峰值、50Hz信号值、100Hz信号值，通过四个值的大小，初步判断是否存在异常情况。脉冲模式下测量设定时间内放大器的输出信号。一般来讲，如果内部存在悬浮颗粒，这种模式能较为灵敏的反映出来。相位模式下测量设定时间内放大器的输出信号。这种模式需要有内部同步单元支持，或外接同步信号，以判断测量处的周期。这种模式可灵敏的反映出与电源周期有密切关系的内部缺陷，比如：电晕、局部放电。而利用超声波法定位局部放电的基本方法是通过测量局部放电产生的超声信号传播到多个不同位置的超声传感器的时延或时间差，利用空间解析几何的方法计算局部放电源的位置，实现绝缘缺陷定位。由于超声波在电力设备常用材料介质中衰减较大，其测量有效范围较小，要实现绝缘缺陷的准确定位，需对GIS进行逐点检测，现场工作量非常大。而且局部放电的现场检测需要测定人员具有较高的专业知识和丰富的现场测定经验，才能准确地对放电的发生位置及可能的故障原因进行判定。

因此，如何快速准确地确定GIS内局部放电的位置成为局部放电检测领域亟待解决的难题。

发明内容

针对现有超声波局部放电检测仪的不足，本发明要解决的技术问题是：1)现有的超声波局部放电检测仪的测定数据需要现场测定经验非常丰富的专业人员来进行分析及GIS局部放电的故障判断及定位；2)现有的超声波局部放电检测仪定位需要多个传感器，利用不同位置传感器的信号幅值差异来定位GIS局部放电位置。

本发明提供的局部放电超声波定位装置。它由超声波传感器，信号处理模块、数据分析处理模块和信号显示模块组成，它们置于同一机箱体内，机箱两侧有固定扣，可以用绑扎带方便地固定在GIS外壳上。机箱下部有一圆柱形的空腔，用于固定超声波传感器。超声波传感器的探测面突出腔体3毫米，底部偏上有一圆形限位圈，可以防止传感器从机箱脱落；顶部设有O型橡胶垫圈，当定位装置固定于GIS外壳上时，超声波传感器可以稳定并紧密地贴合在GIS外壳上。机箱顶部由一排共5个LED显示灯，与信号显示电路连接，用于显示超声波信号的强弱。

本发明提供的局部放电超声波定位装置的定位方法，具体的技术方案和步骤为：