[发明专利]一种用于检测GIS内部放电类型和放电量的系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于检测GIS内部放电类型和放电量的系统及方法，属于输变电设备技术领域。本发明系统包括：日盲滤光系统、单电子探测器、电流/电压转换电路、特高频传感器、采集卡和处理设备，处理设备接收的电压信号和电磁波脉冲信号，并根据电压信号和特高频电磁波信号对GIS内部进行放电量测量和放电类型识别。本发明能够实现GIS内部放电的单光子探测，探测波段为日盲紫外波段，拥有极高的灵敏度和可靠性。本发明实现了光脉冲信号与特高频电磁波信号的同步采集，并通过处理设备进行光‑电脉冲序列计算、光脉冲计数，进而实现放电识别与放电量计算。

技术领域

本发明涉及输变电设备技术领域，并且更具体地，涉及一种用于检测 GIS内部放电类型和放电量的系统及方法。

背景技术

气体绝缘组合电器(GIS)是以SF6作绝缘介质的气体绝缘金属封闭 开关设备，其优点之一是可靠性高，故障率约为常规设备故障的1/10。过 去普遍认为GIS属于无需检修或检修周期长的设备。但随着GIS的广泛应 用，GIS设备的运行可靠性也逐渐引起了国际社会和电力部门的普遍关注。 从近40年的运行经验来看，绝缘故障始终是影响GIS可靠性的重要因素 之一。局部放电是导致GIS设备绝缘劣化直至闪络故障发生的主要表现形 式。目前国内外大量学者对GIS局部放电的测量进行了研究，并通过局部 放电的检测和诊断实现对GIS设备内绝缘缺陷状况的判断与评估。

目前广泛应用的局部放电检测方法包括超声波法、电流脉冲法、UHF、 SF6气体分解物分析等各种检测原理的局部放电故障检测技术，这些方法 已成为GIS设备状态监测与故障诊断系统中一个重要组成单元。然而，超 声波在GIS内部传播过程中，由于GIS内部结构复杂，信号往往难以获取； UHF信号受接收天线性能影响较大，并且无法直观反映GIS内部放电的严 重程度；SF6气体分解物分析法的响应时间较长，灵敏度较低。

电晕放电是一种局部化的放电现象，是由于绝缘系统的局部电压应力 超过临界值所产生的气体电离化现象。因此，电晕放电一般是指存在导体 表面的气体放电现象，当带电体表面电位梯度超过气体的绝缘强度时，会 使气体游离而产生电晕放电现象。对于高压电力设备，其常因设计、制造、 安装及维护工作不良而形成电晕放电问题。电晕放电常发生在不均匀电场 中电场强度很高的区域内，其特点为：出现与日晕相似的光层，同时产生臭氧、氧化氮等。电晕引起电能的损耗，并对通讯和广播发生干扰。除使 用纯空气间隙作绝缘外，电力系统中还有许多处在空气中的固体绝缘。如 输电线路的绝缘子，电机定子绕组槽外部分的绝缘等，所以还会遇到气体 沿固体表面放电的情况(沿面闪络)。对电晕放电及沿面闪络这类发生在外 部空气中的局部放电现象我们可以通过声音、光、热等非接触的方法进行 检测。对设备局部放电情况进行检测可以评估设备的运行状况和绝缘情况。

电晕放电时的放电能量以电流、光脉冲、热能、声波和电磁波等形式 释放。在环境因素不发生改变的情况下，能量转化的比例是近似不变的， 进而光信号强度能表征电晕放电的强度。通常，电晕放电强度由局放仪所 测的放电量(pC)来衡量，该方法受外接设备影响较大，无法应用于带电 检测，进而光电检测技术对带电检测放电量有重要意义。

在空气中和SF6气体中，电晕放电辐射的光谱主要集中在近紫外区域， 其中在250nm至400nm的近紫外区域存在连续谱峰，为光电检测的光谱 范围提供了重要依据。目前，对电力设备放电检测的光学方法手段众多， 主要分为光学成像法、光学脉冲法，并通过红外成像仪、紫外成像仪等设 备实现。这类方法依赖于造价高昂的光学测量、显示设备，并且存在成本 高、操作复杂、灵敏度不足、对早期放电危险难以预报、不能定量表示放 电程度等缺点，因此亟待提出成本低、灵敏度高且有效的检测GIS内局部 放电的光电联合探测系统。

发明内容