一种确定GIS中局部放电位置的声电联合检测方法与流程

一种确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法
技术领域
1.本申请涉及gis中局部放电位置确定方法技术领域，尤其涉及一种确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法。


背景技术：

2.气体绝缘金属封闭开关设备(简称gis)在生产、装配、运行过程中，不可避免的会产生金属微粒的局部放电事故，若局部放电事故得不到及时有效的处理，则会导致绝缘进一步劣化，最后将会导致绝缘介质的击穿。
3.针对金属微粒局部放电位置的确定，已有技术涉及电检测法和非电检测法，非电检测法通常不能准确确定故障位置，电检测法由于对传感器安装位置的要求较高，因此电检测法仅能对故障类型判断和故障的初步定位，需要电检测法和非电检测法联合使用。然而现有的电检测法和非电检测法联合使用方法，由于局部放电时间较短，存在不一定能达到气体反应条件而无法通过分析气体成分来判断故障的弊端；由于光的折反射容易产生检测错误和检测死角的问题，而且算法过程复杂，试验及工程应用中金属微粒运动过程中不能准确确定放电位置，检测定位精度低。


技术实现要素：

4.本申请提供了一种确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法，以解决现有gis腔体中放电位置难以确定，以及现有确定方法容易产生检测错误和检测死角，检测定位精度低的问题。
5.本申请采用的技术方案如下：
6.一种确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法，包括以下步骤：
7.测量gis腔体7的标准段长度l；
8.测量gis腔体7的等效宽度w；
9.测量gis腔体7的等效高度h；
10.确定六个分别安装在不同位置的特高频传感器和超声传感器的安装位置；
11.测量分别收到五组超声传感器的声信号和特高频传感器1的特高频信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5；
12.通过观察初步确定金属微粒在gis腔体7中的局部放电发生位置：
13.基于腔体建立坐标系；
14.根据下式确定局部放电出现位置的x轴坐标：
[0015][0016]
其中q
x
是局部放电位置距离腔体横向边界的距离，
△
t1为第一超声传感器2和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差，
△
t2为第二超声传感器3和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差；
[0017]
根据下式确定局部放电出现位置的y轴坐标：
[0018][0019]
其中q
y
是局部放电位置距离腔体纵向边界的距离，
△
t2为第二超声传感器3和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差，
△
t3为第三超声传感器4和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差；
[0020]
根据下式确定局部放电出现位置z轴坐标：
[0021][0022]
其中q
z
是局部放电位置距离腔体垂直边界的距离，
△
t4为第四超声传感器5和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差，
△
t5为第五超声传感器6和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差；
[0023]
通过对比初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置的x轴、y轴和z轴坐标，保证初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏差在设定误差范围之内。
[0024]
优选地，所述确定六个分别安装在不同位置的特高频传感器1和超声传感器的安装位置之前，还包括：
[0025]
确定安装在试验腔体外侧边缘处的特高频传感器所发出信号的频率f，以确定试验误差的大小。
[0026]
优选地，所述测量gis腔体7的标准段长度l，测量gis腔体7的等效宽度w，测量gis腔体7的等效高度h，包括：
[0027]
采用卷尺测量gis腔体7的标准段长度l；
[0028]
采用卷尺测量gis腔体7的等效宽度w；
[0029]
采用卷尺测量gis腔体7的等效高度h。
[0030]
优选地，所述测量分别收到五组特高频传感器的特高频信号和超声传感器的声信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5之后，包括：
[0031]
调整极板间电压；
[0032]
通过高速摄像仪拍摄金属微粒运动过程，观察金属微粒在gis腔体中的局部放电位置。
[0033]
优选地，所述调整极板间电压，通过高速摄像仪拍摄金属微粒运动过程，观察金属微粒在gis腔体中的局部放电位置，包括：
[0034]
调整极板间电压至26kv；
[0035]
采用帧频为2000hz的高速摄像机测量得到设定时间内金属微粒在水平、竖直、和垂直三个方向上连续位移过程，观察金属微粒在gis腔体中的局部放电位置。
[0036]
优选地，所述通过观察初步确定金属微粒在gis腔体7中的局部放电位置，包括：
[0037]
根据所述极板间电压、所述高速摄像机的拍摄帧频、特高频传感器的频率、金属微粒在电场作用下的连续位移初步确定局部放电发生位置。
[0038]
优选地，所述测量gis腔体7的标准段长度l；测量gis腔体7的等效宽度w；测量gis腔体7的等效高度h；测量分别收到五组超声传感器的声信号和特高频传感器的特高频信号
的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5，包括：
[0039]
测量所述gis腔体7的标准段长度l、等效宽度w、等效高度h和分别收到五组超声传感器的声信号和特高频传感器的特高频信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5数据，至少3次以上；
[0040]
分别取所述测量数据的平均值。
[0041]
优选地，所述通过对比初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置的x轴、y轴和z轴坐标，保证初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏差在设定误差范围之内之后，包括：
[0042]
若初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏差不在设定误差范围之内，则重新通过观察初步确定金属微粒在gis腔体中的局部放电发生位置；
[0043]
并重新测量分别收到五组超声传感器的声信号和所述特高频传感器1的特高频信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5；
[0044]
重新计算腔体中局部放电出现位置的x轴、y轴和z轴坐标值；
[0045]
直至初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏差在设定误差范围之内。
[0046]
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
[0047]
1.通过使用传播速度更高的超声信号和特高频信号，克服了由于局部放电时间较短，不一定能达到气体反应条件而无法通过分析气体成分来判断故障的弊端。
[0048]
2.本申请所述确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法克服了由于光的折反射而产生的检测错误和检测死角的弊端，从而准确确定故障点位置。
[0049]
3.本申请所述方法计算简便，物理意义明显，克服了试验及工程应用中金属微粒运动过程中放电位置难以确定的问题。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]
图1为本申请一种确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法的流程图；
[0052]
图2为本申请中试验设备的结构示意图；
[0053]
图3为图2的右视图；
[0054]
图4为图2的左视图；
[0055]
图中：
[0056]1‑
特高频传感器，2
‑
第一超声传感器，3
‑
第二超声传感器，4
‑
第三超声传感器，5
‑
第四超声传感器，6
‑
第五超声传感器，7
‑
gis腔体。
具体实施方式
[0057]
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施
方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
[0058]
参见图1，为本申请一种确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法的流程图。
[0059]
本申请提供的一种确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法，包括以下步骤：
[0060]
如图2所示，测量gis腔体7的标准段长度l；
[0061]
测量gis腔体7的等效宽度w；
[0062]
测量gis腔体7的等效高度h；
[0063]
确定六个分别安装在不同位置的特高频传感器和超声传感器的安装位置；
[0064]
测量分别收到五组超声传感器的声信号和特高频传感器1的特高频信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5；
[0065]
通过观察初步确定金属微粒在gis腔体7中的局部放电发生位置：
[0066]
基于腔体建立坐标系；
[0067]
根据下式确定局部放电出现位置的x轴坐标：
[0068][0069]
如图3和图4所示，其中q
x
是局部放电位置距离腔体横向边界的距离，
△
t1为第一超声传感器2和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差，
△
t2为第二超声传感器3和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差；
[0070]
根据下式确定局部放电出现位置的y轴坐标：
[0071][0072]
其中q
y
是局部放电位置距离腔体纵向边界的距离，
△
t2为第二超声传感器3和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差，
△
t3为第三超声传感器4和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差；
[0073]
根据下式确定局部放电出现位置z轴坐标：
[0074][0075]
其中q
z
是局部放电位置距离腔体垂直边界的距离，
△
t4为第四超声传感器5和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差，
△
t5为第五超声传感器6和所述特高频传感器1所在位置测得的时间差；
[0076]
通过对比初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置的x轴、y轴和z轴坐标，保证初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏差在设定误差范围之内。
[0077]
所述确定六个分别安装在不同位置的特高频传感器和超声传感器的安装位置之前，还包括：
[0078]
由于不同频率下微粒带电量不同，所受电场力也不同，因此需要确定安装在试验腔体外侧边缘处的特高频传感器所发出信号的频率f，以确定微粒在电场中的受力情况和试验的误差范围大小。
[0079]
所述测量gis腔体7的标准段长度l，测量gis腔体7的等效宽度w，测量gis腔体7的
等效高度h，包括：
[0080]
采用卷尺测量gis腔体7的标准段长度l；
[0081]
采用卷尺测量gis腔体7的等效宽度w；
[0082]
采用卷尺测量gis腔体7的等效高度h。
[0083]
所述测量分别收到五组特高频传感器的特高频信号和超声传感器的声信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5之后，包括：
[0084]
调整极板间电压；
[0085]
通过高速摄像仪拍摄金属微粒运动过程，观察金属微粒在gis腔体中的局部放电位置。
[0086]
所述调整极板间电压，通过高速摄像仪拍摄金属微粒运动过程，观察金属微粒在gis腔体中的局部放电位置，包括：
[0087]
调整极板间电压至26kv；
[0088]
采用帧频为2000hz的高速摄像机测量得到设定时间内金属微粒在水平、竖直、和垂直三个方向上连续位移过程，观察金属微粒在gis腔体中的局部放电位置。
[0089]
本实施例中通过称量100颗直径为2mm的金属铝微粒，得到总重量为1.1613g，从而可以得到1颗2mm铝微粒的质量为1.1613
×
10
‑
5kg，当极间施加电压为26kv时，采用帧频为200hz的高速摄像机测量得到一段时间内金属微粒在水平、竖直和垂直三个方向上连续位移，通过记录特高频传感器和超声传感器接收到信号的时间，取其差值，从而确定局部放电出现的位置。
[0090]
所述通过观察初步确定金属微粒在gis腔体7中的局部放电位置，包括：
[0091]
根据所述极板间电压、所述高速摄像机的拍摄帧频、特高频传感器的频率、金属微粒在电场作用下的连续位移初步确定局部放电发生位置。
[0092]
所述测量gis腔体7的标准段长度l；测量gis腔体7的等效宽度w；测量gis腔体7的等效高度h；测量分别收到五组超声传感器的声信号和特高频传感器的特高频信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5，包括：
[0093]
测量所述gis腔体7的标准段长度l、等效宽度w、等效高度h和分别收到五组超声传感器的声信号和特高频传感器的特高频信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5数据，至少3次以上；
[0094]
分别取所述测量数据的平均值。
[0095]
所述通过对比初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置的x轴、y轴和z轴坐标，保证初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏差在设定误差范围之内之后，包括：
[0096]
若初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏差不在设定误差范围之内，则重新通过观察初步确定金属微粒在gis腔体中的局部放电发生位置；
[0097]
并重新测量分别收到五组超声传感器的声信号和特高频传感器1的特高频信号的时间差
△
t1、
△
t2、
△
t3、
△
t4、
△
t5；
[0098]
重新计算腔体中局部放电出现位置的x轴、y轴和z轴坐标值；
[0099]
直至初步确定的局部放电发生位置和经过计算后的局部放电出现位置之前的偏
差在设定误差范围之内，大大减小了测量误差，提高了gis腔体中放电位置的检测定位精度。
[0100]
本申请通过采集传播速度更高的超声波信号和特高频信号时间差的方法，计算出金属微粒局部放电出现的位置，克服了由于局部放电时间较短，不一定能达到气体反应条件而无法通过分析气体成分来判断故障的弊端。
[0101]
本申请所述确定gis中局部放电位置的声电联合检测方法克服了由于光的折反射而产生的检测错误和检测死角的弊端，从而准确确定故障点位置。
[0102]
本申请所述方法计算简便，物理意义明显，克服了试验及工程应用中金属微粒运动过程中放电位置难以确定的问题。
[0103]
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。