專利名稱：高壓組合電器局放檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型儀器對高壓組合電器局放情況采用UHF信號傳感方法測量，具有良好的抗干擾性能、檢測靈敏度；應用。UHF信號傳感的方法，提高了測量局放儀器的實用性；實現了高壓組合電器局放定位、放電類型識別和放電量測量、存貯和分析。應用高壓組合電器局放檢測儀能夠及時地發現高壓絕緣設備的早期放電部位，防止突發性事故的發生。屬電力行業高壓設備檢測儀器。
背景技術：
根據CIGRE的23.10工作組國際調查報告的統計數字，1985年以前投入的全封閉組合電器(GIS)的562次故障中絕緣故障占60％，1985年以后投入的GIS的247次故障中絕緣故障占51％，而且絕緣故障又較多發生在較高電壓的設備中，后果嚴重，故倍受關注。然而當前雖有一些高壓組合電器局放監測診斷儀已投入運行，卻遠未推廣，一是價格昂貴，二是故障診斷技術本身尚需完善提高，從而使此項研究開發工作仍在繼續開展并形成熱點。
日本有關研究工作較多，在應用研究中，以監測多種電器設備為主要研究對象，包括高壓組合電器，氣體絕緣輸電管道(GIL)，六氟化硫氣體組合電器(GCB)。它們大多是已投入試運行的成果，未能推廣普及。
基礎技術研究中，實驗工作是主要內容，工作量大。個別文章有仿真計算結果，但均語焉不詳，估計是由于介質種類多、結構復雜，三維、快速瞬變過程或頻帶的電磁過程計算只能作相當大的簡化的緣故。這類實驗規模大，試品均用實物，有的甚至是500～1000kV高壓組合電器。實驗中的測量儀器有通用或自制的傳感器、互感器和天線。像高速數字示波器、寬帶頻譜分析儀、局放測量儀、寬頻放大器等儀器為通用儀器，參與研究的單位都是大電氣設備制造公司如三菱、日立、東芝等和大電力公司合作的方式。
對局放進行運行監測的主要困難在于消除各種干擾的影響，如何從強大的電磁干擾中提取微弱的放電脈沖信號。國內外曾經提出了許多方法1、外復電極法高壓組合電器為金屬外殼，接地點甚多，不宜從接地線上提取局放脈沖電信號。外復電極是提取局放脈沖信號的方法之一。在高壓組合電器外殼上敷上絕緣膜與金屬箔電極，外殼與金屬箔電極形成小電容，局放引起的脈沖信號通過該小電容耦合到檢測阻抗上進行監測。
外復電極法提取局放脈沖信號的效果比不上內置電極法的效果。
2、內置電極法為此可采取內置電極以提取局放的脈沖信號。例如在盆式絕緣子內靠近接地端預先埋設電極以提取信號。也可將高壓組合電器法蘭稍加改造，在法蘭內部加裝金屬電極，與外殼形成電容，提取信號。
內置電極法的監測效果好，但需對高壓組合電器本體進行改造，這往往是不易實現的。尤其是對已經投入運行的高壓組合電器根本無法實施。
3、機械振動法局放會產生聲波。因此，在高壓組合電器殼體外表面裝設振動傳感器，用以監測內部的放電。由于氣體和鋼板聲阻匹配不好，界面衰減較大，因此從高壓組合電器外殼上測得的聲波，往往是沿固體材料以最短的距離傳到殼體后，以橫波的形式傳播到傳感器的。局放產生的聲波頻譜分布很廣，但高壓組合電器中高頻分量在傳播過程中嚴重衰減，所以機械振動法檢測到的主要是聲波中的低頻分量。在高壓組合電器中，除局放產生的聲波外，還有導電微粒碰撞金屬外殼、電磁振動、操作過程引起的振動等發出的聲波。由于局放和導電微粒造成的振動頻率大約在KHz到幾十KHz之間，為去除其他聲波的干擾，監測頻率一般取為1～20KHz。
由于測量頻率比較低，采用壓電式加速度傳感器，比測超聲的聲發射傳感器有更高的靈敏度。但是進行放電點定位比較困難。
發明內容
為了提高靈敏度，便于操作，本實用新型設計了一種高壓組合電器局放檢測儀，檢測儀主體和UHF傳感器(2)組成，其中UHF專用傳感器(2)和UHF信號放大、檢波、處理單元(5)連接，UHF信號放大、檢波、處理單元(5)和高速采集卡處理單元(6)連接，高速采集卡處理單元(6)和華邦高速處理器CPU(13)連接；查看典型波形按鍵(17)、進行放電捕獲按鍵(18)以及進行波形存儲按鍵(19)直接和華邦高速處理器CPU(13)連接；TFT真彩液晶屏顯示器(7)和真彩液晶屏驅動控制單元(8)連接，真彩液晶屏驅動控制單元(8)和華邦高速處理器CPU(13)連接；USB高容量存貯盤(9)和USB數據存貯單元(10)連接，USB數據存貯單元(10)和華邦高速處理器CPU(13)連接；220V交流電源輸入端(11)和電源轉換單元(12)連接，電源轉換單元(12)和華邦高速處理器CPU(13)連接；程序存貯單元(14)、外部震蕩電路(15)和復位電路直接和華邦高速處理器CPU(13)連接。傳感器測量范圍為300MHz-3GFIz。
該檢測儀采用UHF傳感，在設備體外提取信號。本實用新型實現了高壓組合電器局放定位、放電類型識別及放電量測量、存貯和分析。能及時地發現高壓組合電器設備的早期放電部位，定位局放點。將UHF體外檢測法應用在高壓組合電器局放檢測上，采用了特高頻信號采集、高速采集卡、高性能單片機數據處理分析、TFT液晶顯示、USB數據存貯、計算機軟件分析等技術。通過對以上技術的綜合應用，實現了高壓組合電器在線運行的狀態檢修，其檢測快速、準確、顯示直觀、抗干擾能力強。
高壓組合電器多處裝有盤式絕緣子，于是外殼存在絕緣縫隙，當電磁波沿高壓組合電器的金屬筒傳播時，部分電磁波可以從這里輻射出來。將天線式傳感器放置在高壓組合電器盤式絕緣子外緣，就能從外部測得內部放電的信號。為消除空間干擾的影響，天線傳感器采取五面屏蔽的措施，檢測效果非常理想。
高壓組合電器采用高壓力氣體絕緣，耐電強度高，放電引起的脈沖電信號的上升沿極陡，約在0.35～3ns之間，頻譜中高頻分量可達GHz數量級，因此選擇特高頻段(數百MHz至數GHz′)進行局放的檢測。特高頻檢測法具有以下顯著優點(1)信噪比高。①由于各種電磁干擾的輻射頻率低，選擇適當的特高頻段可以顯著提高信噪比；②高壓組合電器以外的特高頻電磁干擾信號很微弱，傳播時衰減很快，故對高壓組合電器現場測試的干擾影響較小，而高壓組合電器的金屬同軸結構構成良好的波導，內部放電產生的特高頻信號則可有效傳播，這也有利于提高信噪比。(2)可對放電源定位。利用特高頻信號從放電源到不同檢測點的信號幅值，對放電源進行定位。
特高頻檢測目前采用內部電極作為耦合器來提取放電信號。由于內部電極設置上有困難，因此只實用于新建的裝置或變電站，對已經投運的設備無法進行傳感器安裝。為了彌補以上多種檢測方法的不足，采用了特高頻體外專用傳感器。
因此，在高壓組合電器局放運行監測系統中，信號檢出以特高頻檢測法的信噪比最高，優點最突出，因此是一種很有發展前途的檢測技術。
UHF法正是基于電磁波在高壓組合電器中的傳播特點而發展起來的，盡管在別的電氣設備(如電機、電纜)中也有應用，但比較起來，此法特別適用高壓組合電器中局放信號的監測，尤其是現場監測。通過對高壓組合電器中上述各類缺陷的診斷研究，得出UHF法的最大優點是可有效地抑制背景噪聲，如空氣電暈等產生的電磁干擾頻率一般均較低，可用寬頻法對其進行有效抑制；而對超高頻通信、廣播電視信號，由于其有固定的中心頻率，因而可用窄頻法將其與局放信號加以區別。高壓組合電器體外傳感器可通過不同位置測到的局放信號的時延差及信號幅值來對局放源進行定位分析。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的檢測原理圖。
圖中1為盤式絕緣子；2為UHF專用傳感器；3為組合電器外殼；4為導電桿。
圖2是高壓組合電器局放檢測儀原理框圖。
具體實施方式
在圖1中，IJHF專用傳感器(2)接收組合電器殼體(3)內部導電桿(4)與殼體或盤式絕緣子(1)之間產生的局放信號。UHF專用傳感器(2)通過同軸電纜與高壓組合電器局放檢測儀主體相連，將特高頻信號傳入主體內高速采集卡處理單元(6)。
在圖2所示原理框圖中，整個工作核心為華邦高速微處理器CP[J(13)；UHF專用傳感器(2)將接收的信號在放大、檢波、處理單元(5)中處理后傳入高速采集卡處理單元(6)；華邦高速微處理器CPU(13)在點動進行放電捕獲按鍵(18)后收取高速卡內數據，程序處理后通過真彩液晶屏驅動控制單元(8)在TFT真彩液晶屏顯示器(7)上直觀顯示數據波形當采集到局放信號，可以點動查看典型波形按鍵(17)，CP[J將程序存貯單元(14)內存貯的典型波形數據在TFT真彩液晶屏顯示器(7)上直觀顯示，每點動一次調出一種典型波形和放電類型及波形特征，因此完成對采集的數據進行放電類型分析當點動進行波形存貯按鍵(19)，CPU將通過USB數據存貯單元(10)將數據存入USB高容量存貯盤(9)供上位機閱覽分析等；(11)、(12)、(15)、(16)為外圍電路。
當要對一個高頻信號(比如高達100MHz的雷達波形)進行采集和處理的時候。通常是設計一個高速或者超高速硬件采集電路，包括放大部分、濾波部分；A/D和D/A轉換部分等，這種電路的要求非常高，要求邊采集邊存儲，電路速度高，而且要考慮各種輻射干擾等，同時，目前市場上成品價格很難承受。并且根據采樣定理，一個高頻率的連續信號，完全可以用時間上相隔1/2f的一系列離散采樣值來表示。所以采樣頻率F應等于或大于被采樣信號的最高頻率f的2倍，即F≥2f考慮到實際恢復波形的低通濾波器不可能具有完全理想的特性，為了正確恢復信號，通常當采樣的信號高達100MHz時，就應該達到500MHz的采樣率。我們采樣的信號高達300MHz，采用了高達.3GHz的采樣率。
權利要求1.一種高壓組合電器局放檢測儀，由檢測儀主體和UHF傳感器(2)組成，采用傳感器提取UHF信號，將傳感器置于高壓組合電器的盤式絕緣子(1)處，利用放電源在此處泄露出來的特高頻電磁波信號判斷組合電器內部是否存在放電和放電情況，其特征是UHF專用傳感器(2)和UHF信號放大、檢波、處理單元(5)連接，UHF信號放大、檢波、處理單元(5)和高速采集卡處理單元(6)連接，高速采集卡處理單元(6)和華邦高速處理器CPU(13)連接；查看典型波形按鍵(17)、進行放電捕獲按鍵(18)以及進行波形存儲按鍵(19)直接和華邦高速處理器CPU(13)連接；TFT真彩液晶屏顯示器(7)和真彩液晶屏驅動控制單元(8)連接，真彩液晶屏驅動控制單元(8)和華邦高速處理器CPU(13)連接；USB高容量存貯盤(9)和USB數據存貯單元(10)連接，USB數據存貯單元(10)和華邦高速處理器CPU(13)連接；220V交流電源輸入端(11)和電源轉換單元(12)連接，電源轉換單元(12)和華邦高速處理器CPU(13)連接；程序存貯單元(14)、外部震蕩電路(15)和復位電路直接和華邦高速處理器CPU(13)連接。
2.根據權利要求1所述一種高壓組合電器局放檢測儀，采用UHF體外傳感器進行超高頻信號采集，其特征是傳感器測量范圍為300MHz-3GFIz。
專利摘要一種高壓組合電器局放檢測儀，屬電力行業檢測儀表。由檢測儀主體和UHF傳感器組成，將傳感器置于高壓組合電器的盤式絕緣子處，利用放電源在此處泄露出來的特高頻電磁波信號判斷組合電器內部是否存在放電和放電情況，采用3G高速采集卡和華邦77E58單片機進行數據處理分析，采用USB盤進行數據存貯，檢測儀主體配有TFT真彩液晶顯示屏和操作鍵盤，USB盤存儲的數據由局放數據閱覽軟件讀取和分析。本實用新型實現了高壓組合電器局放定位、放電類型識別及放電量測量、存貯和分析。能及時地發現高壓組合電器設備的早期放電部位，實現高壓組合電器在線運行的狀態檢修。
文檔編號G01R31/12GK2932403SQ20052002079
公開日2007年8月8日 申請日期2005年5月12日 優先權日2005年5月12日
發明者周春利 申請人:周春利