[发明专利]一种GIS局部放电和VFTO的测量系统

说明书

一种GIS局部放电和VFTO的测量系统，包括Moore分形天线及其信号处理系统，所述Moore分形天线包括介质基板和分别敷设于介质基板两侧的接地板和Moore分形导线层，确定导线层各部分尺寸时将三种导线段的长度d和宽度b作为参数，根据弯折线天线谐振频率的计算方法建立天线的谐振频率f的计算方程，计算出与可用谐振频率相对应的导线段长度d及宽度b的最佳值，从而得到所需的Moore分形天线。本发明将Moore分形天线用作信号传感器，该天线能够同时满足GIS局部放电和VFTO的测量要求，不仅可节省测量设备，降低测量成本，而且体积小巧，便于安装在GIS内部，从而提高了设备的灵敏度和抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及一种能够同时测量气体绝缘组合电器（GIS）局部放电和特快速暂态过电压（VFTO）信号的系统，属开关技术领域。

背景技术

气体绝缘组合电器（GIS）是20世纪60年代才出现的一种新型装置，与原有电气设备相比，GIS具有占地面积小、运行安全可靠、检修周期长、安装方便、不受外界环境影响等优点。为了使设备维护人员及时了解GIS的运行情况，及时发现并排除设备的潜在缺陷，需对GIS内部的局部放电和特快速暂态过电压（VFTO）进行监测。

GIS中发生放电时局部放电脉冲宽度可达1-2ns，可激发频率达1GHz以上的电磁波。因此可以运用超高频法对GIS进行局部放电检测。由于分形天线具有严格的自相似性和空间填充性，可以实现天线的多频段和小型化应用。目前研究较多的分形天线主要有Koch岛、Sierpinski地毯分形、Hilbert分形天线、Peano分形天线和Minkowski分形天线，由于这些分形天线的体积不够小，一般放置在盆式绝缘子外侧，因此其接收到的信号幅值低，易受外界信号干扰，灵敏度和抗干扰能力均较差。

Moore分形曲线也属于平面填充式分形曲线的一种，图1是一至四阶Moore分形曲线形状示意图，Moore分形曲线可以描述为：将正方形等分成四个一阶小正方形，依次连接左下角、左上角、右上角、右下角的正方形中心，得到一个分形单元（即一阶Moore分形）；将每个一阶小正方形分别分割为四个二阶小正方形，重复上述过程，生成的高阶分形单元开口方向遵守一定规则（图1中，n=2和n=3时，左下角、左上角、右上角、右下角的高阶分形单元的开口方向依次为：左、下、下、右，n=4时，左下角、左上角、右上角、右下角的高阶分形单元的开口方向依次为：右、右、左、左，n＞4时与n=4时相同），并按照特定的顺序连接分形单元的开口（图1中为依次连接左下角、左上角、右上角、右下角的高阶分形单元开口），最终就得到一条可以填满整个正方形的曲线，这就是Moore曲线。Moore分形天线的导线层构成的高阶分形曲线中，成对出现的两个边为平行导线（图2中的细实线），连接平行导线的边为短路终端（图2中的粗实线），将分形单元连接为完整曲线的边为附加导线段（图2中的粗虚线）。在Moore分形天线中，三类导线（即平行导线、短路终端和附加导线）的长度都相等，其结构更加紧凑，容易制出体积更小的天线。因此，合理设置Moore分形天线的参数有望提高GIS内部的局部放电的检测水平。

目前，特快速暂态过电压（VFTO）的检测主要是采用内置电容探头法、预埋电极法和套管末屏法，前两种方法不适于已经投运的GIS变电站，套管末屏法只能测量GIS外部VFTO，而且这些方法测量带宽窄，高频截止频率只有几MHz，而VFTO的频率很高（最高可达上百MHz），因此无法获得理想的检测效果。

现有技术的另一明显缺点是，为了进行局部放电测量和VFTO测量，GIS腔体上需要安装两套测量设备，这就增加了测量系统的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种GIS局部放电和VFTO的测量系统，它可以在保证检测效果的同时简化测量系统的复杂性。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：