CN107942207A - Gis断路器气室局部放电故障检测及类型判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS断路器气室局部放电故障检测及类型判断方法，解决了现有装置存在的GIS断路器气室局部放电故障检测不及时和放电类型判断不准确的问题。通过数据分析仪（4）测得GIS断路器被测气室的局部放电检测图谱；对图谱在连续检测模式下、在相位检测模式下、在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下进行分析，得出：悬浮放电类型、自由金属颗粒放电类型和金属尖端放电类型。弥补了GIS设备局部放电在线监测传感器存在的不足，提高了GIS设备内部局部放电的检测水平，保障了电力***的安全可靠运行。
Description
技术领域
本发明属于高压电器领域，特别涉及一种特高压或超高压GIS断路器的气室局部放电故障检测和类型判断方法。
背景技术
与传统的敞开式高压电气设备相比，GIS具有占地面积小、可靠性高、使用周期长、维护工作量少等优点，在电力***中被广泛应用。GIS中包含有断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、母线等装置，SF6气体以其优异的绝缘特性和灭弧性能被广泛地应用于GIS设备中。在GIS设备中一般设置有多个气室，各气室通过绝缘盆子隔离。GIS设备在设计、制造、运输、安装及检修等过程中会产生各种潜伏性的绝缘缺陷，这些缺陷会逐步发展成为致使设备绝缘能力完全丧失的突发性绝缘击穿故障。局部放电是GIS设备绝缘劣化的主要表现形式，不同放电类型所反映的绝缘劣化机理是不同的，而且不同放电类型对GIS设备绝缘造成的损害程度也不同。针对GIS设备内部三种局部放电类型有：（1）悬浮电位放电：属松动部件的悬浮电位放电，非移动金属颗粒和设备部件之间的放电；（2）自由金属颗粒放电：属金属颗粒和金属颗粒间的局部放电，金属颗粒和金属部件间的局部放电；（3）金属尖端放电：属金属部件表面加工毛刺，壳体内部金属异物的局部放电。近年来，现场GIS设备也装设了一些局部放电在线检测传感器，但是由于传感器性能不佳，传感器配置不合理，常常导致传感器检测失效，漏检和漏报问题严重，影响到了GIS设备内部局部放电的检测的正常有序进行。
发明内容
本发明提供了一种GIS断路器气室局部放电故障检测及类型判断方法，解决了现有装置存在的GIS断路器气室局部放电故障检测不及时和放电类型判断不准确的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种GIS断路器气室局部放电故障检测及类型判断方法，其特征在于以下步骤：
第一步、将数据分析仪与信号放大器连接在一起，信号放大器通过一根信号线连接超声波传感器，信号放大器通过另一根信号线连接特高频传感器；将超声波传感器放置在被测气室的支撑金属构架上，将特高频传感器对准被测气室周围的外侧空间，对被测气室周围环境进行检测，数据分析仪将检测到的外部干扰信号予以记录；
第二步、将特高频传感器安装在被测气室的绝缘盆子的外露侧面上，将超声波传感器放置在被测气室的外侧壁上；通过数据分析仪测取得到GIS断路器被测气室的局部放电检测图谱；
第三步、根据GIS断路器被测气室的局部放电检测图谱，即可判断出GIS断路器被测气室是否存在局部放电现象，若无放电现象，则放电故障检测工作结束；若有放电现象，则进行以下波形特性分析；
A、将数据分析仪设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值均较大，存在50Hz频率波形成分和100Hz频率波形成分，并且100Hz频率波形成分大于50Hz频率波形成分；
将数据分析仪设置在相位检测模式：若放电波形信号具有相位聚集效应，在一个工频周期内表现为两簇，即具有“双峰”特征；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号在工频相位的正、负半周出现，且具有对称性，放电信号幅值很大，且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数少，放电重复率较低，具有“内八字”或“外八字”分布特征；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为悬浮放电类型；
B、将数据分析仪设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值较大，但50Hz频率波形成分及100Hz频率波形成分不明显；
将数据分析仪设置在相位检测模式：若放电波形信号没有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内类似均匀分布；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号极性效应不明显，任意相位上均有分布，放电次数少，放电信号幅值无明显规律，放电信号时间间隔不稳定，若提高电压等级放电信号波形幅值增大，但放电间隔降低；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为自由金属颗粒放电类型；
C、将数据分析仪设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值较大，存在明显的50Hz频率波形成分及100Hz频率波形成分，且50Hz频率波形成分大于100Hz频率波形成分；
将数据分析仪（4）设置在相位检测模式：放电波形信号具有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内表现为一簇，即具有“单峰”特征；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周或正半周出现，放电信号波形强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为金属尖端放电类型。
本发明的检测***结构简单并且实施方便，针对所提出的判断方法能快速的找出GIS断路器气室在设计、制造、运输、安装及检修等过程中会产生各种潜伏性的绝缘缺陷，根据不同放电图谱分析不同放电类型，从而判断GIS断路器气室的缺陷情况，同时 还可以应用于其它气室的局部放电故障类型判断；弥补了GIS设备局部放电在线监测传感器存在的不足，提高了GIS设备内部局部放电的检测水平，保障了电力***的安全可靠运行。
附图说明
图1是本发明实施方式GIS断路器气室局部放电故障类型检测与判断方法整体结构示意图；
图2本发明实施方式中被测GIS断路器气室背景环境测试原理结构图；
图3悬浮放电类型检测图谱；
图4自由金属颗粒放电检测图谱；
图5金属尖端放电检测图谱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种GIS断路器气室局部放电故障检测及类型判断方法，其特征在于以下步骤：
第一步、将数据分析仪4与信号放大器3连接在一起，信号放大器3通过一根信号线连接超声波传感器1，信号放大器3通过另一根信号线连接特高频传感器2；将超声波传感器1放置在被测气室的支撑金属构架8上，将特高频传感器2对准被测气室周围的外侧空间，对被测气室周围环境进行检测，数据分析仪4将检测到的外部干扰信号予以记录；
第二步、将特高频传感器2安装在被测气室的绝缘盆子的外露侧面上，将超声波传感器1放置在被测气室的外侧壁上；通过数据分析仪4测取得到GIS断路器被测气室的局部放电检测图谱；
第三步、根据GIS断路器被测气室的局部放电检测图谱，即可判断出GIS断路器被测气室是否存在局部放电现象，若无放电现象，则放电故障检测工作结束；若有放电现象，则进行以下波形特性分析；
A、将数据分析仪4设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值均较大，存在50Hz频率波形成分和100Hz频率波形成分，并且100Hz频率波形成分大于50Hz频率波形成分；
将数据分析仪4设置在相位检测模式：若放电波形信号具有相位聚集效应，在一个工频周期内表现为两簇，即具有“双峰”特征；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号在工频相位的正、负半周出现，且具有对称性，放电信号幅值很大，且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数少，放电重复率较低，具有“内八字”或“外八字”分布特征；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为悬浮放电类型；
B、将数据分析仪4设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值较大，但50Hz频率波形成分及100Hz频率波形成分不明显；
将数据分析仪4设置在相位检测模式：若放电波形信号没有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内类似均匀分布；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号极性效应不明显，任意相位上均有分布，放电次数少，放电信号幅值无明显规律，放电信号时间间隔不稳定，若提高电压等级放电信号波形幅值增大，但放电间隔降低；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为自由金属颗粒放电类型；
C、将数据分析仪4设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值较大，存在明显的50Hz频率波形成分及100Hz频率波形成分，且50Hz频率波形成分大于100Hz频率波形成分；
将数据分析仪（4）设置在相位检测模式：放电波形信号具有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内表现为一簇，即具有“单峰”特征；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周或正半周出现，放电信号波形强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为金属尖端放电类型。
通过超声波传感器1和特高频传感器2测得GIS断路器气室内部局部放电信号，利用信号放大器3放大被测检测信号，采用数据分析仪4对局放信号的幅值、形状及周期特点进行分析，可实现被测GIS断路器气室内部局部放电类型的判断；如果有异常信号，需要判断不同的放电类型，具体判断方法如下：
（1）在连续检测模式下：其信号有效值、周期峰值较大，存在明显的50Hz频率成分及100Hz频率成分，且100Hz频率成分大于50Hz频率成分；相位检测模式下：其信号具有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内表现为两簇，即具有“双峰”特征；（统计信号相位）PRPD/（脉冲序列）PRPS图谱下：在工频相位的正、负半周出现，且具有一定对称性，放电信号幅值很大且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数少，放电重复率较低，具有“内八字”或“外八字”分布特征，则判断为悬浮放电类型，详见图3所示；
（2）在连续检测模式下：其信号有效值、周期峰值较大，但50Hz频率成分及100Hz频率成分不明显；相位检测模式下：其信号没有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内类似均匀分布；（统计信号相位）PRPD/（脉冲序列）图谱下：放电信号极性效应不明显，任意相位上均有分布，放电次数少，放电信号幅值无明显规律，放电信号时间间隔不稳定。提高电压等级放电信号幅值增大但放电间隔降低，则判断为自由金属颗粒放电类型，详见图4所示；
（3）在连续检测模式下：其信号有效值、周期峰值较大，存在明显的50Hz频率成分及100Hz频率成分，且50Hz频率成分大于100Hz频率成分；相位检测模式下，其信号具有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内表现为一簇，即具有“单峰”特征；（统计信号相位）PRPD/（脉冲序列）图谱下：放电信号的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周或正半周出现，放电信号强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多，则判断为金属尖端放电类型，详见图5所示；
在检测完成后，通过数据分析仪对检测信号的相应检测模式下的谱图进行保存，以便进行下一步数据分析。
Claims (1)
1.一种GIS断路器气室局部放电故障检测及类型判断方法，其特征在于以下步骤：
第一步、将数据分析仪（4）与信号放大器（3）连接在一起，信号放大器（3）通过一根信号线连接超声波传感器（1），信号放大器（3）通过另一根信号线连接特高频传感器（2）；将超声波传感器（1）放置在被测气室的支撑金属构架（8）上，将特高频传感器（2）对准被测气室周围的外侧空间，对被测气室周围环境进行检测，数据分析仪（4）将检测到的外部干扰信号予以记录；
第二步、将特高频传感器（2）安装在被测气室的绝缘盆子的外露侧面上，将超声波传感器（1）放置在被测气室的外侧壁上；通过数据分析仪（4）测取得到GIS断路器被测气室的局部放电检测图谱；
第三步、根据GIS断路器被测气室的局部放电检测图谱，即可判断出GIS断路器被测气室是否存在局部放电现象，若无放电现象，则放电故障检测工作结束；若有放电现象，则进行以下波形特性分析；
A、将数据分析仪（4）设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值均较大，存在50Hz频率波形成分和100Hz频率波形成分，并且100Hz频率波形成分大于50Hz频率波形成分；
将数据分析仪（4）设置在相位检测模式：若放电波形信号具有相位聚集效应，在一个工频周期内表现为两簇，即具有“双峰”特征；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号在工频相位的正、负半周出现，且具有对称性，放电信号幅值很大，且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数少，放电重复率较低，具有“内八字”或“外八字”分布特征；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为悬浮放电类型；
B、将数据分析仪（4）设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值较大，但50Hz频率波形成分及100Hz频率波形成分不明显；
将数据分析仪（4）设置在相位检测模式：若放电波形信号没有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内类似均匀分布；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号极性效应不明显，任意相位上均有分布，放电次数少，放电信号幅值无明显规律，放电信号时间间隔不稳定，若提高电压等级放电信号波形幅值增大，但放电间隔降低；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为自由金属颗粒放电类型；
C、将数据分析仪（4）设置在连续检测模式：若放电波形信号的有效值和周期峰值较大，存在明显的50Hz频率波形成分及100Hz频率波形成分，且50Hz频率波形成分大于100Hz频率波形成分；
将数据分析仪（4）设置在相位检测模式：放电波形信号具有明显的相位聚集效应，在一个工频周期内表现为一簇，即具有“单峰”特征；
在统计信号相位（PRPD）/脉冲序列（PRPS）图谱下：放电波形信号的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周或正半周出现，放电信号波形强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多；
满足这些条件，GIS断路器被测气室的局部放电为金属尖端放电类型。
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