[发明专利]检测电装置中的部分放电的仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测电装置中的部分放电的仪器和方法。

背景技术

本发明涉及通过检测、然后处理部分放电来诊断电气系统(特别是高压系统)的技术领域。

应该注意，部分放电是指局限在电气系统的绝缘部分处的放电，并不会因此导致该系统的即时故障，而是导致其逐渐劣化。通过部分放电的独特性质，部分放电基本被局限在绝缘系统的缺陷的范围内。

据此，基于检测与解读部分放电的诊断方法是科研领域中最有前景和所广泛研究的项目之一，因为研究部分放电使得有可能探究发生放电的绝缘系统中缺陷的性质。

然而，由于在解读测量结果时遇到的问题，用于诊断目的的部分放电的检测和后续处理还没有成为用于计划高压电组件的维护和/或替换的标准工业工具。

关于部分放电的检测，基于使用与放电相关联的不同物理现象，已经开发出若干方法，诸如光学、声学和电学类型的方法。

本发明尤其但不排他地涉及电学类型的检测方法，已知该方法包括测量穿过耦合于被检测的电气系统的检测电路的电流脉冲。

这些被检测的电流脉冲(在下文中为了方便被称为放电脉冲)具有取决于部分放电的动力学(即，放电现象的物理学)和被检测的脉冲在其从放电点(放电发生的位置)传播至检测点时所穿过的装置的性质的时间轮廓。

由脉冲自身波形组成的放电脉冲的时间轮廓包含与关联于放电的物理现象(与绝缘系统的缺陷的性质有关)和被检测的脉冲传播通过的介质的性质(与绝缘系统中缺陷的位置有关)有关的宝贵诊断信息。

当测量部分放电时，重要的是向每个被检测的信号分配表示在检测信号(例如，使用沿电装置定位的同步探针)时施加到电装置的电压的相位的相位参数值。

应注意到，通过分配这一值，假设电装置经受交流(AC)电压作用。实际上，根据已知技术，在检测信号时电压的相角被测量，并且该角被分配给信号本身。

相位参数通常与振幅参数(与被检测的放电脉冲的强度有关)结合使用，以便出于诊断目的解读部分放电测量数据。

实际上，已知放电脉冲处在将振幅和相位参数作为其坐标的平面中，该放电脉冲形成良好地表示放电点(即部分放电发生处的缺陷)的性质的图案(也称为PRPD图案或相位解析部分放电(Phase Resolved Partial Discharge)图案)。

关于解读部分放电测量结果的困难，这些不仅取决于需要具有经验和具体的事件历史，还取决于所测量数据可能不可靠或不重要的事实。

鉴于此，基于部分放电的测量使诊断无效的问题基本上为两种类型：

-在与部分放电相关联的信号的检测期间，对用于诊断目的的信号本身的后续处理所必须的信息可能丢失(信息丢失可包括例如检测脉冲的失败或向某一部分放电活动分配来自另一个源或与不同的放电活动有关的信号)；

-在这种检测期间，噪声可叠加在放电信号上或来自不同源的信号可彼此叠加，由此使得客观上难以解读该结果，因为不可能在待处理的各个部分放电不一致和/或不相关的数据上执行有效统计处理。

关于在检测期间的信息丢失，应注意到与部分放电相关联的信号是具有非常高的频率成分(纳秒或几十纳秒量级的前沿)的电脉冲，并且在一些情况下具有相对较高的重复频率(例如，每秒几百或几千个脉冲)。

因此，关于用于检测与部分放电相关联的信号的仪器，问题在于非常快速且有效率地捕捉具有高频率成分的电信号，同时尽可能多地保持信号的信息内容。此外，该仪器应允许将重要诊断信号从噪声或其它“不期望”信号有效分离。

如果我们考虑到需要以无人方式或在最少的操作员介入的情况下(在一些情况下，诸如在线监测系统，完全没有操作员)检测部分放电和处理电气系统的状态，上述问题尤其难以解决。

实际上，如果不期望信号(例如，与噪声或测量仪器外的放电活动相关联的信号)叠加在被检测的部分放电活动上，则存在很多被检测的放电信号持续未被仪器检测到的风险，尤其是在不期望信号的重复率很高时。

在目前使用的部分放电检测仪器的背景下，现有技术(与本发明申请人相同的文件WO2007/144789)中已知的是采用配置成检测放电信号并从中实时提取相关参数的专用硬件。

具体地，该仪器包括：

-输入级，设置成接收表示一个或多个部分放电脉冲的放电信号和表示施加到电装置的交流电压的同步信号；

-输出级，设置成将数字形式的数据传送至仪器的输出；