本發(fā)明涉及電力設備局部放電檢測，更具體地，涉及一種氣體絕緣開關設備的局部放電檢測系統(tǒng)。

背景技術：

1、氣體絕緣開關設備（gas?insulation?switchgear,?gis）以其高安全性、占地面積小、維護周期長及優(yōu)良的滅弧性能，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用。然而，在gis的制造、運輸、安裝以及斷路器的分合閘操作過程中，金屬顆粒不可避免地進入斷路器氣室，一旦金屬顆粒接觸或靠近絕緣子表面，可能引發(fā)閃絡故障。

2、當前，現(xiàn)場運行的gis設備通常采用特高頻（uhf）傳感器來監(jiān)測氣室內的局部放電情況。然而，金屬顆粒在gis正常運行電壓下往往保持靜止，產生的局部放電量極低，這使得特高頻傳感器難以捕捉到其存在。此外，隔離開關操作時產生的高頻過電壓會產生與局部放電信號相似的高頻電磁波，這些電磁波極易與特高頻傳感器的檢測頻段發(fā)生重疊，從而造成誤報。同時，單純依靠聲信號也無法全面反映由于金屬微粒而引發(fā)的局部放電的發(fā)生頻次及放電量的嚴重程度。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種氣體絕緣開關設備的局部放電檢測系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的一個方面提供了一種氣體絕緣開關設備的局部放電檢測系統(tǒng)，包括：超聲檢測設備，包括多個超聲傳感器，上述超聲傳感器被配置為貼附設置于氣體絕緣開關設備的斷路器氣室的底部，上述超聲檢測設備用于采集得到超聲信號；特高頻檢測設備，包括特高頻傳感器，上述特高頻傳感器被配置為設置于上述氣體絕緣開關設備的罐體內部，上述特高頻檢測設備用于采集電磁波信號；處理設備，被配置為分別連接上述超聲檢測設備和上述特高頻檢測設備，上述處理設備用于基于上述電磁波信號和上述超聲信號，進行局部放電檢測，得到局部放電檢測結果。

3、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述超聲檢測設備還包括超聲傳感光路結構和超聲信號檢波器，上述超聲傳感光路結構被配置為連通上述多個超聲傳感器和上述超聲信號檢波器；其中，上述多個超聲傳感器用于采集得到多個初始超聲信號；上述超聲傳感光路結構用于基于上述多個初始超聲信號，生成多個拍頻信號；上述超聲信號檢波器用于對上述多個拍頻信號進行解調處理，得到上述超聲信號。

4、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述超聲傳感光路結構包括激光器、隔離器、第一耦合器、聲光效應單元、延遲光纖、第二耦合器、多個第三耦合器、多個光電探測器、第四耦合器、多個光纖環(huán)形器和多個法拉第旋鏡；其中，上述激光器用于經上述隔離器和上述第一耦合器，產生參考光信號和探測光信號，上述參考光信號被配置為經上述聲光效應單元和上述延遲光纖，輸入至上述第二耦合器，上述探測光信號被配置為輸入至上述第四耦合器；上述第二耦合器用于將上述參考光信號分為多路參考光子信號，上述參考光子信號被配置為輸入至上述第三耦合器的第一輸入端；上述第四耦合器用于將上述探測光信號分為多路第一探測光子信號，上述第一探測光子信號被配置為經上述光纖環(huán)形器輸入至上述超聲傳感器；上述超聲傳感器用于基于采集得到的初始超聲信號對上述第一探測光子信號進行聲信號調制，得到第二探測光子信號，上述第二探測光子信號被配置為經由上述法拉第旋鏡反射后，經上述光纖環(huán)形器輸入至上述第三耦合器的第二輸入端；上述第三耦合器用于將上述參考光子信號和上述第二探測光子信號耦合至上述光電探測器；上述光電探測器用于基于對上述參考光子信號和上述第二探測光子信號的光電探測，得到上述拍頻信號。

5、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述超聲信號檢波器包括數(shù)據(jù)采集卡和多個超聲信號處理單元；其中，上述超聲信號處理單元用于依次對上述拍頻信號進行信號放大、解調及濾波處理，得到解調信號；上述數(shù)據(jù)采集卡用于基于上述超聲信號處理單元各自輸出的解調信號，得到上述超聲信號。

6、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述特高頻檢測設備還包括電壓限幅器、同軸電纜和特高頻信號檢波器；其中，上述電壓限幅器被配置為設置于上述氣體絕緣開關設備的罐體內部，上述電壓限幅器被配置為連接上述特高頻傳感器，上述電壓限幅器用于對上述特高頻傳感器采集的初始電磁波信號進行鉗位處理，得到第一電磁波信號；上述同軸電纜被配置為貫穿設置于上述氣體絕緣開關設備的罐體，上述同軸電纜被配置為分別連接上述電壓限幅器和上述特高頻信號檢波器，上述同軸電纜用于將上述第一電磁波信號傳輸至上述特高頻信號檢波器；上述特高頻信號檢波器用于對上述第一電磁波信號進行包絡檢波處理，得到上述電磁波信號。

7、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述同軸電纜包括電纜和包裹上述電纜的雙層屏蔽結構，上述雙層屏蔽結構中的外層屏蔽結構為銅編織或銅箔，上述雙層屏蔽結構中的內層屏蔽結構為銅編織或銅箔。

8、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述超聲傳感器包括芯軸，及纏繞設置于上述芯軸的單模彎曲敏感光纖。

9、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述特高頻傳感器為圓形盤錐天線。

10、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述處理設備被配置為：對于上述電磁波信號和上述超聲信號中的任意一個第一傳感信號，對上述第一傳感信號進行平滑處理，得到第二傳感信號；將上述第二傳感信號和與上述第二傳感信號對應的標準局放信號進行互相關運算，得到互相關運算結果；基于上述電磁波信號和上述超聲信號各自的互相關運算結果，得到上述局部放電檢測結果。

11、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述處理設備還被配置為：在上述局部放電檢測結果表示發(fā)生局部放電事件的情況下，基于上述電磁波信號和上述超聲信號各自的電壓幅值，對上述第二傳感信號進行歸一化處理，得到第三傳感信號；基于信號閾值，對上述第三傳感信號進行脈沖計數(shù)，得到脈沖次數(shù)；基于上述第三傳感信號和上述脈沖次數(shù)，得到風險系數(shù)；基于上述電磁波信號和上述超聲信號各自的風險系數(shù)，得到上述局部放電事件的風險評估結果。

12、根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過超聲檢測設備和特高頻檢測設備的聯(lián)合檢測，在隔離開關操作產生的高頻過電壓激勵下，通過對采集到的聲學信號與電磁信號進行聯(lián)合評估，實現(xiàn)了對微弱局部放電信號的高效捕捉，進而實現(xiàn)了對氣體絕緣開關設備中金屬顆粒引發(fā)局部放電的準確定位與危險性分析。其中，設置于氣體絕緣開關設備的斷路器氣室的底部的超聲傳感器能夠有效捕捉金屬顆粒運動的超聲信號，結合設置于氣體絕緣開關設備的罐體內部的特高頻傳感器檢測到的局部放電的高頻電磁信號，實現(xiàn)了對金屬微粒運動和局部放電事件的全面監(jiān)測。

技術特征：

1.一種氣體絕緣開關設備的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述局部放電檢測系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲檢測設備還包括超聲傳感光路結構和超聲信號檢波器，所述超聲傳感光路結構被配置為連通所述多個超聲傳感器和所述超聲信號檢波器；

3.根據(jù)權利要求2所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲傳感光路結構包括激光器、隔離器、第一耦合器、聲光效應單元、延遲光纖、第二耦合器、多個第三耦合器、多個光電探測器、第四耦合器、多個光纖環(huán)形器和多個法拉第旋鏡；

4.根據(jù)權利要求2所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲信號檢波器包括數(shù)據(jù)采集卡和多個超聲信號處理單元；

5.根據(jù)權利要求1所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述特高頻檢測設備還包括電壓限幅器、同軸電纜和特高頻信號檢波器；

6.根據(jù)權利要求5所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述同軸電纜包括電纜和包裹所述電纜的雙層屏蔽結構，所述雙層屏蔽結構中的外層屏蔽結構為銅編織或銅箔，所述雙層屏蔽結構中的內層屏蔽結構為銅編織或銅箔。

7.根據(jù)權利要求1所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲傳感器包括芯軸，及纏繞設置于所述芯軸的單模彎曲敏感光纖。

8.根據(jù)權利要求1所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述特高頻傳感器為圓形盤錐天線。

9.根據(jù)權利要求1所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理設備被配置為：

10.根據(jù)權利要求9所述的局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理設備還被配置為：

技術總結
本發(fā)明提供了一種氣體絕緣開關設備的局部放電檢測系統(tǒng)，主要涉及電力設備局部放電檢測技術領域。該氣體絕緣開關設備的局部放電檢測系統(tǒng)，包括：超聲檢測設備，包括多個超聲傳感器，超聲傳感器被配置為貼附設置于氣體絕緣開關設備的斷路器氣室的底部，超聲檢測設備用于采集得到超聲信號；特高頻檢測設備，包括特高頻傳感器，特高頻傳感器被配置為設置于氣體絕緣開關設備的罐體內部，特高頻檢測設備用于采集電磁波信號；處理設備，被配置為分別連接超聲檢測設備和特高頻檢測設備，處理設備用于基于電磁波信號和超聲信號，進行局部放電檢測，得到局部放電檢測結果。

技術研發(fā)人員：陳榮,李松原,李楠,唐慶華,劉廣振,張黎明,王小朋,趙琦,馬國明
受保護的技術使用者：國網天津市電力公司電力科學研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6