[实用新型]基于柔性压电薄膜材料监测GIS局部放电位置的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力监测领域，具体地，涉及一种基于柔性压电薄膜材料监测GIS局部放电位置的系统。

背景技术

随着GIS在电力系统中的大量应用，近几年公司新建的变电站几乎全是GIS设备。

当GIS内部产生局部放电的时候，放电过程中产生的高温，使气体分子发生剧烈的热运动，并通过相邻气体媒质一直传播下去，形成声波，由于放电的时间非常短，因此产生的声波频谱很宽，可以从几十赫兹至几兆赫兹。这表明GIS内部放电时会产生冲击振动及声音，因此可以通过在腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。

如图1所示当内部发生放电时，声波与结构双向耦合，声压信号作为激励源垂直作用在GIS壳体、盆式绝缘子的内表面及导电金属杆的外表面引起结构的振动，同时振动又会对内声场产生反作用，其相互作用的效果引起铝合金金属圆柱桶在气体中的振动。因此，通过测量铝合金金属圆柱体的振动，可以监测到GIS内部发生的放电。

耐压试验作为GIS交接试验的重要步骤，为确保设备正常投运具有非常重要的意义。但交接试验耐压过程中，经常出现GIS击穿或闪络的情况，现在一般采用人耳去听的办法来确定是哪一个间隔发生击穿。由于耐压时间短，并且GIS击穿后声音在金属筒壁中传播，很难准确的判断具体是哪个位置发生放电。

GIS闪络击穿定位技术的研究，国内外做过许多的基础研究工作。多数是采用多通道超声传感器进行监测，或采用超高频局放仪进行监测。

而多通道超声传感器进行监测，采用监测点受到仪器通道数目的限制，最多为12-16通道。而且信号有衰减，最大距离也就20米。对于间隔多，母线距离较长的GIS，远远不能满足现场的要求。而采用分解物测试，由于击穿后SF6的分解产物的产生需要一段时间，不能立即测试，并且逐个气室去测量，也不适合现场要求。

近几年，国内外一些电力科研机构正在开发研究更为有效、便捷的适用于GIS缺陷定位的技术和设备。主要的研究方法有以下几种：超声波检测法、特高频检测法、分解气检测法，各类检测技术的特点如表1所示。

表1、GIS局部放电故障定位技术研究方法：

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于柔性压电薄膜材料监测GIS局部放电位置的系统，以实现快速准确的找到放电位置的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于柔性压电薄膜材料监测GIS局部放电位置的系统，包括紧贴在GIS外壁上的声发射传感器、信号检测电路、信号处理电路、电源管理电路及报警电路，所述声发射传感器信号经信号检测电路传递给信号处理电路，所述电源管理电路提供直流电源，所述报警电路与信号处理电路电连接；

所述信号检测电路包括电荷变换单元、预放大单元、滤波单元、后置放大单元和有效值转换单元；所述电荷变换单元、预放大单元、滤波单元、后置放大单元和有效值转换单元依次串联。

进一步的，所述声发射传感器采用PVDF压电薄膜材料。

进一步的，所述电荷变换单元，包括运放器U8、电阻R8、电容C8、电阻R18、电容C7和电阻R6，所述电阻R8、电容C8和电阻R18串联在运放器U8的反相输入端，所述电阻R6一端连接到a节点上，电阻R6的另一端与运放器U8的输出端连接，所述电容C7一端连接到b节点上，该电容C7的另一端与运放器U8的输出端连接。

进一步的，所述预放大单元包括运放器U7、电阻R26、电阻R7和可调电阻R29，所述电阻R26串联在运放器U7的反相输入端，所述电阻R7一端与运放器U7的反相输入端连接，该电阻R7的另一端与运放器U7的输出端连接，所述可调电阻R29为失调电压补偿变阻器，该可调电阻R29的两个固定端与运放器U7的两个电位调节端连接，该可调电阻R29的可调端与运放器U7的正相电压端连接。

进一步的，所述滤波单元采用高通滤波电路和低通滤波电路叠加的电路，所述高通滤波电路包括运放器U6B、电容C41、电容C42和电阻R21，所述电容C41和电容C42串联在运放器U6B的同相输入端，所述电阻R21串联在运放器U6B的反相输入端和运放器U6B的输出端之间；

所述低通滤波电路包括运放器U6A、电容C39、电容C37、电容C40和电阻R5，所述电容C39和电容C37串联在运放器U6A的同相输入端和运放器U6A的输出端之间，所述电容C40与运放器U6A的输出端串联，所述电阻R5串联在运放器U6A的反相输入端和运放器U6A的输出端之间。