[发明专利]GIS局部放电的声电联合检测系统和定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及局部放电检测，特别是一种GIS局部放电的声电联合检测系统和定位方法。

背景技术

局部放电检测是早期发现变电站气体绝缘开关(Gas Insulated Switchgear-以下简称为GIS)局部放电的有效手段。

常用的局部放电检测方法主要是基于电量的检测法，其在GIS局部放电检测中均有应用。耦合电容法可标定放电量大小，检测灵敏度最高，应用技术成熟，但此方法检测信号干扰源多，且不适合现场带电检测。高频电流法在现场安装方便，对某些类型的放电也有很好的检测效果，但是该方法检测频带内的干扰也很多。超高频法通过提高检测频带下限能够有效地避开现场电晕等干扰，检测灵敏度较高，并可用于定位。但因其检测频率高，对检测系统硬件的带宽及采样速率等有很高的要求。有研究者通过混频与包络检波等方法进行降频处理，实现了局部放电超高频信号低速采集与检测，但降频后因采集信号信息的丢失，不能应用于GIS局部放电的定位。超声波法能够避免电气方面的干扰，可用于精确定位，但其衰减快，有效检测范围小，在现场应用中检测工作量很大。基于超高频和超声波等信号的声电联合检测方法，可综合两类检测方法的特点，扬长避短，更好地实现GIS局部放电检测。该方法还可利用GIS局部放电所激发的超高频信号到达不同位置超高频传感器的信号幅值大小或者时差来实现局部放电的初步定位，利用超高频信号与超声信号的时差，或者超声信号之间的时差来实现局部放电的精确定位。

目前基于声电联合方法开发有很多便携式GIS局放检测系统，此类系统如果采用降频处理，因采样率低，不能用于局放定位。如果用于定位，因超高频信号要求的采样频率很高，一般采用超高速示波器作为系统硬件平台，这样受其板载存储空间的限制，连续采样的长度有限，无法获得足够多的局部放电脉冲信号用于放电的幅值相位分布图谱分析，因此不能进行放电诊断。

另一方面，根据不同的检测原理，GIS现场带电检测系统采用不同的检测量，如高频电流，超声波或者超高频信号。对这些不同量的数据采集，因其频带分布不同，检测系统对采样率的要求不同。如果要同时检测上述信号，系统需要兼容高低速不同采样率，这样增加了系统配置的复杂性。目前还没有可同时应用于声电信号检测，并可实现局部放电幅值相位分布图谱分析与局部放电源定位的局部放电检测系统的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GIS局部放电声电联合检测系统和定位方法，本系统将高速采集装置、低速采集装置集成于一体，通过局部放电脉冲信号本身作为触发源，同步触发信号的高速采集和低速采集，以实现对GIS局部放电的超高频、高频电流和超声波信号的同步电声联合检测。通过对三种信号的综合分析，可有效排除现场干扰，提高局部放电检测的准确性。通过计算所检测的局部放电超高频脉冲信号与超声波脉冲信号本身或两者之间的时差还可实现局部放电源的定位。

本发明的技术解决方案如下：

一种GIS局部放电声电联合检测系统，其特点在于该系统包括超高速数据处理模块、低速数据处理模块和控制分析模块：

所述的超高速数据处理模块包括超高频信号处理电路、高频电流处理电路，所述的超高频信号处理电路的超高频信号传感器组经超高频信号限幅器和放大器与超高速同步数据采集卡的输入端相连，所述的高频电流处理电路的高频电流传感器经高频电流信号放大器与所述的多路超高速同步数据采集卡的输入端相连；

所述的低速数据处理模块包括超声信号处理电路和工频信号处理电力，所述的超声信号处理电路的超声信号传感器组经超声信号放大器与多路低速数据采集卡的输入端相连，所述的工频信号处理电路的工频信号传感器经工频信号滤波器与所述的多路低速数据采集卡的输入端相连；

所述的多路超高速同步数据采集卡和所述的多路低速数据采集卡触发信号接口由高频屏蔽线相连接；

所述的多路超高速同步数据采集卡和所述的多路低速数据采集卡安装在同一PXI(PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展)机架中，通过机架中的数据总线连接，并通过PCI Express接口与所述的控制分析模块相连接，所述的控制分析模块对所述的多路超高速同步数据采集卡和所述的多路低速数据采集卡进行控制，并对其采集的数据进行处理分析、存储和显示

所述的超高频信号传感器的检测频带为200MHz～1500MHz，所述的高频电流传感器的检测频带为1MHz～40MHz，所述的超声信号传感器的谐振中心频率为150kHz，所述的工频信号传感器耦合局部放电试品所加的工频电压信号。