[发明专利]一种局部放电超高频检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及三相共筒式气体绝缘开关设备（GIS）技术领域，具体地，涉及一种局部放电超高频检测系统及方法。

背景技术

气体绝缘开关设备（Gas lnsulated Switchgear，简称GIS）是特高压电网中的重要组成设备之一，它将一座变电站中的断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器、隔离开关、接地开关、母线、电缆终端、进出线套管等优化设计后分别装在各自密封间中最后集中组装在一个充以SF6作为绝缘介质的整体外壳中。

GIS内部影响绝缘介质性能的缺陷主要有:严重的安装错误、导体之间接触不良、高压导体突出物、固定微粒、绝缘子缺陷、蒸气等。对GIS缺陷检测的主要方法为超高频法，GIS的电场强度为几十甚至几百kV/cm，在局部放电发生瞬间的du/dt很大。因此，GIS局部放电的一个显著特点是电流脉冲上升时间及持续时间仅为纳秒级，等值频率在超高频（Ultra High Frequency-UHF）范围（300MHz～3GHz），而且会激发出电磁波。由于GIS的同轴结构，电磁波不仅可以在GIS内部传播，而且可以透过盆式绝缘等非金属部件泄漏到GIS外面。超高频法的基本原理就是使用UHF天线来检测GIS局部放电产生的电磁波。它最主要的优点是灵敏度高，抗干扰能力强，并能够根据电磁波从放电源到不同传感器的时间差对放电源进行定位。它对传感器的设计、阻抗匹配、放大器的带宽和噪声抑制要求很高，同时要求有多通道宽带数据采集系统。

GIS的发展趋于三相共筒化、复合化和智能化，由于实现了小型化，可在工厂内进行整机装配和试验合格后以间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装工期，同时可靠性又得到了提高。三相共筒式GIS在内部结构，电场分布等方面与共轴式GIS有着明显的不同，现有技术研究主要集在共轴式GIS，但对于三相共筒式超高压GIS局部放电检测模式识别的研究较少。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在可靠性低、错判率高和适用范围小等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种局部放电超高频检测系统，以实现可靠性高、错判率低和适用范围广的优点。

本发明的第二目的在于，提出一种局部放电超高频检测方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种局部放电超高频检测系统，包括上下配合安装的高压套管和盘式绝缘子，安装在所述盘式绝缘子一侧的传感器，安装在所述盘式绝缘子另一侧的充放气装置，依次连接在所述高压套管和盘式绝缘子与传感器之间的水电阻、高压试验变压器、变压器和局部放电检测仪，以及连接在所述高压套管和水电阻的公共端与地之间的分压器。

进一步地，以上所述的局部放电超高频检测系统，还包括与所述局部放电检测仪连接的监测显示装置；

所述监测显示装置，用于对三相共筒式GIS局部放电参数设置、参数列表显示、数据分析、报警、缺陷类型模式识别、数据保存及历史查询进行显示。

进一步地，所述监测显示装置包括数据分析模块和模式识别模块，其中；

所述数据分析模块，基于相位分析模式提取三相共筒式GIS局部放电信号特征量；所述三相共筒式GIS局部放电信号特征量，包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、放电因数Q、相互关系数Cc和局部峰值数Pe，并在数据分析界面显示分析结果；

所述模式识别模块，是利用基于簇思想的K近邻分类法法对GIS绝缘缺陷类型进行模式识别；在模式识别模块中采取的是特征参数法，通过提取特征参数来判断缺陷；所述特征参数，包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、放电因数Q、相互关系数Cc和局部峰值Pe。

进一步地，所述局部放电仪，包括依次连接在所述变压器与传感器之间的存储模块、信号处理模块、数据采集模块和高频放大模块，以及与所述信号处理模块连接的通信模块。

进一步地，所述分压器，包括串联在所述高压套管和水电阻的公共端与地之间的第一电容和第二电容。

同时，本发明采用的另一技术方案是：一种与以上所述的局部放电超高频检测系统相匹配的局部放电超高频检测方法，包括以下步骤：

步骤1：检查高压电源能够正常工作、且在使用前处于关闭状态，并检查局部放电超高频检测系统完好无损、且在检测前已可靠接地；

步骤2：将待检测绝缘缺陷模型放置到局部放电超高频检测系统内部，密封装配后，对充放气装置进行充气处理，对局部放电超高频检测系统接线；

步骤3：对局部放电检测仪进行标定，视在局部放电量为5pC或50pC；通过监测显示装置设置局部放电检测仪的参数；