專利名稱：氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)在線故障定位裝置，特別涉及一種氣體絕緣變電站(GIS)局部放電超高頻在線故障定位裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，大型輸變電工程的建設(shè)、城網(wǎng)改造的進(jìn)行，氣體絕緣變電站(Gas Insulated Substation，以下簡述為GIS)已得到了大量的使用。盡管GIS具有很高的安全可靠性，但在實(shí)際運(yùn)行中仍常有各種局部放電故障發(fā)生。因?yàn)镚IS在電力系統(tǒng)中一般是很重要的輸電樞紐，出現(xiàn)故障時(shí)，長期的停電檢修會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，所以在GIS正常運(yùn)行中找到局部放電故障的位置就顯得尤為重要。目前，國內(nèi)GIS局部放電故障定位裝置多采用的是利用超聲波傳感器接收局部放電產(chǎn)生的機(jī)械震動(dòng)信號(hào)來對(duì)故障定位。由于微小的局部放電所產(chǎn)生的超聲信號(hào)非常微弱，超聲信號(hào)在傳播路徑上衰減比較大，在很多情況下，超聲傳感器的靈敏度比較低，而且超聲傳感器的有效檢測范圍小，檢測點(diǎn)多，檢測效率低，因此完成一個(gè)較大規(guī)模的GIS的檢測通常需要幾天的時(shí)間。國外雖然有GIS局部放電超高頻在線故障定位裝置，但是，這些裝置都是把接收局部放電信號(hào)的天線內(nèi)置于GIS的盤式絕緣子中，對(duì)于龐大的GIS來說，完成其內(nèi)部的定位需要數(shù)量驚人的傳感器，而且從我國的國情考慮，也不可能把天線內(nèi)置于GIS的盤式絕緣子中。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有良好的抗電磁干擾能力、使用傳感器少、定位準(zhǔn)確和靈敏度高的GIS局部放電超高頻在線故障定位裝置。該裝置能夠在保證GIS正常運(yùn)行的情況下，在GIS的外部實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部局部放電故障的定位。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案它由信號(hào)采集裝置、信號(hào)傳輸通道和信號(hào)處理裝置組成。
所述信號(hào)采集裝置采用的是兩個(gè)下限截止頻率至少為300MHz、上限截止頻率在1400MHz～1600MHz之間的超高頻傳感器。在線定位時(shí)，把兩個(gè)超高頻傳感器固定在GIS的盤式絕緣子處，使其能夠接收到從盤式絕緣子縫隙處輻射出來的GIS內(nèi)部的局部放電超高頻信號(hào)。每個(gè)超高頻傳感器由寬頻帶天線、超高頻放大器、高通濾波器、檢波器和屏蔽外殼組成。寬頻帶天線采用的是等臂對(duì)數(shù)螺旋天線，天線臂的末端做成尖削形狀，可以減小天線臂上電流的終端反射。天線的下限工作頻率小于等于600MHz，上限工作頻率為5000MHz。天線的駐波比小于等于3。天線采用巴倫饋電裝置進(jìn)行饋電使天線的阻抗和饋線的阻抗相匹配。為了避開空氣中電暈干擾信號(hào)的頻帶300MHz左右，超高頻放大器的下限頻率至少為300MHz。為了測到更加豐富的高頻信號(hào)，超高頻放大器的上限頻率在1400MHz～1600MHz之間。盤式絕緣子處輻射出的超高頻信號(hào)非常微弱，并且信號(hào)在GIS內(nèi)的傳輸過程中衰減很嚴(yán)重，故超高頻發(fā)大器在整個(gè)頻段內(nèi)的增益為35dB～50dB，既滿足在頻段內(nèi)的良好放大信號(hào)的要求，又避免了因增益過高而出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象。對(duì)于單獨(dú)的超高頻放大器，即使其下限工作頻率大于300MHz，它仍然能夠接收到300MHz以下的電磁信號(hào)，這樣就不能很好的避開空氣中的電暈干擾，故在超高頻放大器的前端增加一個(gè)高通濾波器，其下限截止頻率為300MHz，可以滿足避開電暈干擾的要求，從而達(dá)到良好的抗電磁干擾的效果，使接收裝置具有較高的靈敏度。超高頻傳感器的外殼的設(shè)計(jì)是天線的前面板采用環(huán)氧樹脂，其余部分采用全金屬板屏蔽，從而使天線能良好接收信號(hào)，而整個(gè)接收裝置又不受外部電磁干擾的影響。
所述信號(hào)傳輸通道采用的是兩根等長的雙屏蔽高頻傳輸線，傳輸線的兩端通過高頻電纜頭與信號(hào)采集裝置和信號(hào)處理裝置連接。這樣既保證GIS內(nèi)的電磁信號(hào)在信號(hào)采集通道內(nèi)的傳播路徑相等，同時(shí)又可以保證到達(dá)信號(hào)處理裝置的信號(hào)不受外部電磁干擾信號(hào)的影響。
所述信號(hào)處理裝置由示波器、GPIB卡、計(jì)算機(jī)組成。由信號(hào)經(jīng)過傳輸通道到達(dá)示波器，示波器和計(jì)算機(jī)之間通過GPIB卡連接。計(jì)算機(jī)可以控制示波器，并且存儲(chǔ)和處理由信號(hào)傳輸通道傳輸?shù)绞静ㄆ鞯男盘?hào)，完成對(duì)GIS內(nèi)部局部放電故障的定位。
本實(shí)用新型通過由兩個(gè)超高頻傳感器組成的信號(hào)采集裝置在GIS外部采集其內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超高頻信號(hào)，并使信號(hào)經(jīng)過高頻電纜的傳輸?shù)竭_(dá)信號(hào)處理裝置，由信號(hào)處理裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最終完成對(duì)內(nèi)部故障的定位。整個(gè)裝置通過采用合適的工作頻率、金屬外殼屏蔽接收、雙屏蔽傳輸設(shè)計(jì)，避開了空氣中的電磁干擾，從而提高了定位的準(zhǔn)確性和信號(hào)接收的靈敏度。由于整個(gè)定位裝置都位于GIS的外部，因此不影響GIS在電力系統(tǒng)中的正常運(yùn)行。而且整個(gè)裝置是脫離GIS而單獨(dú)存在的，信號(hào)的接收裝置可以自由移動(dòng)，從而可以使整個(gè)定位裝置需要傳感器減少到兩個(gè)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接示意圖。
圖2是信號(hào)接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是寬頻帶天線平面示意圖。
具體實(shí)施方式
氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置由如圖1所示的信號(hào)采集裝置、信號(hào)傳輸通道和信號(hào)處理裝置組成。所述信號(hào)采集裝置采用的是兩個(gè)超高頻傳感器1。在線定位時(shí)，把兩個(gè)超高頻傳感器1固定在GIS的盤式絕緣子處，使其能夠接收到從盤式絕緣子縫隙處輻射出來的GIS內(nèi)部的局部放電超高頻信號(hào)。每個(gè)超高頻傳感器由如圖2所示的寬頻帶天線6、高通濾波器7、超高頻放大器8、檢波器9和屏蔽外殼10組成。寬頻帶天線采用的是如圖3所示的等臂對(duì)數(shù)螺旋天線，天線臂的末端做成尖削形狀，可以減小天線臂上電流的終端反射。天線6的下限工作頻率為600MHz，上限工作頻率為5000MHz。天線的駐波比小于等于3。天線采用巴倫饋電裝置進(jìn)行饋電使天線的阻抗和饋線的阻抗相匹配。為了避開空氣中電暈干擾信號(hào)的頻帶300MHz左右，超高頻放大器8的下限頻率為300MHz。為了測到更加豐富的高頻信號(hào)，超高頻放大器8的上限頻率為1500MHZ。超高頻發(fā)大器8在整個(gè)頻段內(nèi)的增益為35dB～50dB。超高頻放大器8的前端的高通濾波器7下限截止頻率為300MHz。超高頻傳感器的外殼10的設(shè)計(jì)是天線的前面板采用環(huán)氧樹脂，其余部分采用全金屬板屏蔽。
所述信號(hào)傳輸通道2采用的是兩根等長的雙屏蔽高頻傳輸線，傳輸線的兩端通過高頻電纜頭與信號(hào)采集裝置和信號(hào)處理裝置連接。
所述信號(hào)處理裝置由示波器3、GPIB卡4、計(jì)算機(jī)5組成。由信號(hào)經(jīng)過傳輸通道到達(dá)示波器3，示波器3和計(jì)算機(jī)5之間通過GPIB卡4連接。計(jì)算機(jī)5可以控制示波器3，并且存儲(chǔ)和處理由信號(hào)傳輸通道傳輸?shù)绞静ㄆ鞯男盘?hào)，完成對(duì)GIS內(nèi)部局部放電故障的定位。
權(quán)利要求1.一種氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置，由信號(hào)采集裝置、信號(hào)傳輸通道和信號(hào)處理裝置組成，其特征是所述的信號(hào)采集裝置由兩個(gè)下限截止頻率至少為300MHz、上限截止頻率在1400MHz～1600MHz之間的超高頻傳感器組成，所述的信號(hào)傳輸通道由兩根等長的雙屏蔽電纜組成，所述的信號(hào)處理裝置由示波器、GPIB卡和計(jì)算機(jī)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置，其特征是所述的超高頻傳感器由寬頻帶天線、超高頻放大器、高通濾波器、檢波器和屏蔽外殼組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置，其特征是所述的寬頻帶天線采用的是等臂對(duì)數(shù)螺旋天線，天線臂的末端做成尖削形狀，天線的下限工作頻率小于等于600MHz，上限工作頻率為5000MHz，天線的駐波比小于等于3，天線采用巴倫饋電裝置進(jìn)行饋電使天線的阻抗和饋線的阻抗相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置，其特征是所述超高頻放大器的下限頻率至少為300MHz，上限頻率在1400～1600MHz之間，在整個(gè)頻段內(nèi)的增益為35dB～50dB。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置，其特征是所述屏蔽外殼的設(shè)計(jì)是天線的前面板采用環(huán)氧樹脂，其余部分采用全金屬板屏蔽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣體絕緣變電站局部放電超高頻在線故障定位裝置，它由信號(hào)采集裝置、信號(hào)傳輸通道和信號(hào)處理裝置組成。信號(hào)采集裝置采用的是兩個(gè)超高頻傳感器，信號(hào)傳輸通道采用的是兩根等長的雙屏蔽高頻傳輸線，傳輸線的兩端通過高頻電纜頭與信號(hào)采集裝置和信號(hào)處理裝置連接，信號(hào)處理裝置由示波器、GPIB卡、計(jì)算機(jī)組成，由信號(hào)經(jīng)過傳輸通道到達(dá)示波器，示波器和計(jì)算機(jī)之間通過GPIB卡連接，通過合理選擇工作頻率，使整個(gè)定位裝置具有良好的抗電磁干擾能力和定位準(zhǔn)確性，而且整個(gè)定位裝置是脫離GIS而單獨(dú)存在的，信號(hào)的接收裝置可以自由移動(dòng)，從而可以達(dá)到減少傳感器數(shù)量的目的。
文檔編號(hào)G01R31/00GK2748927SQ20042008483
公開日2005年12月28日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者李成榕, 李信, 楊靜, 丁立健, 黃興泉 申請人:華北電力大學(xué)(北京)