[发明专利]一种绝缘缺陷定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及GIS内部局部放电在线监测领域，具体涉及一种应用于GIS内部局部放电在线监测的绝缘缺陷定位的方法。

背景技术

气体绝缘组合电器（Gas Insulated Switchgear，简称GIS）是20世纪60年代中期出现的一种新型输变电设备，它把变电站里除变压器以外的各种电气设备全部或部分组合在一个封闭的金属外壳里，并充以0.4~0.5MPa具有优良绝缘性能的SF6气体，以实现导体对断口、相间及断口间的绝缘。具有占地面积少，受外界环境干扰小，检修周期长，现场安装工作量小和工程建设周期短等优点。

尽管GIS设备运行的可靠性非常高，因其内部不可避免的缺陷仍会引发故障并逐步扩大，常常导致重大事故的发生，已成为电力部门极为关注的问题和本学科领域研究的热点。根据CIGRE 23.10工作组国际调查报告的统计数据，1985年以前日本投运的GIS发生过562次故障，其中绝缘故障占60％左右，1985年以后投入的GIS的247次故障中绝缘故障占50％左右，而且绝缘故障又较多发生在较高电压等级的设备中。GIS电压等级越高，停电造成的损失越大，维修成本也越高。GIS最通常的电气故障特征是在绝缘完全击穿或闪络前发生局部放电。通过对GIS局部放电在线监测，可以监测GIS的绝缘状况，预先发现GIS内存在的绝缘缺陷，避免绝缘事故的发生。

局部放电产生的电流脉冲具有非常快的上升前沿，持续时间为几个纳秒，这种脉冲包括了超高频段（UHF）内的频率成分，所激发的电磁能量在GIS气室内来回传播。此时GIS可以视为低损耗的同轴传输线，相当于一个良好的波导管，电磁波信号在其内部可有效地传播，且衰减较小。因此，可通过超高频信号传感器来检测局部放电发出的超高频电磁波（300～3000MHz）信号来检测局部放电, 从而避开常规电气测试方法中引入的电力系统中的电晕等干扰, 提高局部放电检测的信噪比。

鉴于GIS全封闭结构的复杂性，正确定位绝缘缺陷对于及时修复、缩短维修时间及降低维护运行成本有重要的意义。目前基于UHF法的局部放电源定位主要有方向定位法和距离定位法两种。方向定位法利用电磁波的传播及干涉特性进行定位。该方法是对UHF信号中的电波和磁波分开进行检测，理想情况下两种波的形状和极性是一样的，当电磁波的传播方向发生改变时，电信号的极性不变，而磁信号的极性发生改变。根据这个原理，可以确定电磁波的传播方向，从而对局部放电源进行方向定位。但是这种定位方法是一种粗定位方式，只能判断放电源是在传感器的左边还是右边，无法得到具体的位置。相比之下，距离定位是一种较准确的定位方式，即采用测量局部放电信号到达两个传感器的传播时间差来计算局部放电源位置的定位方法。因此，常规的局部放电源定位都是采用距离定位，但该方法对示波器的要求很高。为了达到10cm以内的定位准确度， 需要高达0.1ns的时间分辨率。此外，传感器接收信号波形中对第一个明显峰值上升沿的读取与辨识直接关系到超高频信号到达传感器时刻的确定。而由于GIS内部复杂的谐振以及电磁波的折反射，信号起始点往往很模糊，常难以读取，故要得到准确的时间差是很困难的。当时间差较大时，在时域内想要高准确度地处理信号非常困难。

除此之外，还有比较各处传感器所检测到的信号的大小，通过信号最大的监测点来判断最靠近放电源位置的信号幅值比较法。但因传感器外置，现场实际测量到的UHF信号幅值受外部干扰影响往往变化很大, 因此该方法也有一定局限性。基于以上的分析，传统的超高频局部放电在线监测定位法均存在着一定的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明基于局部放电检测的超高频（UHF）法，根据GIS内部超高频电磁波信号在不同方向上的传播衰减特性，提出一种用于GIS内部局部放电在线监测中绝缘缺陷定位的方法，其特征在于：

（1）建立径向方向上局部放电产生的超高频电磁波信号的峰峰值在GIS腔体的不同圆周角度上的衰减特征曲线库；

（2）通过将当前的目标径向峰峰值衰减特征曲线与（1）中的衰减特征曲线库进行对比，找出相似的类型，判断局部放电缺陷在GIS腔体横截面上的圆周角度位置；

（3）在与步骤（2）中判断出的所述圆周角度位置成180度的角度位置上，通过寻找轴向方向上超高频电磁波信号峰峰值的最低点来在GIS腔体的轴向上对绝缘缺陷进行定位。

本发明的技术方案的有益效果将通过以下具体实施方式的阐述而得到详尽的体现。

具体实施方式