[发明专利]基于微光传感器的GIS开关局放在线监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微光传感器的GIS开关局放在线监测系统及方法，涉及电气设备在线监测领域。

背景技术

随着社会对电力需求的不断扩大，供电系统复杂程度不断加大，用户对开关设备小型化、免维护、智能化的要求越来越高。在35kV及以上电压等级，常规的以空气为绝缘介质的开关柜普遍体积较大，重量较重，操作困难，不能满足在高海拔、潮湿、污秽等恶劣环境条件下的使用要求。在这种背景下，体积小的GIS开关得到越来越广泛的应用。

GIS(Gas Insulated Switchgear)开关是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称，是指气体绝缘全封闭组合开关，由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF₆绝缘气体，具有体积小，绝缘程度高，灭弧时间短的特点。

GIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20%～40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF₆气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。

现有针对GIS开关故障在线监测的设备主要是局放监测仪，采用超声或高频传感器接收电气故障时发出的超声或高频信号，从而实现对开关内部故障的检测和定位。此方案在实际检修和在线监测设备中得到了实际应用，积累了大量运行经验。但是高压电气设备在运行过程中存在大量机械振动发出的超声波和电磁辐射，对超声、高频传感器的干扰极其严重，经常导致在线监测的局放设备误判，严重影响电力设备的正常安全运行。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种基于微光传感器的新型GIS开关局放在线监测系统及方法，通过柜体内的光信息来分析开关柜的内部闪络和局放故障，解决现有技术中存在的高压电气设备在运行过程中存在大量机械振动发出的超声波和电磁辐射，对超声、高频传感器的干扰极其严重，经常导致在线监测的局放设备误判，严重影响电力设备的正常安全运行的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于微光传感器的GIS开关局放在线监测系统，包括微光采集器和监控处理终端，

微光采集器：将GIS开关内部的光信号和开关状态采集转换后传送至监控处理终端；

监控处理终端：根据采集到的光信号强度进行分析，同时剔除开关动作时产生的正常弧光信号，记录并分析数据结果，得出检修建议。

进一步地，微光采集器包括微光传感器、光电转换模块、高速AD采样模块、开关量检测模块、CPU控制模块、通信模块、数据本地存储模块和电源模块，微光传感器设于GIS开关的外壳上，微光传感器依次通过光电转换模块、高速AD采样模块连接CPU控制模块的信号输入端，CPU控制模块的信号输入端还连接开关量检测模块，CPU控制模块的信号输出端通过通信模块连接监控处理终端，CPU控制模块还连接数据本地存储模块和电源模块。

进一步地，微光采集器中，微光传感器采用广角光学镜头检测柜内光信号，微光传感器通过塑料光纤将信号传送至光电转换模块，高速AD采样模块负责将光电转换模块转换出来的模拟电信号转换为数字信号同时传送给CPU控制模块；CPU控制模块同时通过开关量检测模块获得开关的实时状态，记录其动作时刻；通信模块负责CPU控制模块与监控处理终端的通讯，实现数据的上传和下发，并进行网络对时；数据本地存储模块负责存储CPU控制模块记录下的光信息和开关量动作信息；电源模块负责给微光采集器的各模块供电。

进一步地，微光采集器通过工业以太网或现场总线连接监控处理终端。

一种采用上述任一项所述系统的基于微光传感器的GIS开关局放在线监测方法，

通过微光采集器将GIS开关内部的光信号和开关状态采集转换后传送至监控处理终端；

监控处理终端根据采集到的光信号强度进行分析，同时剔除开关动作时产生的正常弧光信号，记录并分析数据结果，得出检修建议。

进一步地，通过微光采集器将GIS开关内部的光信号和开关状态采集转换后传送至监控处理终端，具体为，