[发明专利]一种外置式的GIS局部放电的超高频监测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及于电力设备绝缘状态监测技术，特别涉及一种外置式的GIS局部放电的超高频监测传感器。

背景技术

GIS(Gas Insulated metal-enclosed Switchgear)局部放电的监测传感器面临的关键问题是如何在强电磁干扰环境下有效提取微弱信号。GIS局部放电的监测要求在GIS运行的现场条件下进行，由于现场条件下存在大量的电磁干扰信号，尤其在常规GIS局部放电的监测传感器所使用的频段为几十kHz～几百kHz，干扰信号的强度一般远远大于所要监测的局部放电信号，使得局部放电监测的电信号采集无法实现。

GIS运行现场的干扰源主要有：架空线和变电站母线上的电晕脉冲、导体接触不良产生的电弧放电、站内可控硅产生的强电脉冲、其它设备内部的放电、无线电波、载波通讯、系统内开关动作等，这些干扰主要集中在200MHz以下频段。虽然也存在超高频干扰信号，但由于在传播路径上衰减很快，并且很容易被屏蔽，因此一般不能到达GIS设备。

相比之下，GIS的同轴结构是一个良好的波导，其内部的局部放电辐射出的超高频(300～3000MHz)电磁波可在内部有效地传播。因此，选择超高频段的电磁信号作为监测信号，可以避开常规电气测试方法中难以识别的电力系统中的干扰。UHF法就是通过超高频传感器接收电力设备内部局部放电所产生的超高频电磁波来实现局部放电的监测。

实际运行中的GIS装置是由许多间隔组成的，每个间隔之间采用盆式绝缘子封闭。局部放电产生的电磁波除了在GIS内部沿轴线传播外，还会从盆式绝缘子处泄漏到外部空间。因此，传感器可以安装在GIS内部和盆式绝缘子的外部。按照安装位置的不同，超高频传感器可分为内置式和外置式两种。

内置式传感器特点是抗干扰性能好，灵敏度高，但是安装内置传感器容易破坏GIS内部电场结构，对制造安装的要求较高。外置式传感器安装在GIS金属外壳和盆式绝缘子连接处，接收从该处泄露出来的电磁波，简单方便。由于我国多数GIS产品并没有在出厂时预装内置传感器，因此，外置式的GIS局部放电的超高频监测传感器的研究成为重点。

目前GIS局部放电的超高频监测中常用的外置式传感器可按频带宽度分为两种：宽带传感器和窄带传感器。宽带传感器测量的频带很宽，一般为数百MHz，包含的信息量较大，能更精确地研究GIS内局部放电的频率成分；窄带传感器一般选取某一中心频率附近数MHz或数十MHz宽度的频率进行测量。

发明内容

针对以上技术现状，本发明的目的在于另辟蹊径，提供一种宽频带、高灵敏度、外置式的GIS局部放电的超高频监测传感器。

为达到上述目的，本发明采用超高频法测量GIS中的局部放电信号，其原理为：运行中的GIS设备内部充有高气压SF₆气体，其绝缘强度和击穿场强都很高。当局部放电在很小范围内发生时，气体击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流。对信号进行频谱分析，可以知道其等值频率最大大可达1GHz，属于处于微波波段的超高频电磁波(300-3000MHz)。同轴结构的GIS是一个良好的波导结构，超高频电磁波可在其内部有效的传播，而且信号衰减相对很小(试验表明，1GHz的电磁波在直径为0.5m的GIS内传播所产生的衰减只有3-5dB/km.)。电力系统中的电晕放电等主要电磁干扰信号的频率一般在150MHz以下，而且其在空气中传播，衰减很快。另外，超高频段内的其它干扰也相对较少，因此，可以选择超高频段的电磁信号作为监测信号。本发明同时利用GIS的自身结构，采用外置式，非常方便，其原因是：GIS并不是完全金属封闭的，通常由许多段间隔组成，不同间隔处由盆式绝缘子进行连接，在GIS外部的盆式绝缘子处接收辐射出的电磁波，可以反映出GIS内部局部放电的情况，从而达到使用超高频法测量GIS中局部放电的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种外置式的GIS局部放电的超高频监测传感器，其特征在于，包括介质本体和两个电极板；所述介质本体由上底面为矩形、下底面为内弧面的四棱锥台，以及与四棱锥台上底面连为一体的长方体组成，所述四棱锥台具有一对对称的梯形侧面和一对对称的底边为弧线的侧面，其内弧面与待测GIS的盆式绝缘子的外径相配合；所述两个电极板分别贴附在所述四棱锥台的两个底边为弧线的侧面上，并延伸至所述长方体的相应矩形面上；所述长方体的贴附电极板的矩形面的几何中心为电极板的馈电中心。

本发明的进一步改进和特点在于：