GIS局部放电检测的微带贴片天线研究

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GIS局部放电在线检测技术的应用研究

GIS局部放电在线检测技术的应用研究1. 引言1.1 背景介绍研究GIS局部放电在线检测技术具有重要的理论和实际意义。

通过引入先进的传感技术和信号处理算法，可以实现对GIS设备的实时监测和智能诊断，提高设备的安全性和可靠性。

目前，国内外学者和工程师在GIS局部放电在线检测技术领域取得了一系列重要的研究成果，为电力设备的维护管理和故障诊断提供了有力支持。

由于GIS设备的工作环境复杂多变，GIS局部放电在线检测技术仍存在一些挑战和问题，需要进一步研究和改进。

【完成】1.2 研究目的研究的目的是为了探索GIS局部放电在线检测技术在电力系统中的应用价值，通过深入研究该技术的原理和应用案例，了解其在现实工程中的效果和效益。

分析GIS局部放电在线检测技术的发展现状，了解其在当前电力行业中的普及程度和应用范围。

通过评估GIS局部放电在线检测技术的优势和局限性，探讨其在实际工程中可能遇到的问题和挑战。

最终，对GIS局部放电在线检测技术的未来发展方向进行展望，指导和推动其在电力系统中的进一步应用和推广，为提升电力系统的安全性和稳定性做出贡献。

通过研究GIS局部放电在线检测技术，旨在为电力系统的维护和管理提供更可靠的技术手段和支持，实现电力系统的智能化和自动化运行。

2. 正文2.1 GIS局部放电检测技术原理GIS局部放电检测技术原理是基于局部放电信号的特征来实现设备状态的监测和评估。

局部放电是电气设备在运行中产生的一种放电现象，是由于电压应力造成绝缘介质中的局部击穿而引起的。

局部放电产生的信号包含多种频率成分，可以通过检测和分析这些信号来判断设备是否存在局部放电现象。

GIS局部放电检测技术主要包括电磁波法、超声波法、红外热像法和电容耦合法等。

电磁波法利用局部放电产生的电磁波信号来实现检测，适用于高压设备；超声波法则是通过检测局部放电产生的声波信号来实现检测，适用于金属封闭设备；红外热像法则是通过检测局部放电产生的热量变化来实现检测。

GIS设备局部放电检测技术的研究

GIS设备局部放电检测技术的研究发表时间：2019-08-06T09:47:32.423Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：陈江添[导读] 本文对当前存在的GIS局部放电检测技术进行了分析和总结，对比了多种检测技术和检测方式共通和互补的地方，认为只有综合采用多种检测技术和检测方法才能更有效的对GIS进行状态评估和故障诊断。

广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞 523000摘要：气体绝缘组合开关设备（Gas Insulated Switchgear ，GIS）是电力系统重要的电气设备，在电力系统中得到越来越广泛的应用。

由于GIS结构的封闭性，当设备内部发生局部放电时往往难以发现，对这些设备常有状态监测和故障诊断的要求。

本文对当前存在的GIS局部放电检测技术进行了分析和总结，对比了多种检测技术和检测方式共通和互补的地方，认为只有综合采用多种检测技术和检测方法才能更有效的对GIS进行状态评估和故障诊断。

关键词：GIS；局部放电；检测技术；0 引言气体绝缘组合开关设备（Gas Insulated Switchgear，简称GIS）是一种成套高压电气设备，它将断路器、母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管等多种电气元件封闭组合在接地的金属外壳中，充以0.3MPa~0.4MPa的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。

GIS 以其结构紧凑、占地面积少、受环境影响小、不会产生噪音、运行安全可靠且维护工作量少等突出特点，在电力系统中得到越来越广泛的应用。

GIS可靠性高，不少厂商认为停电检修周期为10年以上。

虽然如此，GIS还是存在若干缺点。

如充SF6气体的设备绝缘距离小，电场强度高，在介质或电极小有缺陷时会对绝缘强度有重要影响因此，对这些设备常有状态监测和故障诊断的要求。

GIS的绝缘故障常常伴有局部放电（Partial Discharge，缩写为PD）现象的发生。

局部放电是指发生在电极之间的非贯通性放电。

检测GIS局部放电的超高频微带贴片天线设计

Ｘｉ ’ ａｎ，７１００４９，Ｃｈｉｎａ，＂２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｕｒｅａｕＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８００１，Ｃｈｉｎａ；
３，ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊ＇ｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）
摘要：设计了一种可提取局部放电超高频信号的微带天线，测试了天线的频率响应，并搭建了一套基于脉冲电
流法和超高频法的局部放电检测系统，提取了ｓＦ气体在针板间隙和绝缘介质内部空穴中的放电信号，比较分析了微带天线与高频罗戈夫式线圈的检测性能。结果表明：这种新型超高频天线能够有效提取局部放电信号，并且小型轻便，现场安装无需改变电气回路，抗干扰能力优于高频罗氏线圈，且能为放电类型的识别和干扰信号的排除提供参考，适于变电站ＧＩＳ类设备的局部放电在线监测。关键词：贴片天线；局部放电；超高频；ＳＦ；电磁脉冲
７４
任重等：检
绝缘材料
２０１３，４６（５）
检测ＧＩＳ局部放电的超高频微带贴片天线设计
任重，董明，肖智刚，毕建刚３弓艳朋
（１．西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安７１００４９；２．深圳供电局有限公司，广东深圳５１８００１；３．中国电力科学研究院，北京１００１９２）

GIS超声波局部放电检测技术的应用分析

GIS超声波局部放电检测技术的应用分析一、引言二、GIS超声波局部放电检测技术概述GIS超声波局部放电检测技术是利用局部放电现象产生的超声波进行检测和诊断的一种技术。

当GIS设备发生局部放电时，会产生瞬间的高温和高压，导致局部气体击穿，形成局部放电等现象。

这些现象会产生一定频率和振幅的超声波，通过超声传感器和信号处理系统，可以捕捉到这些超声波信号，并进行分析诊断。

通过监测和分析这些超声波信号的频率、幅值和时域特征，可以实现对GIS设备的局部放电故障进行早期诊断和预警。

目前，GIS超声波局部放电检测技术已经在电力行业得到了广泛的应用。

通过实验和实际应用，已经证明了该技术在GIS设备的故障诊断和在线监测方面具有较高的可靠性和准确性。

在现有的GIS设备中，一些生产厂家已经配备了超声波传感器和专业的局部放电诊断系统，可以实现对GIS设备进行实时的超声波信号监测和分析。

通过这些系统，可以实现对GIS设备的局部放电故障进行早期诊断和预警，有效地提高了设备的安全性和可靠性。

GIS超声波局部放电检测技术也存在一些局限性：1. 复杂性：超声波信号受到外界环境的影响较大，需要对信号进行较为复杂的处理和分析，增加了系统的复杂性和成本。

2. 实际应用限制：由于超声波信号易受外界干扰，检测结果受到环境因素的影响较大，在实际应用中需要根据具体情况进行合理的布置和调试。

五、未来发展趋势及应用前景随着数字化技术的快速发展和信息化水平的提高，GIS超声波局部放电检测技术在未来的发展前景非常广阔。

一方面，随着超声波传感器和信号分析系统的不断改进和完善，技术的可靠性和准确性将会得到进一步提高。

在智能电力系统的背景下，GIS超声波局部放电检测技术将得到更广泛的应用。

未来，该技术将会在电力设备智能化管理系统中扮演更为重要的角色，实现对GIS设备的智能监测和故障诊断。

GIS超声波局部放电检测技术的应用分析

GIS超声波局部放电检测技术的应用分析GIS超声波局部放电检测技术是一种用于气体绝缘开关设备（GIS）的局部放电检测技术。

该技术通过利用超声波的传播和反射特性来检测设备中的局部放电缺陷，能够实时监测设备的放电情况，帮助提前预警和及时处理设备的故障。

该技术能够提供可靠的放电检测结果。

通过分析超声波的传播路径和反射信号，可以准确地识别出设备中的局部放电缺陷，并判断其严重程度。

这种非接触式的检测方式不仅可以避免人员接触高压设备而产生安全隐患，还能够提高检测的准确性和可靠性。

该技术具有高效的实时监测能力。

由于超声波的传播速度较快，可以实现对设备中局部放电情况的实时监测。

一旦检测到设备中出现局部放电缺陷，就能够立即发出警报并采取相应的维修措施，避免设备故障的发生和扩大。

该技术具有良好的适应性和可扩展性。

GIS超声波局部放电检测技术适用于不同类型和规模的气体绝缘开关设备，可以应用于电力系统、工业生产和交通运输等领域。

该技术可以与其他监测设备和系统相结合，形成综合监测网络，进一步提高设备的故障检测和维修能力。

GIS超声波局部放电检测技术还具有经济效益。

相比传统的局部放电检测方法，该技术不需要对设备进行拆解或停机检修，可以节省维修时间和成本。

该技术可以利用已有的设备和管线，无需增加额外的检测设备和设施，降低了投资成本。

GIS超声波局部放电检测技术具有可靠性、实时监测能力、适应性和经济效益等优点，广泛应用于各个领域的气体绝缘开关设备中。

随着该技术的不断发展和完善，相信其在放电检测领域会有更广阔的应用前景。

GIS局部放电在线检测技术的应用研究

GIS局部放电在线检测技术的应用研究
GIS局部放电在线监测技术是电力系统中非常重要的一项技术，它可以实时监测GIS
中的局部放电情况，及时发现问题并采取相应的措施，从而保证GIS的安全稳定运行。

GIS是一种高压电器设备，由于其结构的特殊性，使得其在运行过程中容易产生局部
放电现象。

若能有效地监测和诊断GIS局部放电问题，能够提高GIS的使用寿命和可靠性，减少故障率，为电力系统的安全稳定运行作出贡献。

下面，将对GIS局部放电在线检测技
术的应用进行研究。

GIS局部放电在线监测技术的原理是利用检测传感器将GIS设备内部的局部放电信号
转化为电信号，然后经过放大、处理、分析、判断等环节，检测出GIS设备内部的局部放
电信号情况。

传感器是GIS局部放电在线监测技术的关键组成部分，它是利用特定的物理效应或材
料特性，将GIS设备内部的局部放电信号转化为电信号。

当前广泛应用的传感器有电磁传
感器、光纤传感器、电容传感器等。

其中，电磁传感器是最常用的GIS局部放电在线监测
传感器，其工作原理是通过测量磁场强度来检测GIS局部放电信号。

1、GIS设备的诊断
通过GIS局部放电在线检测技术，可以实时监测GIS设备内部的局部放电信号情况，
发现潜在故障点，对GIS设备进行诊断，并及时进行相应的维护保养工作。

GIS设备的性能评估需要考虑其工作状态和寿命等因素，局部放电在线监测技术可以
实时监测GIS设备的运行状况，根据检测结果评估GIS设备的性能。

3、GIS设备的运行状态监测
三、总结。

GIS超声波局部放电检测技术的应用分析

GIS超声波局部放电检测技术的应用分析一、GIS超声波局部放电检测技术的原理GIS超声波局部放电检测技术是利用超声波传播的原理来检测设备中的局部放电情况。

当局部放电发生时，会产生一定的声波，并通过介质传播出来。

利用超声传感器将这些声波接收并转换为电信号，通过信号处理和分析可以判断出是否存在局部放电现象。

在GIS设备中，由于其燃气绝缘特性以及金属封闭结构的特点，放电产生的声波会受到一定的阻尼和干扰，因此需要通过合理的超声波检测技术来获取有效的信号并进行分析判断。

二、GIS超声波局部放电检测技术的特点1. 高灵敏度：GIS超声波局部放电检测技术对于微弱的声波信号具有很高的敏感度，能够有效地检测出微小的局部放电情况，提前发现设备潜在的故障隐患。

2. 宽频段：GIS超声波局部放电检测技术能够应用于较宽的频段范围内，通过对不同频率的声波进行采集和分析，可以对不同类型的放电进行有效的识别和判断。

3. 高分辨率：GIS超声波局部放电检测技术能够实现对信号的高分辨率采集和处理，可以较为准确地定位和判断局部放电的位置和严重程度。

4. 非侵入性：GIS超声波局部放电检测技术无需对设备进行破坏性的检测，通过外部传感器即可完成检测过程，不会对设备的正常运行产生影响。

四、GIS超声波局部放电检测技术存在的问题及展望1. 超声波信号的复杂处理：GIS超声波局部放电检测技术需要对采集到的声波信号进行复杂的处理和分析，存在一定的算法和技术难度。

2. 复杂环境的影响：在实际的运行环境中，设备周围的环境噪声和干扰会对超声波信号的采集产生影响，需要有效地应对这些干扰。

3. 技术和设备的不断更新：随着科技的不断发展，GIS超声波局部放电检测技术也在不断更新和改进，需要对新技术和新设备进行及时的学习和更新。

未来，随着电力系统的智能化和数字化转型的加速推进，GIS超声波局部放电检测技术将会在技术水平、设备性能和应用领域上得到进一步的提升和拓展。

GIS 设备局部放电检测技术

GIS 设备局部放电检测技术返回技术文献首页一、概述：GIS 、GCB 及GIT 等SF6 电气设备没有外部露出的带电部分，采用SF6 气体绝缘，可靠性较高，检修工作量小，但通过发展外部诊断、监视法可减小不必要的拆卸检修工作量。

即一种不解体设备而用确切简易的办法从外部进行各种（在线的、离线的、带电的、停电）测量，监视、诊断设备内部状态及性能的好坏，包括故障定位。

GIS 、GCB 及GIT 等SF6 电气设备的绝缘性能是确保其安全运行的重要条件。

设备内部中的金属微粒、粉末和水分等导电性杂质是引发GIS 等设备故障的原因。

设备存在导电性杂质时，因局部放电而发出不正常声音、振动、产生放电电荷、发光、产生分解气体等异常现象。

因此局部放电是GIS 、GCB 及GIT 等设备状态监测重要对象之一。

二、主要监测方法：1. 电磁波检测法：局放产生在GIS 室内传播的电磁波。

选择电磁波拾取天线来检测从GIS 腔体盆式绝缘子处泄漏出来的电磁波，来判断局放和故障定位。

2. 特高频检测法：GIS 放电引起的脉冲电信号上升，频谱中高频分量可达GHz 数量级。

可选择特高频段进行局部放电的检测和定位。

3. 高频接地电流法：高频电流被局放激励，而电流流入地线，通过测量接地电流值，评判GIS 安全状况。

4. 声发射/ 振动法：局部放电会发生声波，监测由此引起的腔体振动，判断局放情况。

5. SF6 气体的监测：SF6 电气设备是采用SF6 气体绝缘和灭弧的，其性能状态将是影响设备的重要参数，因此其将是GIS 等设备状态监测重要对象之一。

通过对SF6 气体特性的监测，判断设备的健康状况，主要包括：①气体压力监视：GIS 局放会引起该区域温度升高，表现为该腔体的压力值陡升，通过监视SF6 气体的压力变化，来判断局放和故障定位。

②气体泄漏监测：用检漏仪监测SF6 气体的泄漏量或监测气室压力下降量判断泄漏。

③气体湿度监测：根据露点法等原理，用微水仪监测SF6 气体的微水含量。

GIS设备局部放电分析及对策研究

工程技术
水电工程
２０１５年５月・１０９・
ＧＩＳ设备局部放电分析及对策研究
金麟申国标云南文山６６３０００）（云南电网公司文山供电局
摘要：本文首先介绍了ＧＩＳ局部放电的在线监测方法及优缺点，分析了ＧＩＳ局部放电的原因，并结合相关实践经验，从多方面研究了解决ＧＩＳ设备局部放电的有效对策。关键词：ＧｉＳ设备，局部放电，分析，对策，研究中图分类号：ＴＵ７文献标识码：Ａ文章编号：１６７１．５５８６（２０１５）２０．０１０９．０１
１前言
作为Ｇｉｓ设备应用中的一项重要工作，对其局部放电的分析在近期得到了长足的发展和进步。该项课题的研究，将会更好地提升对其局部放电的掌控力度，从而通Ｓ局部放电的在线监测方法及优缺点现阶段的技术水平，国内外对在线监测ＧＩＳ局部放电的方法主要有超声波法、化学法、电气法等。
４解决ＧＩＳ设备局部放电的有效对策４．１提高产品的质量２．１超声波法鉴于ＧＩＳ设备在变电站的重要意义，必须保证其产品的高ＧＩＳ局部放电能够产生声波，有纵波、横波、表面波三种。质量，具体来说，可从以下几点做起：①重视技术，加大维护传播在腔体外壁的声波不仅有纵波，而且还有横波，所以使用管理力度，制订相应的流程和规定，强化工作人员的安全意识，超声波传感器对局部放电出现的振动信号进行接收，可以达到使其端正态度、尽职尽责，保证产品的合格率；②加强技术交检测到ＧＩＳ局部放电的效果。局部放电出现的声波与金属屑流，集思广益，倾听多方建议，尤其是在处理重大事故时，尽共同撞击外壳造成的机械振动频率，在数千赫兹到数十千赫兹量由多人共同商榷，要全方位考虑，制订出可行的策略，有机的范围，为了消除其他声源的干扰，超声波对局部放电的测量会可聘请业内的专家做现场指导，加深理解，掌握更多的方法仪器主频带一般在６５～３５０ｋＨｚ之间。 ③对设备的大概占地面积应有一个比较准确地估算，安装时留２－２化学法有适当的裕度，为以后维修保养提供方便；④加大对设备的维在ＧＩＳ内部的电弧放电作用下，有部分ＳＦ６气体能够发生护力度，及时对运行中的问题做检查；⑤检修时，气室应呈打分解，ＳＯＦ２与ＳＯ２Ｆ２是两个主要中间的分解物，通过ＳＯＦ２开状，按规范回收气体，并用氮气冲洗，还应保证室内足够的与ＳＯ２Ｆ２的浓度，能够判断出ＯＩＳ内部的放电状况程度。化通风，保护人身安全。．２加强监督。严把质量关学法的优点是检测结果不会被外界电磁的干扰所影响。但是化４ＯＩＳ设备具有密封性，一旦出现故障，维修难度大，因此学法也存在一些问题有：大量试验统计的分析发现，在测量因自由微粒造成的局部放电的效果不理想；ＧＩＳ中吸附剂与干燥在选材、安装和调试等过程中都应加强监督，把好各个环节的剂也许会极大的影响到化学法的测量准确性；短脉冲的放电产质量关。设备出厂前应经过严格的质量检验，若不合格，应查ＩＳ设备在运行后第一年的事故率较高，生的分解物也许会达不到一定量；进行一次试验就必须做很多明原因，并加以处理。Ｇ分解物气相色谱的试验与红外谱图的分析；断路器时产生弧同以后逐渐降低，为此，必须进行耐压试验，尤其是在使用的第年，要加大巡查力度。样也可能会影响到测量的准确性。４．３建立在线检测系统２．３内部电极法内部电极法分为两种，一种是把ＧＩＳ法兰经过稍微的改当发生局部放电故障时，应及时进行检测，确定原因。局造，在法兰的内部加装上金属电极和外壳形成的电容，通过电部放电检测方法通常有：① 电测法。如光学检测法、声学检测容传感器获得局部放电脉冲的信号。使用两个左右的电容传感法、化学检测法等；②非电测法。主要有常规电测法以及超高器就能够进行定位。定位原理是采用信号传到两个传感器间频法。其中，超高频法主要优点在于检测频段比较高，能够有的时间差来确定。大量科学研究表明了定位的精度能够达到效避开传统检测局部放电中的电晕和开关操作等各种电气的干１００ｍｍ，局部放电检测的灵敏度能够达到７．５ｐＣ，英国的电力扰；而且检测频带比较宽，因此，检测的灵敏度非常高；还能Ｆ传感器跟超声波的检测研究中心就是这个方法进行交接试验。内部电极法具有结构简够识别故障得类型与进行定位；ＵＨ单并且实用的优点，但是存在易受到外界干扰的缺点。另一种法进行比较发现，ＵＨＦ传感器检测局部放电的有效范围比较ＨＦ检测所具备的优是日本研制的在盆式绝缘子的内部接地端的附近把一个电极预大，不需要安装很多的传感器检测点。Ｕ先埋设。具有良好的抗干扰性能和极高的灵敏度等优点，局部点，在检测局部放电的领域得到迅速发展与广泛应用，因其有良好的抗干扰性，拥有定位局放源的功能。然而，耦合器距局放电检测的灵敏度能够达到６ｐＣ。放源的距离远近，影响信号的强弱，要保证测量值的精确，每３ＧＩＳ局部放电的原因分析隔２０～３０ｍ就要有一个超高频传感器。该方法是将传感器放３．１ＧＩＳ设备局部放电的产生原因于ＧＩＳ内部，对局放电磁波的频谱进行检测。载流导体表面存在一定的缺陷。导体表面存在一些毛刺、尖角等都会导致表面电场出现强度不均匀情况，并且这些因素５结束语通过对Ｇｉｓ设备局部放电及对策的相关研究，我们可以发通常都是在制造或者安装的时候出现的。如果是在稳定的工频电压下，通常是不会出现击穿的，但是如果是在冲击电压或者现，引起其局部放电的原因是多方面的，有关人员应该从其放电的客观实际情况出发，在充分研究基础条件的同时，研究制操作的时候，击穿就非常容易发生。绝缘子表面存在一定的缺陷。这种缺陷的引起主要是因为定最为符合实际的相对应实施策略。参考文献制造质量不良，导致绝缘子中存在气泡或者裂纹引起的或者是［１］曾伟东．变电站ＧＩＳ设备耐压局放问题处理与预防 Ⅱ １．中国在安装的时候留下了一些尘埃、污迹等引起的在进行ＧＩＳ设备制造或者安装的时候，留下了一些自由导高新技术企业，２０１３（０２）：１６４ — １６５．

GIS局部放电检测技术探析

GIS局部放电检测技术探析1 研究背景在电力系统整个的运行稳定性中，GIS这一设备都发挥着不可或缺的重要作用，一旦有故障发生，极有可能引起大面积的停电事故。

由于受到GIS设备自身特殊性的影响，其在停电检修的操作中需要有大量的人力物力投入，此外所耗费的维修时间也相对较长，因而所造成的经济损失较大。

对于GIS这一设备而言，无论是在安装、制造，还是在运行和运输环节，均可能有一定的安全隐患产生，最终形成绝缘缺陷。

笔者所掌握的缺陷主要有尖端放电、固体绝缘件的内部放电、自由微粒以及悬浮放电等。

文章主要是以A市的某一个220kV的变电站为案例进行分析，将对超声波、特高频、GIS局部的放电缺陷以及定位和诊断的方式方法进行分析，并将相关的解决措施阐述出来。

2 关于局部放电检测的方式分析2.1 超声波法所谓超声波局部放电的检测方法是通过对压电式传感器的利用，接收到放电时所产生的脉冲波，此方法能够在超声波定位作用下将放电位置确定出来，并且极少遭受到周围电磁的干扰，然而超声波有着复杂的信号传播途径，因而容易遭受到其他振动信号的影响。

2.2 特高频法所谓的特高频检测法，是指在有局部放电辐射所引起的特高频电磁波的接收影响下将局部放电有效性的检测结果实现的这样一个过程，一般检测的频段为300MHz～3GHz，由于在300MHz的频段下是主要的现场电晕集中地，因而在特高频法的采用下能够将现场电源类的干扰源有效避开。

在时常使用的局部带电检测设备中，如变压器、GIS以及全封闭的罐式断路器等，由于它们自身的定位精确度不足，因而必须在其他方式的结合下，共同对局部放电发生的位置进行定位，才能够满足操作的需要。

2.3 声电联合的检测方式声电联合法能够同时对超声信息和局部放电信号中的特高频信息进行提取，在分析对比两种信号以后，能够判断出在信号中是否具备一致性，同时有助于有效地将现场干扰的情况排除掉，进而将识别缺陷类型的准确度提高。

在采取声电联合定位技术的情况下，能够有效地将超声法的精确定位和特高频法的快速定位等功能结合在一起，首先通过对特高频法的利用能够将定位放电的位置初步确定出来，随后在不同位置超声波测量的进行下，能够将传播时差计算出来，并在信号传播路径的结合下，能够将局部放电的发生位置计算出来，以此来将局部放电的定位准确性提高。

GIS局部放电在线检测技术的应用研究

GIS局部放电在线检测技术的应用研究近年来，电力系统的安全运行成为社会关注的焦点，而GIS（气体绝缘开关设备）是电力系统中广泛应用的一种高压开关设备。

由于GIS设备的复杂性，故障检测和维护变得尤为重要。

局部放电是GIS设备故障中常见的一种现象，它会导致设备损坏和电力系统的停电，因此监测和检测局部放电成为保障设备安全运行的关键。

在过去的几十年中，许多传统的局部放电监测技术被开发和应用于GIS设备。

超声波技术、电磁波技术和电容耦合技术等。

这些技术存在一些不足之处，如难以实现远程监测、复杂的系统配置和易受干扰等。

研究人员开始探索新的局部放电监测技术，以提高监测的准确性和可靠性。

一种新兴的技术是基于无线传感器网络的局部放电在线监测技术。

该技术通过在GIS设备周围布置传感器节点，实时采集局部放电的信号，并通过网络传输到监测中心进行分析和判断。

相比传统的监测方法，无线传感器网络技术具有以下优势：无线传感器网络可以实现远程监测，不再需要人工巡检。

传感器节点通过无线传输数据，可以远程实时监测设备的状态，及时发现故障和异常。

无线传感器网络具有灵活的系统配置。

传感器节点可以根据设备的特点和要求，灵活布置在GIS设备的关键部位，以获取更准确和全面的数据。

无线传感器网络可以对多个GIS设备进行同时监测。

传感器节点之间可以通过网络通信，实现多个设备的集中监测和数据处理。

这大大提高了监测效率和准确性。

无线传感器网络可以有效降低检测成本。

传统的局部放电监测设备需要大量的布线和设备，而无线传感器网络可以减少这些工作量，降低安装和维护的成本。

基于无线传感器网络的局部放电在线监测技术具有广阔的应用前景。

通过提高监测的准确性和可靠性，可以有效保障GIS设备的安全运行，减少停电事故的发生。

该技术还可以为电力系统的维护和管理提供有力的支持，提高电力系统的稳定性和可靠性。

深入研究和应用该技术，对推动电力系统的发展具有重要的意义。

基于特高频法的GIS设备局部放电检测的研究

基于特高频法的GIS设备局部放电检测的研究摘要：由于气体绝缘组合电器（GIS）具有占地面积小、绝缘可靠性高、运行维护量小等优点，所以被广泛应用在高压输电领域当中。

由于内部空间极为有限，GIS内部局部放电缺陷容易导致设备故障。

GIS严重事故在我国已经发生多起，通过定期对运行中的GIS设备进行带电检测，可及时发现其内部绝缘缺陷，有效避免GIS事故的发生。

关键词：特高频法；GIS设备；局部放电检测一、特高频法检测原理局部放电会在电力设备内部以及周边产生光、电、振动等物理或化学变化现象。

特高频法主要是检测电力设备在放电过程中产生的特高电磁波信号，以此获取局部放电有关信息。

特高频传感器分为外置式和内置式，检测时应当结合现场设备情况进行选择，当电力设备内部发生局部放电时，激发出的电磁波会透过环氧材料等非金属部件传播出来，此时可采用外置式特高频传感器进行检测；而采用内置式特高频传感器，可直接从设备内部检测局部放电激发出来的电磁波信号。

特高频法利用了电磁波在GIS设备中的传播特点，可将背景噪声进行有效抑制，例如空气中电晕产生的电磁干扰频率不高，可使用宽频法进行抑制。

二、UHF法在线监测系统应用案例2.1异常概况2016年8月12日，在对220kV某变电站220kVGIS设备进行特高频局部放电检测时，发现#2主变220kV侧24202间隔24202-1刀闸气室有异常放电信号。

该信号放电次数较少，重复性低，幅值较为分散，但放电相位较稳定，正负半周期各有一簇。

时差法定位该放电信号来自24202-1刀闸A相气室底部，放电源靠近刀闸与I母之间盆式绝缘子附近。

根据《气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则第2部分特高频法》（Q/GDW11059.2-2013）特高频现场检测导则，综合分析认为#2主变间隔24202-1刀闸A相气室内部存在异常放电，放电类型为盆式绝缘子内部空穴放电，判断为绝缘内部缺陷。

2.2特高频检测数据首先采用便携式局放检测仪对220kV某站#2主变220kV侧24202间隔进行特高频局放检测，传感器放置位置如图1所示。

检测GIS局部放电的小型化多频带复合天线

01传统的阿基米德螺旋天线平面阿基米德螺旋天线自20世纪50年代被特纳（Edwin Turner）提出以来，由于其低剖面、不受工作频带限制、圆极化等特点，被普遍应用在通信方面，其曲线方程为式中：r为螺旋天线的半径；r0为螺旋天线的初始半径；a为螺旋增长率；φ为幅角。

由式（1）可知，螺旋的半径随角度的变化均匀增加。

图1 a)为双臂阿基米德螺旋天线，另一臂的方程为图1 平面双臂阿基米德螺旋天线及其原理Fig.1 Planar two-arm Archimedean spiral antenna and its schematicdiagram图1 b)表示双臂阿基米德螺旋天线的原理，在天线两臂中心的起始端施加相位差为180°的馈电方式，A和A′代表λ/π直径两端电流正向相反的电流元，经半圈后（弧长AA′约为λ/π）又使A、A′有180°的相位差，最终达到同相辐射的效果。

在另一臂上的B点电流元到原点的距离与A 点电流元到原点的距离相等，并且两者方向相同，因此两者同相；同理可知，B′点电流元与A′点电流元不仅同向也同相。

因此，这张传统天线的主要辐射区域是围绕在可以称之为有效辐射带的周长近似等于波长λ的螺旋环带上。

主辐射区域会伴随着频率的变化发生相应的变动，但是其方向图基本是维持不变的。

对于平面阿基米德螺旋天线而言，其螺旋导线的内径2r0对天线的最高工作频率和阻抗匹配有着影响，一般取为式中：λh为最短工作波长。

螺旋导线的外径2r M取决于最长工作波长，一般取周长为式中：λl为复合天线输入阻抗带宽的最低工作频率下的波长。

由式（4）可知，平面阿基米德螺旋天线的工作频率越低，λl越大，螺旋导线的外径2r M越大，从而造成天线的尺寸过大，这与GIS局部放电特高频检测对天线小型化的诉求是背道而驰的。

螺旋增长率a为通常螺旋增长率a的取值为0.12~1.20，a的取值大小代表着螺旋导线的曲率半径的大小，两者呈现正比关系。

GIS局部放电带电测试特性研究

GIS局部放电带电测试特性研究摘要：GIS对电网的安全稳定运行有很重要的作用。

因此，有必要研究其运维策略，提高高压电气设备运行可靠性，确保电力系统的正常稳定运行。

本文从带电测试的角度对目前GIS故障诊断的类型以及局部放电检测方法进行分析。

关键词：GIS；带电测试；局部放电检测1、GIS局部放电带电测试原理电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。

它是由于局部电场畸变、局部场强集中，从而导致绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。

它可能发生在导体边上，也可能发生在绝缘体的表面或内部。

局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。

GIS内部的局部放电在空间产生电磁波，在接地线上流过高频电流，使外壳对地呈高频电压。

同时，所产生的机械效应使管道内气体压力骤增，产生声波和超声波，并传到金属外壳上，使外壳产生机械振动。

另外，局部放电产生光效应和热效应可使绝缘介质分解。

总之，这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。

目前，GIS绝缘带电测试最方便有效的方法就是局部放电检测。

局部放电既是GIS绝缘劣化的征兆和表现形式，又是绝缘进一步劣化的原因。

由于绝缘击穿的后果经常比较严重，因而受到国内外的关注。

显然，对GIS进行局部放电检测能够有效地发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展，提高GIS的可靠性。

它还可以弥补耐压试验的不足，通过局部放电在线监测能发现GIS制造和安装的“清洁度”，能发现绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷、差错，并能确定故障位置，从而进行有效的处理，确保设备的安全运行。

因此，开展GIS局部放电带电测试具有十分重要的现实意义。

2、GIS内部缺陷种类及其放电特征造成GIS内发生局部放电的原因往往是多方面的，影响介质性能的缺陷主要有严重的装配错误、自由金属微粒、导体之间电气或机械接触不良、电极突出物、绝缘子缺陷、SF6中混有水蒸气等几类。

GIS设备局部放电检测技术的应用研究

GIS 设备局部放电检测技术的应用研究发布时间：2022-11-08T05:41:45.581Z 来源：《当代电力文化》2022年7月13期作者：刘俊李丹丹黄天添[导读] 随着我国社会的不断发展，刘俊李丹丹黄天添平高集团有限公司河南省平顶山市 467001摘要：随着我国社会的不断发展，人民的生活品质有了很大的改善，在日常生活用电方面提出了更高的要求，所以电力企业需要保证GIS设备的正常运行，为GIS设备局部放电故障问题，建立多维度的诊断方法，从而提高GIS设备可视化的检测效果，维持电力系统的正常运行。

GIS已广泛应用于各个电压等级的变电站，将断路器、开关、互感器等高压电器元件封闭在充满SF6的金属筒体内，虽能大量减少维护检修工作，但也大大增加了设备缺陷的隐蔽性，特别是GIS内部产生局部放电故障时，传统的电气试验方法只能在局部放电恶化到一定程度引起绝缘强度下降时才能发现问题。

随着带电检测技术特别是局部放电检测技术的不断发展，特高频和超声波检测技术被普遍运用于变电站GIS的巡检中，并结合时差法和声电联合法实现局部放电发生位置的精确定位。

关键词：GIS设备；局部放电；检测技术；应用前言目前，由于我国社会的不断发展，人民的生活品质也有了极大程度的改善。

在人们的日常生活中，对于电力的需求越来越多，所以电力企业为了能够顺应时代的发展要求，为人们的日常生产生活提供便利，对电力系统的运行过程进行了相应的优化和完善，其中，最主要的是使用到了GIS设备（Gas Insulated Switchgear）。

该设备是全密封的组合式开关设备，其中主要以SF6气体为绝缘介质进行密封，与以往的敞开式设备相比能够起到良好的绝缘作用，不过，也由于GIS设备本身组成较复杂，导致一旦出现故障问题，工作人员无法及时检测出来，维修难度较高。

为了能够避免由GIS设备出现故障问题影响整体的电力系统的运行质量，需要通过先进的科学诊断技术对GIS设备运行过程中容易产生的故障问题进行检测，并根据发生故障的原因从源头上进行消除。

GIS现场带电局部放电检测关键技术的研究

电力系统100丨电力系统装备 2019.5Electric System2019年第5期2019 No.5电力系统装备Electric Power System Equipment目前，特高频局部放电测量技术（UHF 法）在GIS 局部放电检测中获得成功的应用。

UHF 法所采集的信号为局部放电过程所产生的特高频电磁波，有效地避开了现场的电晕等干扰，因而具有抗干扰能力强的特点，非常适宜局部放电现场检测。

近年来，基于特高频电磁波测量的GIS 局部放电测量技术成为国内外局部放电研究的热点。

本文通过真实的GIS 故障案例说明特高频检测在现场应用中起着重要的作用。

1 特高频检测手段原理GIS 局部放电产生的过程中，首先是一些原子或分子的自由电子被从原子或分子的外围剥离出来，并在电场的作用下加速，宏观上表现为电流幅值迅速上升。

经过很短的一段时间，电子再一次成为自由电子，加速停止，宏观上表现为电流幅值迅速衰减。

当电荷不以一个恒定速度运动时，就会发射出瞬态电磁场。

由于脉冲信号上升沿很陡，信号的覆盖的频带很宽。

局部放电特高频信号（UHF ）检测技术，是在300~1500 MHz 带宽内接收所产生的局部放电特高频电磁脉冲信号。

由于UHF 信号在空间传播时衰减很快，故变压器箱体外部的特高频电磁干扰信号（如空气中的电晕放电），频带比油中放电信号的窄，其强度也会随频率增加而迅速下降，进入变压器金属油箱内部的特高频分量相对较少，因而特高频检测可避开绝大多数的空气放电脉冲干扰。

放电脉冲上升沿时间0.2 ns ，空气里的干扰脉冲上升沿时间2 ns ，两者时间相差10倍，放电脉冲的带宽为3 GHz ，空气里的干扰脉冲带宽为100 MHz ，特高频传感器的频带是300~1500 MHz ，在这个频带内无法接受到空气里的干扰脉冲，所以能够避免空气里的放电脉冲。

2 特高频现场带电检测采用特高频原理，对运行状态下的GIS 进行故障诊断和局部放电测试。

GIS局部放电检测与定位技术进展（1）

３．２模式识别技术
ＧＩＳ中的绝缘缺陷主要有如下的几种：（１）高压导体上的突出物；（２）外壳上的微粒；（３）浮动微
粒；（４）自由微粒；（５）绝缘子上的微粒；（６）绝缘
靶＿“∥粼子中的裂缝；（７）绝缘中的气泡；（８）浮动电极ｃ如
图ｌ所爪．为ＧＩＳｇ。ＪＩ，种艘型的缺陷模型。
绝缘缺陷产生的局放在３Ｄ图谱上显示其放电特征．依据放电特征可斟识别不同的绝缘缺陷类型。将３Ｄ图谱通过不同的映射，可以得到若干个不同的２Ｄ图谱．针时２Ｄ图谱可以提取ｉｆ｛局放分析巾经典的相位分布特征参数。通过智能工具可以自动识
到的信号迸ｉ，分析能更加有效地排除现场干扰，提高局部放电定位精度和缺陷娄型识别的准确性，有利
于发现并确定绝缘蚨陷，实现ＧＩＳ的安全维护。
使用超高频和超声波进行局部放电联合检测的步骤：（Ｉ）在盆式绝缘于处放置传感器，进行超高频检测，判断是否存在电磁渡信号。使Ⅲ超声传感器逐
点进行声信号检测，判断是否存在声信号。之后根据出现的几种具体情况进行进一步的分析判断ｕ（２）如果电信号和声信号都存在．则使用超高频法根据盆式绝缘于的位置进行粗略定位．同时使用
上海交通大学研究了ＧＩＳ局部放电在线监技术，对ＧＩＳ中电磁波的特性研究和局部放电信号模式识别技术的研究取得了一定的进展，已完成移动式ＧＩＳ局部放电在线监测系统的研制并在多个变电站投入运行，现场应用情况表明该系统抗干扰能力强、绝缘缺陷定位精确度高，缺陷类型识别度好，为ＧＩＳ现场安全维护了提供有利保障。
１引言
近年来，随着气体绝缘组合电器（ＧａｓＩｎｓｕｌａｔｅｄＳｗｉｔｃｈｇｅａｒ，ＧＩＳ）在电力系统中的大量使用，ＧＩＳ运行的安全维护工作也显得越来越重要。由于ＧＩＳ设备内部绝缘距离的减少，设备内部电场强度大为提高。如果ＧＩＳ在生产或装配过程中留下一些小的缺陷，如金属微粒、绝缘气隙等，这些微小的缺陷在强电场下会使得局部电场畸变、局部场强集中，从而导致绝缘介质局部范围内的放电，形成危险的放电通道，并最终引起绝缘击穿事故的发生…。

GIS局部放电检测的微带单极子特高频天线研究

GIS局部放电检测的微带单极子特高频天线研究
张翰霆;杨易斐;陈晓朋
【期刊名称】《电工技术》
【年(卷),期】2022()9
【摘要】由于传统的脉冲电流检测法的监测范围较小,无法适用于大型电力设备的在线监测,因此对GIS局部放电检测的微带单极子特高频天线展开研究。

阐述了特高频天线安装原理,选取了微带单极子特高频天线基础材料,最后优化了天线结构参数,实现了单极子特高频天线综合设计。

仿真测试结果表明,设计的微带单极子特高频天线的性能良好,检测辐射强度差别较小,具有有效性,有一定的应用价值。

【总页数】4页(P23-25)
【作者】张翰霆;杨易斐;陈晓朋
【作者单位】湖北工业大学电气与电子工程学院;河南四达电力设备股份有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TM15
【相关文献】
1.检测气体绝缘组合电器局部放电的四频段微带单极子特高频天线设计
2.GIS局部放电绝缘子金属环孔特高频检测天线的研究
3.GIS局部放电检测的微带贴片天线研究
4.检测GIS局部放电的超高频微带贴片天线设计
5.GIS局部放电检测用特高频天线研究现状及发展
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