GIS局部放电特性的检测系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种GIS局部放电特性的检测系统。

背景技术：

气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-insulated metal-enclosed switchgear，以下简称GIS)是将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器和避雷器等元件装入密封的金属容器内，并将该金属容器内所充的绝缘气体作为绝缘及灭弧介质的封闭式开关设备。GIS因其具有体积小、占地面积小、环境适应能力强、运行可靠性高、安全性强和维护简单等优点，被广泛地应用于发电厂和变电站。

GIS在发电厂和变电站中主要起到电力系统的通断控制和保护作用，因此如果GIS出现运行故障，将会影响发电厂和变电站供电的连续性、稳定性，造成经济损失。而GIS出现运行故障通常是因为在制造GIS的过程中，由充有绝缘气体的金属容器构成的绝缘腔内部会存在高压导体尖刺、壳体尖刺、自由导电微粒、盆式绝缘子附着异物等绝缘缺陷。当有高压施加于GIS时，这些绝缘缺陷的存在就会导致GIS绝缘腔内存在这些绝缘缺陷位置的局部电场强度增大，而出现局部放电，进而导致GIS出现运行故障。一般情况下，GIS出现局部放电时都会伴随出现脉冲电流、超声波和电磁波等信号，通过对这些信号中的一种进行检测可以得出GIS的局部放电特性。

常用的GIS局部放电特性的检测方法有脉冲电流法和特高频检测法。但是，使用脉冲电流法对GIS的局部放电产生的脉冲电流时进行检测时，其测量系统进行信号收集时无法辨别与多种电磁信号混杂在一起的局部放电信号，因此采用这种方法，如果不借助其他检测工具，则不能准确检测出GIS的局部放电特性。而特高频检测法检测的是GIS的局部放电时产生的电磁波，虽然其抗干扰能力较强，但其检测系统检测的为高频段电磁波(检测频段为0.3GHz-3GHz)，而GIS产生的电磁波包括低频段和高频段，因此无法覆盖GIS产生的低频段电磁波，从而无法覆盖整个电磁波频段，进而其检测系统无法完成对电磁波的有效采集，因此通过该方法不能准确检测出GIS的局部放电特性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种GIS局部放电特性的检测系统，用于准确检测GIS局部放电特性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种GIS局部放电特性的检测系统，采用如下技术方案：

该GIS局部放电特性的检测系统包括：相互并联的GIS绝缘缺陷模拟装置、交流电压源和直流电压源，以及与所述GIS绝缘缺陷模拟装置配合使用的局部放电测量装置；其中，

所述GIS绝缘缺陷模拟装置用于逐次模拟GIS的不同绝缘缺陷，当所述直流电压源和所述交流电压源同时为所述GIS绝缘缺陷模拟装置供电时，所述GIS绝缘缺陷模拟装置根据其逐次模拟的GIS的不同绝缘缺陷，对应的生成不同的局部放电信号；

所述局部放电测量装置对所述局部放电信号进行处理，生成GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形。

与现有技术相比，本实用新型提供的GIS局部放电特性的检测系统具有如下有益效果：

在本实用新型提供的GIS局部放电特性的检测系统中，不仅包括相互并联的GIS绝缘缺陷模拟装置、交流电压源和直流电压源，还包括与GIS绝缘缺陷模拟装置配合使用的局部放电测量装置，这就使得在检测GIS局部放电特性的过程中，就能够利用该GIS绝缘缺陷模拟装置逐次模拟GIS的不同绝缘缺陷，然后通过交流电压源和直流电压源，在该GIS绝缘缺陷模拟装置上叠加施加直流电压和交流电压之后，即可通过局部放电测量装置处理GIS绝缘缺陷模拟装置逐次模拟的GIS的不同绝缘缺陷，所对应的生成不同的局部放电信号，从而生成GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形，技术人员就能够根据GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形进行综合分析，获得GIS在发生不同绝缘缺陷时的局部放电特性，进而可根据GIS在发生不同绝缘缺陷时的局部放电特性，准确检测出整个GIS的局部放电特性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的GIS局部放电特性的检测系统的结构的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的GIS局部放电特性的检测方法的流程图。

附图标记：

1—GIS绝缘缺陷模拟装置， 2—交流电压源，

3—直流电压源， 4—局部放电测量装置，

5—交流电压源保护装置， 51—交流电压源保护电阻，

52—交流电压源保护电容， 6—直流电压源保护装置，

7—交流电压测量装置， 8—直流电压测量装置，

9—交流叠加直流电压测量装置。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本实用新型实施例提供的技术方案进行详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种GIS局部放电特性的检测系统，该系统包括：相互并联的GIS绝缘缺陷模拟装置1、交流电压源2和直流电压源3，以及与GIS绝缘缺陷模拟装置1配合使用的局部放电测量装置4。其中，GIS绝缘缺陷模拟装置1用于逐次模拟GIS的不同绝缘缺陷，当直流电压源2和交流电压源3同时为GIS绝缘缺陷模拟装置供电时，GIS绝缘缺陷模拟装置根据其逐次模拟的GIS的不同绝缘缺陷，对应的生成不同的局部放电信号；局部放电测量装置4对生成的局部放电信号进行处理，生成GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形。

示例性地，在使用上述GIS局部放电特性的检测系统检测GIS局部放电特性时，可先利用GIS绝缘缺陷模拟装置1逐次模拟GIS的不同绝缘缺陷，然后通过交流电压源2和直流电压源3，在该GIS绝缘缺陷模拟装置1上施加直流电压和交流电压之后，即可通过局部放电测量装置4处理GIS绝缘缺陷模拟装置1逐次模拟的GIS的不同绝缘缺陷，对应生成不同绝缘缺陷下的局部放电信号，再根据不同绝缘缺陷下的局部放电信号生成GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形，此时，技术人员就能够根据GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形进行综合分析，获得GIS在发生不同绝缘缺陷时的局部放电特性，进而可根据GIS在发生不同绝缘缺陷时的局部放电特性，准确检测出整个GIS的局部放电特性。

在本实用新型提供的GIS局部放电特性的检测系统中，不仅包括相互并联的GIS绝缘缺陷模拟装置1、交流电压源2和直流电压源3，还包括与GIS绝缘缺陷模拟装置1配合使用的局部放电测量装置4，这就使得在检测GIS局部放电特性的过程中，就能够利用该GIS绝缘缺陷模拟装置1逐次模拟GIS的不同绝缘缺陷，然后通过交流电压源2和直流电压源3，在该GIS绝缘缺陷模拟装置1上叠加施加直流电压和交流电压之后，即可通过局部放电测量装置4处理GIS绝缘缺陷模拟装置1逐次模拟的GIS的不同绝缘缺陷，所对应的生成不同的局部放电信号，从而生成GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形，技术人员就能够根据GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形进行综合分析，获得GIS在发生不同绝缘缺陷时的局部放电特性，进而可根据GIS在发生不同绝缘缺陷时的局部放电特性，准确检测出整个GIS的局部放电特性。

需要说明的是，对上述GIS的不同绝缘缺陷各自对应的局部放电脉冲波形进行综合分析，获得GIS在发生不同绝缘缺陷时的局部放电特性是本领域技术人员的公知常识，故此处不再进行详细描述。

示例性地，如图1所示，在连接交流电压源2与GIS绝缘缺陷模拟装置1的交流线路L₁上，可设置有交流电压源保护装置5，从而可以限制GIS绝缘缺陷模拟装置1发生放电时的短路电流，并防止交流电压源2受到直流电压源3的影响而损坏，延长交流电压源2的使用寿命。

进一步地，如图1所示，交流电压源保护装置5可包括串联设置在交流线路L₁上的交流电压源保护电阻51和交流电压源保护电容52，其中，交流电压源保护电阻51用于限制GIS绝缘缺陷模拟装置1发生放电时的短路电流，保护交流电压源2，交流电压源保护电容52用于防止交流电压源2受到直流电压源3的影响而损坏，进一步地保护交流电压源2。

类似地，如图1所示，在连接直流电压源3与GIS绝缘缺陷模拟装置1的直流线路L₂上，可设置有直流电压源保护装置6，从而可以防止直流电压源3受到交流电压源2的影响而损坏，延长直流电压源3的使用寿命。

进一步地，如图1所示，直流电压源保护装置6可包括直流电压源保护电阻，从而可以起到分压作用，以保护直流电压源3不受交流电压源2的影响而损坏。

可选地，如图1所示，上述GIS局部放电特性的检测系统还可包括：与交流电压源2的两端并联的交流电压测量装置7，与直流电压源3的两端并联的直流电压测量装置8，以在检测过程中，实时测量交流电压源2和直流电压源3的电压。示例性地，交流电压源的两端并联的交流电压测量装可以为电容分压器，直流电压源的两端并联的直流电压测量装置可以为电阻分压器。

此外，如图1所示，上述GIS局部放电特性的检测系统还可包括：与GIS绝缘缺陷模拟装置1的两端并联的交流叠加直流电压测量装置9。示例性地，该交流叠加直流电压测量装置可以为并联在GIS绝缘缺陷模拟装置两端的阻容分压器。

需要补充的是，如图1所示，上述交流电压源2、直流电压源3和GIS绝缘缺陷模拟装置1构成的电路接地，以防止GIS绝缘缺陷模拟装置1发生局部放电时对整个GIS局部放电特性的检测系统造成损害。

此外，如图2所示，本实用新型实施例提供一种GIS局部放电特性的检测方法，使用上述GIS局部放电特性的检测系统进行检测，该GIS局部放电特性的检测方法包括：

步骤S1、利用GIS绝缘缺陷模拟装置模拟GIS的绝缘缺陷。

示例性地，可利用GIS绝缘缺陷模拟装置逐次模拟GIS的不同绝缘缺陷。

步骤S2、对GIS绝缘缺陷模拟装置施加直流电压和交流电压，获得GIS的绝缘缺陷的局部放电信号。

步骤S3、根据GIS的绝缘缺陷的局部放电信号，获得GIS的局部放电特性。

使用上述GIS局部放电特性的检测方法所能达到的有益效果与上述GIS局部放电特性的检测的有益效果相同，故此处不再进行赘述。

示例性地，GIS的局部放电信号可包括第一局部放电信号、第二局部放电信号、第三局部放电信号和第四局部放电信号，其中，第一局部放电信号是在GIS绝缘缺陷模拟装置上施加一定幅值的直流电压，经过变化的时间长度后，施加一定时间长度的一定电压幅值的交流电压的情况下，获得的交流叠加直流电压下GIS的局部放电信号，第二局部放电信号是在GIS绝缘缺陷模拟装置上施加电压幅值变化的正极性直流电压，经过一定的时间长度后，施加一定时间长度的一定电压幅值的交流电压的情况下，获得的交流叠加直流电压下GIS的局部放电信号，第三局部放电信号是在GIS绝缘缺陷模拟装置上施加电压幅值变化的负极性直流电压，经过一定的时间长度后，施加一定时间长度的一定电压幅值的交流电压的情况下，获得的交流叠加直流电压下GIS的局部放电信号，第四局部放电信号是在GIS绝缘缺陷模拟装置上一定幅值的直流电压，经过一定的时间长度后，施加一定时间长度的电压幅值变化的交流电压的情况下，获得的交流叠加直流电压下GIS的局部放电信号。

此时，上述步骤S2和步骤S3具体可包括以下步骤：

对GIS绝缘缺陷模拟装置施加电压幅值为U₁的直流电压，在经过T_i时间长度后，施加t时间长度的电压幅值为U₂的交流电压，断开施加在GIS绝缘缺陷模拟装置的直流电压和交流电压，获得GIS的第i个第一局部放电信号，其中，U₁和t均为常数，T_i为变量，i＝1,2,…,n，n为大于或等于2的整数，对GIS绝缘缺陷模拟装置施加的电压幅值为U₁的直流电压为正极性直流电压或负极性直流电压。

根据n个第一局部放电信号，获得GIS的第一局部放电脉冲波形。

根据第一局部放电脉冲波形，获得GIS的第一局部放电特性，该GIS的第一局部放电特性即为直流电压的预加时间对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律。

对GIS绝缘缺陷模拟装置施加电压幅值为U_1j的正极性直流电压，在经过T时间长度后，施加t时间长度的电压幅值为U₂的交流电压，断开施加在GIS绝缘缺陷模拟装置的直流电压和交流电压，获得GIS的第j个第二局部放电信号，其中T和U₂均为常数，U_1j为变量，j＝1,2,…,m，m为大于或等于2的整数。

根据m个第二局部放电信号，获得GIS的第二局部放电脉冲波形。

根据第二局部放电脉冲波形，获得GIS的第二局部放电特性。

对所述GIS绝缘缺陷模拟装置施加电压幅值为U_1j的负极性直流电压，在经过T时间长度后，施加t时间长度的电压幅值为U₂的交流电压，断开施加在GIS绝缘缺陷模拟装置的直流电压和交流电压，获得GIS的第j个第三局部放电信号。

根据m个第三局部放电信号，获得GIS的第三局部放电脉冲波形。

根据第三局部放电脉冲波形，获得GIS的第三局部放电特性。

示例性地，结合上述GIS的第二局部放电特性和GIS的第三局部放电特性即可获得直流电压幅值与极性对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律。

对GIS绝缘缺陷模拟装置施加电压幅值为U₁的直流电压，在经过T时间长度后，施加t时间长度的电压幅值为U_2k的交流电压，断开施加在GIS绝缘缺陷模拟装置的直流电压和交流电压，获得GIS的第k个第四局部放电信号，其中，U_2k为变量，k＝1,2,…,p，p为大于或等于2的整数。

根据p个第四局部放电信号，获得GIS的第四局部放电脉冲波形。

根据第四局部放电脉冲波形，获得GIS的第四局部放电特性，该GIS的第四局部放电特性即为交流电压幅值对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律。

根据第一局部放电特性、第二局部放电特性、第三局部放电特性和第四局部放电特性，分析对比获得GIS的局部放电特性。

需要说明的是，对于获得上述第一局部放电特性、第二局部放电特性、第三局部放电特性和第四局部放电特性的先后顺序，本实用新型实施例不进行限定，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。

为了本领域技术人员更好的理解与实施上述GIS局部放电特性的检测系统及方法，下面本实用新型实施例将给出一个上述GIS局部放电特性的检测系统及方法的应用举例：

如图1所示，GIS局部放电特性的检测系统包括相互并联的GIS绝缘缺陷模拟装置1、交流电压源2和直流电压源3、与GIS绝缘缺陷模拟装置1配合使用的局部放电测量装置4、交流电压源保护装置5、直流电压源保护装置6、交流电压测量装置7、直流电压测量装置8和交流叠加直流电压测量装置9。

其中，GIS绝缘缺陷模拟装置1为电压等级为500kV的GIS；交流电压源2的电压的输出范围为0kV～500kV，直流电压源3的电压的输出范围为0kV～600kV；交流电压源保护装置5中的交流电压源保护电阻51的电阻阻值为5kΩ，交流电压源保护装置5中的交流电压源保护电容52为隔直电容，隔直电容的电容值为30nF；直流电压源保护装置6的直流电压源保护电阻61的电阻阻值为10kΩ。

使用上述GIS局部放电特性的检测系统进行检测的具体步骤如下：

首先，利用GIS绝缘缺陷模拟装置模拟GIS的任一绝缘缺陷，例如，高压导体尖刺、壳体尖刺、悬浮电位、自由导电微粒、盆式绝缘子附着异物等。

其次，对GIS预加直流电压，经过T_i(令T_i分别等于1min、10min、30min、60min)之后，施加交流电压，经过一定时间，同时断开施加在GIS上的直流电压和交流电压，获得四个交流叠加直流电压下GIS的第一局部放电信号，根据这4个交流叠加直流电压下GIS的第一局部放电信号，获得GIS的第一局部放电脉冲波形，并根据GIS的第一局部放电脉冲波形，得到直流电压预加时间对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律。

然后，对GIS绝缘缺陷模拟装置施加电压幅值为U_1j(令U_1j分别等于100kV、200kV、300kV、400kV)的正极性直流电压，经过一定时间，施加交流电压，获得4个交流叠加直流电压下的GIS的第二局部放电信号，根据4个第二局部放电信号，获得GIS的第二局部放电脉冲波形，根据该第二局部放电脉冲波形，即可获得GIS的第二局部放电特性；对GIS绝缘缺陷模拟装置施加电压幅值为U_1j(令U_1j分别等于100kV、200kV、300kV、400kV)的负极性直流电压，经过一定时间，施加交流电压，获得4个交流叠加直流电压下的GIS的第三局部放电信号，根据4个第三局部放电信号，获得GIS的第三局部放电脉冲波形，根据该第三局部放电脉冲波形，即可获得GIS的第三局部放电特性；根据上述GIS的第二局部放电特性和GIS的第三局部放电特性即可获得直流电压幅值与极性对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律。

接着，对GIS绝缘缺陷模拟装置施加到一定电压幅值的直流电压，在经过一定时间后，施加一定时间的电压幅值为U_2k(令U_2k等于100kV、200kV、300kV、400kV)的交流电压，获得4个交流叠加直流电压下的GIS的第四局部放电信号，根据4个交流叠加直流电压下的GIS的第四局部放电信号，获得GIS的第四局部放电脉冲波形，根据第四局部放电脉冲波形，获得交流电压幅值对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律。

最后，根据上述获得的直流电压预加时间对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律、直流电压幅值与极性对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律，以及交流电压幅值对交流叠加直流电压下GIS局部放电特性的影响规律，即可分析对比获得GIS的局部放电特性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。