[發明專利]一種用于GIS中局部放電測量和VFTO測量的系統

有效

• 申請號: 201210042113.9
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102590718A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李成榕;孫崗;馬國明;陳國強;孫澤來;郭攀輝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于電氣設備在線監測系統技術領域，尤其是涉及一種用于GIS中局部放電測量和VFTO測量的系統。

背景技術

氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)具有占地面積小、綠色環保、壽命長、便于安裝維護、易于控制等優點，在我國電力系統中得到大量應用，尤其是特高壓變電站，普遍采用GIS、HGIS電氣設備。本發明中，發明人提出了一種可同時用于GIS中局部放電監測以及VFTO測量的系統。

(1)局部放電測量

GIS局部放電是指發生在GIS絕緣結構中局部區域內的放電現象，包括：自由金屬顆粒放電、懸浮電位體放電、沿面放電、絕緣件內部氣隙放電、金屬尖端放電等。

目前國內外利用局部放電產生電信號對其進行測量的系統及其缺點：

1)外殼電極法

于80年代由日本研制出來，其結構是在GIS外殼上敷設絕緣薄膜和金屬電極，外殼與金屬電極間構成一個電容，可將高頻放電信號耦合至檢測阻抗上，該阻抗上的信號可經放大最終得到GIS局部放電水平。這種方法的優點是結構簡單、較為實用，其缺點是易受外界干擾。

2)內部電極法

共有兩種內部電極法。其一是1988年由英國研制出來的，該方法是在法蘭內部加裝金屬電極，該電極與外殼構成耦合電容，以提取局部放電的脈沖信號。其二由日本于1983年研制成的，是在盆式絕緣子內靠近接地端預先埋設一個電極。其優點是抗干擾性能好、靈敏度高。缺點是內電極只能在廠家生產過程中預先埋設，結構復雜，現場安裝往往不易實現。

3)外接電流傳感器檢測法

當GIS內部產生局部放電時，接地線上有高頻電流通過，因此可利用帶有鐵淦氧等磁芯材料的羅可夫斯基線圈作為傳感器測量此高頻信號。傳感器的優點是可以在很寬的頻率范圍內保持很好的傳輸特性，缺點是地線需穿過線圈，給現場使用帶來了不便。

(2)VFTO測量

GIS中的隔離開關、接地開關和斷路器操作時，會產生幅值較高(最高可達3p.u.)、陡度很大(波頭時間可低至數ns)、頻率很高(最高可達上百MHz)的特快速瞬態過電壓(VFTO)。

目前國內外應用于GIS中的VFTO測量系統及其缺點：

1)GIS手窗式電容分壓法

該方法在GIS手窗位置預先安裝感應電極。感應電極與GIS高壓導桿之間構成一個電容，也與GIS接地外殼構成一個電容。兩個電容可以構成一個分壓系統。該方法需要預先在GIS的手窗處安裝傳感器，對于已經投運的GIS變電站而言應用存在困難。

2)套管末屏式VFTO傳感器

該方法利用了變壓器或者電抗器的出線套管中的電容屏。電容屏相當于是一個連在高壓導體與大地之間的電容。將電容屏的末屏端子解除接地，串入一個大電容后重新接地。則電容屏的電容和外接的大電容之間構成一個電容分壓器，可以實現對VFTO的測量。該方法只能測量GIS外部VFTO，不能用來測量GIS內部的VFTO，且測量頻帶低，高頻截止頻率為幾MHz。

3)盆式絕緣子預埋環式電容分壓法

該方法需要使用預埋有金屬環的盆式絕緣子。絕緣子的環氧樹脂中有預先埋置的金屬環。它與高壓導桿之間構成耦合電容，在金屬環上接大電容后，與構成一個電容分壓器，最終實現VFTO測量。該方法理論帶寬可達20MHz，但實際標定結果顯示其測量系統在2MHz附近有諧振，其高頻截止頻率只有2MHz。

綜上，現有技術的缺點是，為了進行局部放電和VFTO測量，GIS腔體上需要安裝兩套測量設備，增加了設備成本，破壞了GIS腔體內的均勻電場分布，對于已投運設備，安裝測量系統所需改造比較困難。另外現有VFTO測量系統頻帶不能滿足實際測量需要。

發明內容

針對上述背景技術中提到的現有局部放電測量系統存在的易受外界干擾、結構復雜、現場安裝困難等缺點，以及VFTO測量系統測量頻帶不足、現場安裝困難的缺點，本發明提出了一種用于GIS中局部放電測量和VFTO測量的系統。

本發明的技術方案是一種用于GIS中局部放電測量和VFTO測量的系統，其特征是該系統包括探頭、通路選擇器、局部放電檢測放大單元、VFTO二次分壓單元、信號采集處理單元和示波器；

所述探頭與通路選擇器連接；通路選擇器分別與局部放電檢測放大單元和VFTO二次分壓單元連接；局部放電檢測放大單元與信號采集處理單元連接；VFTO二次分壓單元與示波器連接。

所述探頭由伸入GIS腔體內的金屬電極、介電材料和外殼組成；