[發明專利]一種適用于氣體絕緣設備內部故障弧光探測和定位的方法

有效

• 申請號: 202010977271.8
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112327107B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 何金;曹夢;朱旭亮;陳榮;邢向上;宋曉博;郗曉光;張弛;張黎明;任明
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種適用于氣體絕緣設備內部故障弧光探測和定位的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、構建三維平面光電探測陣列，該三維平面光電探測陣列由三枚平面型光電傳感器構成，所述三枚平面型光電傳感器均處于不同平面，且三枚平面型光電傳感器的法向量不同向并使得各個傳感器的受光面法向量存在夾角；

步驟2、確定平面型光電傳感器響應強度和入射放電輻射光線與法向量夾角以及最大響應度的函數關系；

步驟3、通過三維平面光電探測陣列確定其中一條放電輻射光線所在的兩個平面；

步驟4、通過放電輻射光線及其所在的兩個平面，確定放電輻射光線來光方向，進而判斷故障放電點來源。

2.根據權利要求1所述的適用于氣體絕緣設備內部故障弧光探測和定位的方法，其特征在于：所述步驟2平面型光電傳感器響應強度和入射放電輻射光線與法向量夾角以及最大響應度的函數關系式為：

I'＝I₀·cos(α)

其中，I'為平面型光電傳感器響應強度；I₀為平面型光電傳感器表面與入射放電輻射光線垂直時的響應強度；α為平行光與平面型光電傳感器表面法向量的夾角。

3.根據權利要求2所述的適用于氣體絕緣設備內部故障弧光探測和定位的方法，其特征在于：所述步驟3的具體實現步驟為：

將三維平面光電探測陣列中的第一平面型光電傳感器和第二平面型光電傳感器表面法向量n₁與n₂進行平移，使二者起點重合為點O，得到兩條法向量的夾角β；

第一平面型光電傳感器和第二平面型光電傳感器表面法向量n₁和法向量n₂構成平面γ，放電輻射光線l入射到平面γ進入點O，在放電輻射光線l上任取一點A，通過點A作一條與平面γ垂直的直線，直線與平面γ相交于點B，連接點O與點B；在平面γ上，通過點B作一條與法向量n₁垂直的直線，直線與法向量n₁相交于點C，同理，通過點B作一條與法向量n₂垂直的直線，直線與法向量n₂相交于點D；點A、點C、點D分別位于放電輻射光線l、法向量n₁以及法向量n₂上，向量OA與法向量n₁和法向量n₂的夾角分別為α₁和α₂，向量OB與法向量n₁和法向量n₂的夾角分別為β₁和β₂；得到角α₁、角α₂、角β₁和角β₂之間關系：

結合平面型光電傳感器響應強度與入射放電輻射光線l與法向量夾角和最大響應度的函數關系式得到求解β₁和β₂的方程組:

其中：I₁為第一平面型光電傳感器響應強度，I₂為第二平面型光電傳感器響應強度；

在得到角β₁和角β₂后，計算得到向量OB的值，繼續計算得到與γ平面垂直的向量BA的值，通過向量OB和向量BA確定放電輻射光線l所在的一個平面γ₁；同理，在根據第一平面型光電傳感器和第三平面型光電傳感器得到放電輻射光線l所在的另一個平面γ₂。

4.根據權利要求3所述的適用于氣體絕緣設備內部故障弧光探測和定位的方法，其特征在于：所述步驟4的具體實現方法為：

根據權力要求4所述步驟，推出放電輻射光線l為平面γ1和平面γ2的交線；將三個平面型光電傳感器響應強度及位置關系聯立，得到方程組：

其中，β₁₁、β₁₂分別為1號平面型光電探測器和2號平面型光電探測器確定的夾角；β₂₁、β₂₂分別為1號平面型光電探測器和3號平面型光電探測器確定的夾角；

將三個平面型光電傳感器的法向量平移組成空間坐標系，法向量n₁與x軸正方向相同，法向量n₂位于XOY平面第一象限中，法向量n₃位于XOZ平面第一象限中，得到放電輻射光線l在三維平面光電探測陣列的空間坐標系中的直線方程為：

結合放電輻射光線l在三維平面光電探測陣列的空間坐標系中的直線方程以及三個平面型光電傳感器響應強度及位置關系方程組，計算出放電輻射光線l的來光方向，進而通過母線兩端盆式絕緣子位置判斷故障放電點來源。