[發明專利]基于LC無線無源傳感器的GIS局部放電檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202210598270.1
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN114878989A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 董蕾;郭世琦;王立峰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明提供一種基于LC無線無源傳感器的GIS局部放電檢測裝置及方法，裝置包括通過電感耦合進行能量耦合與信號傳輸的LC傳感器和讀出電路。LC傳感器通過強磁耦合從讀出線圈的掃頻信號接收能量從而在線圈兩端產生感應電壓，感應電壓經過濾波電路來控制變容二極管的電容，使LC傳感器探頭的諧振頻率處于周期循環變化中，從而獲得覆蓋局部放電特高頻信號頻率范圍的LC傳感器諧振頻率范圍。當LC傳感器探頭的諧振頻率與局部放電特高頻信號一致時，可在讀出電路中得到最大幅值的輸出信號。對得到的感應電壓的幅值和頻率進行分析即可檢測局部放電的發生以及放電類型和位置等信息。本發明尺寸較小，抗干擾性強，結構簡單，無需外接電源，可以安裝在GIS設備內部。

技術領域

本發明涉及LC傳感器技術，特別涉及一種基于LC(電感-電容)無線無源傳感器的GIS(氣體絕緣變電站)局部放電檢測裝置及方法，屬于測量、測試的技術領域。

背景技術

氣體絕緣變電站GIS(Gas Insulated Substation)普遍應用于高壓及超高壓輸電系統。GIS設備的可靠性高，但是一旦在GIS設備內部發生了故障，GIS設備封閉性強、內部構造復雜的特點使得人們難以精準地尋找和確定故障的位置。

在GIS設備發生的所有故障類型中，絕緣問題引起的故障最為常見。局部放電是誘導GIS設備發生絕緣劣化甚至絕緣故障的重要因素。在GIS設備中的局部放電通常是指由于盆式絕緣子的缺陷而在其表面發生的沿面閃絡，它會進一步加深其表面的劣化程度從而引發絕緣故障。

現有的GIS局部放電檢測方法以超聲波檢測法和特高頻檢測法為主。超聲檢測法收到外界噪聲干擾較大，環境中的振動會帶來巨大的噪聲使得局部放電引起的振動被噪聲淹沒；而特高頻法限于探測天線尺寸較大，需要電氣連接等問題無法放入GIS箱體內部測量，因此探測到的局部放電信號微弱，且受外界噪聲干擾較大。因此需要一種抗干擾能力強、能進行內部實時測量且安裝方法兼容的GIS局部放電檢測技術及方法。

發明內容

技術問題：本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供了一種基于LC無線無源傳感器的GIS局部放電檢測裝置及方法，實現了GIS中局部放電的實時檢測，提高了局部放電檢測的抗干擾性，解決了傳統檢測方法中只能檢測單一頻率放電信號的問題。

技術方案：

本發明的一種基于LC無線無源傳感器的GIS局部放電檢測裝置采用如下結構：

該裝置包括：LC傳感器探頭和讀出電路兩部分，其中LC傳感器探頭與讀出電路通過電感耦合進行能量耦合和信號傳輸；濾波電路控制LC傳感器探頭；信號處理電路控制讀出電路。LC傳感器探頭(2)安裝在于GIS金屬箱體內部，讀出電路(1)安裝在GIS的橡膠密封圈上。

所述讀出電路由信號處理電路、一個電感線圈并聯所構成。

所述LC傳感器探頭由一個電感線圈、一個壓控變容二極管、濾波電路并聯而成。

本發明基于LC無線無源傳感器的GIS局部放電檢測裝置，其特征在于，通過強磁耦合原理，當GIS內部發生局部放電現象時，只需檢測LC傳感器探頭的感應電壓，就能檢測到局部放電現象的發生及其所產生的信號的頻率和幅值，再對比得到局部放電的放電類型。

具體的檢測方法為：

步驟1，外部讀出線圈發出帶有能量的掃頻信號，與LC傳感器電感線圈進行耦合；當讀出線圈發出的信號頻率與LC傳感器的本征頻率一致時，LC傳感器上耦合到的電壓達到最大，當讀出線圈發出的信號頻率逐漸偏移LC傳感器的本征頻率一致時，LC傳感器上耦合到的電壓從最大值逐步減小；外部讀出線圈的信號進行循環往復的掃頻信號發射，使得LC傳感器上耦合到的電壓值大小也在一定方位內循環往復變化，從而控制壓控電容值循環變化，使得LC傳感器的諧振也在一定范圍內發射循環變化；