CN111948719B - Gis内部异物诊断装置和诊断方法 - Google Patents

Abstract

一种GIS内部异物诊断装置，包括冲击电压发生器、高压控制器、主控制器、检测装置，主控制器通过GIS的断路控制器控制断路器作出合闸动作，利用断路器合闸动作引起GIS的壳体的机械振动，以带动位于GIS的壳体内的异物弹起或跳动，此时在异物运动的过程中，主控制器通过高压控制器控制冲击电压发生器对GIS的壳体施加瞬间高压，使得GIS的壳体内部的导电部件与壳体侧壁之间形成高压场强，异物的跳起形成了壳体内导电部件与大地之间的短路，形成击穿电压，检测装置采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，根据瞬间电流值及瞬间电压值的大小就可判断出GIS的壳体内是否存在异物。本发明还提供一种GIS内部异物诊断方法。

Description

GIS内部异物诊断装置和诊断方法

技术领域

本发明涉及电气设备试验技术领域，尤其涉及一种GIS内部异物诊断装置和诊断方法。

背景技术

气体绝缘全封闭式组合电器(Gas-insulated metal-enclosed switchgear，GIS)是目前电力***中最重要的设备之一，其运行可靠性直接关系到电网***的安全稳定。通常GIS在工厂中制造、试验之后，是以运输单元的方式运往安装工地的。设备在运输、储存和安装中可能发生的问题有零部件松动、脱落，电极表面刮伤或安装错位引起的电极表面缺陷，导电微粒进入或工具遗忘在装置内等。在各类缺陷中，GIS设备内部存有遗留物是一种常见缺陷，由于现场组装，内部遗留物可能为自由金属微粒等尺寸很小的物体，也可能为螺栓、扳手等较大物体，此类遗留物如不能及时发现，则会在设备运行过程中引发故障。

目前对自由金属微粒等微小遗留物多采用现场耐压及局部放电检测等电学方法进行，特别是利用自由金属微粒在电场作用下起跳时能产生超声波信号的特点，利用超声波传感器对其进行检测。但现场运行经验发现，GIS内部异物的起跳主要是由于静电力作用导致，而当GIS内部异物在运行电压下无法起跳时，则常规的超声局放对其无法有效发现，而耐压试验对此也不敏感，此时难以发现异物的存在。

发明内容

有必要提供一种GIS内部异物诊断装置。

还有必要提供一种GIS内部异物诊断方法。

一种GIS内部异物诊断装置，包括冲击电压发生器、高压控制器、主控制器、检测装置，主控制器与高压控制器及检测装置电性连接，高压控制器与冲击电压发生器电性连接，冲击电压发生器、检测装置还用于与GIS的导电部件电性连接；

主控制器还用于与GIS的断路控制器电性连接，主控制器输送第一控制信号给GIS的断路控制器，以使GIS的断路控制器控制GIS的断路器作出合闸动作而使GIS的壳体产生机械振动；主控制器还用于在输送第一控制信号后，在预定时间段后输送第二控制信号给高压控制器；高压控制器根据第二控制信号控制冲击电压发生器工作；冲击电压发生器响应高压控制器的控制，在机械振动的GIS的壳体上施加瞬间高压，以使得GIS的壳体内部的导电部件与壳体侧壁之间形成高压场强；检测装置用于在主控制器的控制下采集与其电性连接的GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，并将采集的瞬间电流值及瞬间电压值提供给检测人员，以使检测人员根据瞬间电流值及瞬间电压值来判断GIS的壳体内是否存在异物。

优选的，GIS内部异物诊断装置还包括显示装置，显示装置与检测装置电性连接，检测装置将采集的瞬间电流值及瞬间电压值输送给显示装置，显示装置将检测装置输送的瞬间电流值及瞬间电压值显示，以供检测人员观看。

优选的，主控制器包括启动信号产生模块、控制信号产生模块、延时模块，信号源与控制信号产生模块串联，延时模块与高压控制器串联，延时模块还用于与断路控制器并联；启动信号产生模块响应操作人员的启动操作，输出启动信号给控制信号产生模块；控制信号产生模块响应启动信号，以输出第一控制信号给GIS的断路控制器及延时模块，延时模块延时预设时间段后，将接收的第一控制信号作为第二控制信号提供给高压控制器。

一种GIS内部异物诊断方法，包括以下步骤：

控制GIS的断路器作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动；

使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压；

采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，根据采集的瞬间电流值及瞬间电压值的大小来判断GIS的壳体内是否存在异物。

优选的，“控制GIS的断路器作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动”的步骤具体为：

向GIS的断路控制器发出第一控制信号，断路控制器响应第一控制信号，控制断路器开始作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动。

优选的，还包括以下步骤：向GIS的断路控制器发出第一控制信号后，延时预定时间段后，向高压控制器发出第二控制信号；

“使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压”的步骤具体为：高压控制器响应第二控制信号，控制冲击电压发生器给产生机械振动的GIS的壳体施加高压。

本发明提供给的GIS内部异物诊断装置和诊断方法中，利用断路器合闸动作引起GIS的壳体的机械振动，以带动位于GIS的壳体的最底部的异物弹起或跳动，此时在异物运动的过程中，利用冲击电压发生器对GIS的壳体施加瞬间高压，使得GIS的壳体内部的导电部件与壳体侧壁之间形成高压场强，异物的跳起形成了壳体内导电部件与大地之间的短路，形成击穿电压，此时采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，根据采集的瞬间电流值及瞬间电压值的大小来准确判断GIS的壳体内是否存在异物。

附图说明

图1为本发明的GIS内部异物诊断装置的功能模块示意图。

图2为图1中主控制器的功能模块示意图。

图中：GIS内部异物诊断装置10、冲击电压发生器20、高压控制器30、主控制器40、启动信号产生模块41、控制信号产生模块42、延时模块43、检测装置50、GIS 60、导电部件61、断路控制器62、断路器63、壳体64、显示装置70、过渡套管80、异物90。

具体实施方式

本发明提供的技术方案是将机械力和电力相结合，利用易于引起GIS的壳体内异物弹起或跳动的机械力，先促使异物位置发生变化，再利用运动的异物引起GIS腔体内部电场的击穿，来判断GIS内部是否存在异物。以下对本发明的技术方案进行详细描：

参见图1至图2，本发明实施例提供的GIS内部异物诊断装置10包括冲击电压发生器20、高压控制器30、主控制器40、检测装置50，主控制器40与高压控制器30及检测装置50电性连接，高压控制器30与冲击电压发生器20电性连接，冲击电压发生器20、检测装置50还用于与GIS 60的导电部件61电性连接。

主控制器40还用于与GIS的断路控制器62电性连接，主控制器40输送第一控制信号给GIS的断路控制器62，以使GIS的断路控制器62控制GIS的断路器63作出合闸动作，而使GIS的壳体64产生机械振动，主控制器40还用于在输送第一控制信号后，在预定时间段后输送第二控制信号给高压控制器30；高压控制器30根据第二控制信号控制冲击电压发生器20工作；冲击电压发生器20响应高压控制器30的控制，在机械振动的GIS的壳体64上施加瞬间高压，以使得GIS的壳体64内部的导电部件61与壳体64的侧壁之间形成高压场强；检测装置50用于在主控制器40的控制下采集与其电性连接的GIS内的导电部件61的瞬间电流值及瞬间电压值，并将采集的瞬间电流值及瞬间电压值提供给检测人员，以使检测人员根据瞬间电流值及瞬间电压值来判断GIS的壳体64内是否存在异物90。其中，断路器的触头合闸动作是一个机械动作，机械动作的灵敏度为毫秒级别，即10^-3数量级，而冲击电压的灵敏度为微秒级别，即10^-6数量级，故异物处于起跳的状态中，施加瞬间冲击电压能够使异物因位置变化，异物的位置变化形成壳体内电场畸变，当达到击穿阈值时，形成放电通道。

进一步的，GIS内部异物诊断装置10还包括显示装置70，显示装置70与检测装置50电性连接，检测装置50将采集的瞬间电流值及瞬间电压值输送给显示装置70，显示装置70将检测装置50输送的瞬间电流值及瞬间电压值显示，以供检测人员观看，检测人员根据标准参考值及显示的瞬间电流值及瞬间电压值就能判断出GIS的壳体64内部是否存在异物；过渡套管80套设在冲击电压发生器20与GIS的壳体64之间的线路上。在其他实施方式中，检测装置将采集的瞬间电流值及瞬间电压值与预存的基准电流值、基准电压值进行比较，在比较出瞬间电流值大于基准电流值、瞬间电压值小于基准电压值时，产生异物报警信息，例如报警信息为报警声音信号，根据报警声音信号发出报警声以提示GIS的壳体内存在异物，或者报警信息为文字信息，将报警信息提供给显示装置显示。

进一步的，主控制器40包括启动信号产生模块41、控制信号产生模块42、延时模块43，启动信号产生模块41与控制信号产生模块42串联，延时模块43与高压控制器30串联，延时模块43还用于与断路控制器62并联；启动信号产生模块41响应操作人员的启动操作，输出启动信号给控制信号产生模块42；控制信号产生模块42响应启动信号，以输出第一控制信号给GIS的断路控制器62及延时模块43，延时模块43延时预设时间段后，将接收的第一控制信号作为第二控制信号提供给高压控制器30。预设时间段的长度根据机械动作的灵敏度来确定。

进一步的，本发明还提供一种GIS内部异物诊断方法，包括以下步骤：

步骤S100，控制GIS的断路器作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动。步骤S100具体为：向GIS的断路控制器发出第一控制信号，断路控制器响应第一控制信号，控制断路器开始作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动。

步骤S300，使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压；

步骤S500，采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，根据采集的瞬间电流值及瞬间电压值的大小来判断GIS的壳体内是否存在异物。例如，将采集的瞬间电流值及瞬间电压值与预存的基准电流值、基准电压值进行比较，在比较出瞬间电流值大于基准电流值、瞬间电压值小于基准电压值时，产生异物报警信息，例如报警信息为报警声音信号，根据报警声音信号发出报警声以提示GIS的壳体内存在异物，或者报警信息为文字信息，将报警信息提供给显示装置显示。

进一步的，上述GIS内部异物诊断方法还包括以下步骤S400：向GIS的断路控制器发出第一控制信号后，延时预定时间段后，向高压控制器发出第二控制信号；步骤S300具体为：高压控制器响应第二控制信号，控制冲击电压发生器给产生机械振动的GIS的壳体施加高压。

本发明提供给的GIS内部异物诊断装置和诊断方法中，利用断路器合闸动作引起GIS的壳体的机械振动，以带动位于GIS的壳体的最底部的异物弹起或跳动，此时在异物运动的过程中，利用冲击电压发生器对GIS的壳体施加瞬间高压，使得GIS的壳体内部的导电部件与壳体侧壁之间形成高压场强，异物的跳起形成了壳体内导电部件与大地之间的短路，形成击穿电压，此时采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，根据采集的瞬间电流值及瞬间电压值的大小来准确判断GIS的壳体内是否存在异物。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种GIS内部异物诊断装置，其特征在于，包括冲击电压发生器、高压控制器、主控制器、检测装置，主控制器与高压控制器及检测装置电性连接，高压控制器与冲击电压发生器电性连接，冲击电压发生器、检测装置还用于与GIS的导电部件电性连接；

主控制器还用于与GIS的断路控制器电性连接，主控制器输送第一控制信号给GIS的断路控制器，以使GIS的断路控制器控制GIS的断路器作出合闸动作而使GIS的壳体产生机械振动；主控制器还用于在输送第一控制信号后，在预定时间段后输送第二控制信号给高压控制器；高压控制器根据第二控制信号控制冲击电压发生器工作；冲击电压发生器响应高压控制器的控制，在机械振动的GIS的壳体上施加瞬间高压，以使得GIS的壳体内部的导电部件与壳体侧壁之间形成高压场强；检测装置用于在主控制器的控制下采集与其电性连接的GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，并将采集的瞬间电流值及瞬间电压值提供给检测人员，以使检测人员根据瞬间电流值及瞬间电压值来判断GIS的壳体内是否存在异物；GIS内部异物诊断装置还包括显示装置，显示装置与检测装置电性连接，检测装置将采集的瞬间电流值及瞬间电压值输送给显示装置，显示装置将检测装置输送的瞬间电流值及瞬间电压值显示，以供检测人员观看；主控制器包括启动信号产生模块、控制信号产生模块、延时模块，信号源与控制信号产生模块串联，延时模块与高压控制器串联，延时模块还用于与断路控制器并联；启动信号产生模块响应操作人员的启动操作，输出启动信号给控制信号产生模块；控制信号产生模块响应启动信号，以输出第一控制信号给GIS的断路控制器及延时模块，延时模块延时预设时间段后，将接收的第一控制信号作为第二控制信号提供给高压控制器。

2.一种基于权利要求1所述的GIS内部异物诊断装置的GIS内部异物诊断方法，包括以下步骤：

控制GIS的断路器作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动；

使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压；

采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值，根据采集的瞬间电流值及瞬间电压值的大小来判断GIS的壳体内是否存在异物。

3.如权利要求2所述的GIS内部异物诊断方法，其特征在于：

“控制GIS的断路器作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动”的步骤具体为：

向GIS的断路控制器发出第一控制信号，断路控制器响应第一控制信号，控制断路器开始作出合闸动作，以使GIS的壳体产生机械振动。

4.如权利要求2所述的GIS内部异物诊断方法，其特征在于，还包括以下步骤：向GIS的断路控制器发出第一控制信号后，延时预定时间段后，向高压控制器发出第二控制信号；

“使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压”的步骤具体为：高压控制器响应第二控制信号，控制冲击电压发生器给产生机械振动的GIS的壳体施加高压。