[发明专利]一种用于GIS中局部放电测量和VFTO测量的系统

说明书

技术领域

本发明属于电气设备在线监测系统技术领域，尤其是涉及一种用于GIS中局部放电测量和VFTO测量的系统。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)具有占地面积小、绿色环保、寿命长、便于安装维护、易于控制等优点，在我国电力系统中得到大量应用，尤其是特高压变电站，普遍采用GIS、HGIS电气设备。本发明中，发明人提出了一种可同时用于GIS中局部放电监测以及VFTO测量的系统。

(1)局部放电测量

GIS局部放电是指发生在GIS绝缘结构中局部区域内的放电现象，包括：自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电等。

目前国内外利用局部放电产生电信号对其进行测量的系统及其缺点：

1)外壳电极法

于80年代由日本研制出来，其结构是在GIS外壳上敷设绝缘薄膜和金属电极，外壳与金属电极间构成一个电容，可将高频放电信号耦合至检测阻抗上，该阻抗上的信号可经放大最终得到GIS局部放电水平。这种方法的优点是结构简单、较为实用，其缺点是易受外界干扰。

2)内部电极法

共有两种内部电极法。其一是1988年由英国研制出来的，该方法是在法兰内部加装金属电极，该电极与外壳构成耦合电容，以提取局部放电的脉冲信号。其二由日本于1983年研制成的，是在盆式绝缘子内靠近接地端预先埋设一个电极。其优点是抗干扰性能好、灵敏度高。缺点是内电极只能在厂家生产过程中预先埋设，结构复杂，现场安装往往不易实现。

3)外接电流传感器检测法

当GIS内部产生局部放电时，接地线上有高频电流通过，因此可利用带有铁淦氧等磁芯材料的罗可夫斯基线圈作为传感器测量此高频信号。传感器的优点是可以在很宽的频率范围内保持很好的传输特性，缺点是地线需穿过线圈，给现场使用带来了不便。

(2)VFTO测量

GIS中的隔离开关、接地开关和断路器操作时，会产生幅值较高(最高可达3p.u.)、陡度很大(波头时间可低至数ns)、频率很高(最高可达上百MHz)的特快速瞬态过电压(VFTO)。

目前国内外应用于GIS中的VFTO测量系统及其缺点：

1)GIS手窗式电容分压法

该方法在GIS手窗位置预先安装感应电极。感应电极与GIS高压导杆之间构成一个电容，也与GIS接地外壳构成一个电容。两个电容可以构成一个分压系统。该方法需要预先在GIS的手窗处安装传感器，对于已经投运的GIS变电站而言应用存在困难。

2)套管末屏式VFTO传感器

该方法利用了变压器或者电抗器的出线套管中的电容屏。电容屏相当于是一个连在高压导体与大地之间的电容。将电容屏的末屏端子解除接地，串入一个大电容后重新接地。则电容屏的电容和外接的大电容之间构成一个电容分压器，可以实现对VFTO的测量。该方法只能测量GIS外部VFTO，不能用来测量GIS内部的VFTO，且测量频带低，高频截止频率为几MHz。

3)盆式绝缘子预埋环式电容分压法

该方法需要使用预埋有金属环的盆式绝缘子。绝缘子的环氧树脂中有预先埋置的金属环。它与高压导杆之间构成耦合电容，在金属环上接大电容后，与构成一个电容分压器，最终实现VFTO测量。该方法理论带宽可达20MHz，但实际标定结果显示其测量系统在2MHz附近有谐振，其高频截止频率只有2MHz。

综上，现有技术的缺点是，为了进行局部放电和VFTO测量，GIS腔体上需要安装两套测量设备，增加了设备成本，破坏了GIS腔体内的均匀电场分布，对于已投运设备，安装测量系统所需改造比较困难。另外现有VFTO测量系统频带不能满足实际测量需要。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有局部放电测量系统存在的易受外界干扰、结构复杂、现场安装困难等缺点，以及VFTO测量系统测量频带不足、现场安装困难的缺点，本发明提出了一种用于GIS中局部放电测量和VFTO测量的系统。

本发明的技术方案是一种用于GIS中局部放电测量和VFTO测量的系统，其特征是该系统包括探头、通路选择器、局部放电检测放大单元、VFTO二次分压单元、信号采集处理单元和示波器；

所述探头与通路选择器连接；通路选择器分别与局部放电检测放大单元和VFTO二次分压单元连接；局部放电检测放大单元与信号采集处理单元连接；VFTO二次分压单元与示波器连接。

所述探头由伸入GIS腔体内的金属电极、介电材料和外壳组成；