用于GIS局部放电检测的电容型传感器
GIS局部放电在线监测实施方案
GIS局部放电在线监测实施方案一、概述GIS局部放电在线监测是通过在线监测系统对GIS设备的局部放电情况进行实时监测和分析，以确保GIS设备的正常运行和安全可靠。
本实施方案旨在详细介绍GIS局部放电在线监测系统的设计、安装和运行管理等方面的内容，以保障监测系统的有效运行。
二、系统设计1.监测技术选择针对GIS设备的局部放电在线监测，可以选择利用超高频法（UHF）、电容耦合法（CC）或电流互感器法（HFCT）等技术进行监测。
根据具体情况和实际需求，综合考虑各种技术的优缺点，选择合适的监测技术。
2.监测点的布置根据GIS设备的结构、工作情况和局部放电的特点，合理布置监测点。
监测点应覆盖GIS设备的关键部位，如导电插件、固定金属分隔器等，并考虑到设备的布置形式和监测点之间的距离等因素。
3.监测系统的组成监测系统主要由传感器、数据采集装置、数据传输装置和数据处理平台等组成。
传感器用于捕捉并接收GIS设备的局部放电信号，数据采集装置负责将信号转换为电信号并实时采集，数据传输装置用于传输数据至数据处理平台，数据处理平台则进行信号处理和分析。
三、安装和调试1.项目准备购买并准备所需监测设备和材料，包括传感器、数据采集装置、数据传输装置等。
2.安装调试按照监测点布置方案，逐一安装传感器，并连接到数据采集装置。
安装完毕后，对系统进行调试，确保传感器与数据采集装置正常连接。
3.系统校准完成系统安装和调试后，进行系统校准。
校准包括传感器校准和数据采集装置校准，以确保监测系统的准确性和可靠性。
四、运行管理1.日常运维定期检查监测系统各个组件的运行状态和连接情况，确保监测设备正常工作。
对设备进行维护，包括清洁、防护和维修等。
2.数据管理建立健全的数据管理系统，包括数据的采集、存储、备份和分析等工作。
对于重要数据，进行定期备份以防止数据丢失。
3.故障排除及时发现和排除监测系统中的故障，确保系统的稳定运行。
对故障原因进行分析，提出相应的解决方案，并及时修复故障。
GIS局部放电在线监测技术及检测方法
GIS局部放电在线监测技术及检测方法GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）是一种高压电力设备，用于输电和配电系统中。
在长期运行过程中，由于设备老化或故障，可能会导致局部放电（Partial Discharge，PD）现象的产生。
局部放电是指在绝缘材料中局部发生的放电现象，具有不连续性和周期性。
如果不及时发现和处理，局部放电可能会发展成大面积放电，导致设备的损坏甚至故障，对电力系统的可靠性和稳定性产生不利影响。
因此，开展GIS局部放电在线监测技术和检测方法的研究具有重要意义。
GIS局部放电在线监测技术可以实时监测和识别发生在设备中的局部放电现象，通过监测数据分析和处理，可以提前发现故障迹象，采取相应的措施进行预防和维修，从而保障设备的可靠运行。
目前，常用的GIS局部放电在线监测技术包括电测法、超声波法、电磁法和红外热像法等。
电测法是一种常用的GIS局部放电在线监测技术。
它通过安装在设备的绝缘支持物上的电感式传感器或电容式传感器获取电压或电流信号，实时监测和记录设备的运行状态。
通过对电压和电流信号的分析，可以检测到设备中的局部放电现象。
该方法具有简单、可靠、实时性强的优点，但不易精确定位局部放电点。
超声波法是另一种常用的GIS局部放电在线监测技术。
它通过超声波传感器接收设备中产生的超声波信号，利用超声波在封闭的金属容器中的传播规律来判断设备是否存在局部放电现象。
超声波法可以实现对设备的精确定位监测，但对传感器的位置布置和信号处理要求高。
电磁法是一种主要用于GIS局部放电在线监测的无损检测技术。
它通过电磁感应原理，在设备周围布置多个传感器，通过监测设备的电磁信号变化来判断是否存在局部放电现象。
电磁法具有不受高压电力设备介质影响、设备无需停电运行等优点，但对传感器布置和信号处理的要求较高。
红外热像法是一种通过红外热像仪来监测设备表面温度变化的技术。
由于局部放电现象会产生热量，使设备表面温度升高，通过红外热像仪可以实时获取设备表面的温度分布图像，检测设备是否存在局部放电现象。
反事故措施题库
变电反事故措施试题一、单项选择题（每题1分，共30分）1、在作业现场内可能发生人身伤害事故的地点，应采取（）防护措施，并宜设立安全警示牌，必要时设专人监护。
A、完备的B、有效的C、严格的D、可靠的2、对于高空作业，应做好各个环节风险分析与预控，特别是（）的安全措施。
A、防高空坠落B、防机械伤害和高空坠落C、防电击和高空坠落D、防静电感应和高空坠落3、对交叉作业现场应制订（）交叉作业安全防护措施。
A、完备的B、正确的C、有效的D、有针对性的4、定期对有关作业人员进行（）等培训、考试，使其熟练掌握有关规定、风险因素、安全措施和要求，明确各自安全职责，提高安全防护、风险辨识的能力和水平。
A、安全规程、规定、安全措施B、安全规程C、安全规程、制度、技术、风险辨识D、安全防护、安全规程、风险辨识5、应结合生产实际，经常性开展多种形式的安全思想、安全文化教育，开展有针对性的（），提高员工安全风险防范意识。
A、安全技术培训B、风险预控和分析C、消防演习D、应急演练6、在输变电工程设计中，应认真吸取人身伤亡事故教训，并按照相关规程、规定的要求，及时（）安全设施及设备安全防护措施设计。
A、补充B、完善C、改进和完善D、补充和完善7、严格执行“两票三制”，落实好各级人员安全职责，并按要求规范填写两票内容，确保安全措施（）。
A、全面到位B、正确C、准确无误D、按要求落实8、加强对运行、检修人员防误操作培训每年应定期对运行、检修人员进行培训工作，使其熟练掌握防误装置，做到（）。
A、“三懂三会”（懂防误装置的原理、性能和操作程序，会熟练操作、会处缺和会维护）B、“三懂四会”（懂防误装置的原理、性能和操作程序，会熟练操作、会使用、会处缺、和会维护）C、“四懂三会”（懂防误装置的原理、性能、结构和操作程序，会熟练操作、会处缺和会维护）D、“四懂四会”（懂防误装置的原理、性能、结构和操作程序，会熟练操作、会使用、会处缺和会维护）9、（）作为辅助性防污闪措施，可用于暂不满足防污闪配置要求的输变电设备及污染特殊严重区域的输变电设备。
GIS局部放电检测技术
GIS局部放电检测技术实际故障的统计分析表明，绝缘故障是影响设备正常运行的主要原因。
而局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，也是绝缘劣化的主要表现形式，与设备绝缘的劣化和击穿过程密切相关，能有效地反映设备内部绝缘的故障。
因此，对电力设备进行有效的局部放电检测对于电力设备的安全稳定运行具有重要意义。
GIS （Gas Insulater Switchgear）指气体绝缘金属封闭开关设备，是一种兴起于20世纪60年代的成套封闭式高压电器设备。
它是将除变压器之外的所有设备，如断路器、避雷器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、接地开关、套管、母线等多种高压电器组合、封闭在接地的金属外壳内，壳内充以0.3MPa-0.4MPa的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。
GIS的突出特点是体积小、占地面积少，GIS变电站占地面积仅为常规变电站的10%-15%，且不受环境和海拔的影响，运行维护工作量小、检修周期长、安全可靠性高，因此近些年来得到了越来越广泛的应用。
标签：GIS;局部放电;检测;技术;分析1导言GIS设备局放检测技术局部放电检测是以发生局部放电时产生的电、光、声等现象为依据，来判断局部放电的状态，包括定位和放电的程度。
GIS局放常用的检测方法主要为超声波和特高频检测联合检测法。
2超声波检测法GIS设备发生局部放电时，放电使通道气体压力骤增，在GIS内部（气室）气体中产生压力声波，以纵波的方式传播到GIS外壳。
超声波检测是通过设置在GIS设备金属外壳上的声传感器，来检测、识别和定位局部放电缺陷。
超声波法检测范围相对较小，需要与被测设备的表面实施完全接触，适合定位测量，主要用于检测套管、终端、绝缘子的表面放电，对于其他放电类型不敏感。
3特高频检测法运行中的GIS内部充有SF6气体，其绝缘强度和击穿场强都很高。
当局部放电在很小的范围内发生时，将产生很陡的脉冲电流，脉冲向四周辐射出的特高频电磁波。
GIS有许多法兰连接的盆式绝缘子、拐弯结构和T形接头、隔离开关及断路器等不连续点，特高频信号在GIS内传播过程中经过这些结构时，可以通过这些盆式绝缘子透射出来。
GIS局部放电检测方法及原理
GIS局部放电检测方法及原理局部放电（Partial Discharge，PD）是指在绝缘材料内部或表面的缺陷处产生的电气放电现象。
对于高压设备来说，局部放电是一种常见的故障现象，它会导致设备的绝缘性能下降，甚至引起设备的损坏和故障。
因此，准确地检测和定位局部放电对于高压设备的正常运行和维护至关重要。
GIS（Gas Insulated Switchgear）是一种常用于高压电力系统中的绝缘开关设备，它采用SF6（六氟化硫）气体作为绝缘介质。
局部放电检测对于GIS设备尤为重要，因为SF6气体中的水分和杂质会导致局部放电的发生和发展。
局部放电检测方法主要可以分为以下几种：1.电流法：通过测量设备中的电流来检测局部放电。
当局部放电发生时，会产生很小的电流信号，可以通过高灵敏度的电流传感器进行检测。
电流法检测的优点是简单、直接，可以实现在线监测，但其对放电的定位能力有限。
2.光纤法：利用光纤传感器对局部放电进行检测。
光纤传感器可以将放电信号转化为光信号，通过光纤传输到检测系统进行分析。
光纤法的优点是高灵敏度、抗干扰能力强，且可以实现多点监测和远程监控。
3.超声法：通过检测局部放电产生的超声波信号来确定放电源的位置。
超声波可以通过绝缘材料传播，当局部放电发生时，会产生高频的超声波信号。
超声法的优点是对放电的定位能力强，可以准确地确定放电源所在的位置。
4.热像法：通过红外热像仪对设备进行检测，通过测量设备表面的温度分布来判断是否存在局部放电。
局部放电会产生热量，导致设备表面温度的升高，可以通过热像法进行检测。
热像法的优点是对设备进行非接触式检测，可以实现远程遥测和实时监测。
局部放电检测的原理主要包括以下几个方面：1.电场效应：局部放电的发生和发展会引起绝缘材料内部或表面电场的变化。
通过对电场分布和变化进行监测和分析，可以检测到局部放电的存在。
2.微波效应：局部放电会产生高频的电磁波信号，可以通过检测和分析这些信号来判断放电源的位置和强度。
GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测
GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测摘要：局部放电（以下简称局放）指设备绝缘系统部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体（电极）附近，也可发生在其他位置。
超声波法（Acoustic Emission，简称AE）是指通过对电力设备发生局部放电（Partial Discharge，简称PD）时产生频率介于20～200kHz区间的声波信号进行采集、处理和分析来获取设备运行状态的一种状态检测技术，又称声发射法。
超声波法由于灵敏度低，易于受到外界干扰等原因，一直没有得到广泛的应用。
关键词：GIS盆式绝缘子；表面缺陷；局部放电；检测前言气体绝缘组合电器（GIS）因其占地面积小、绝缘性能好、可靠性高、配置灵活、检修周期长、维护工作量小等优点，被广泛应用于各种电压等级的电力系统中。
随着电网电压等级和系统容量的不断增加，GIS对于保障电力系统的安全与稳定起着举足轻重的作用，对整个电网的稳定运行有着不可或缺的影响。
1盆式绝缘子表面缺陷的产生和发展机理盆式绝缘子表面缺陷是影响GIS绝缘性能的重要因素，而盆式绝缘子常常会出现气泡、异物、脏污以及裂纹缺陷。
因而探究气泡、异物、脏污以及裂纹等缺陷的产生和发展机理是研究盆式绝缘子表面缺陷的重要内容。
1.1气泡缺陷盆式绝缘子气泡缺陷主要是盆式绝缘子在生产过程中由于生产操作不规范、工艺流程不完善，导致盆式绝缘子在浇注过程中混入微量气体，造成盆式绝缘子的气泡缺陷。
再者，由于环氧树脂在固化过程中的收缩以及环氧树脂与金属电极热膨胀系数不同而产生空隙和层离。
然而，环氧树脂介电常数大于空气介电常数，因此气泡附近会承担较高的电压，产生电场畸变，造成局部放电，严重时会导致盆式绝缘子断裂。
1.2异物缺陷盆式绝缘子表面残留金属微粒是GIS最为常见的绝缘缺陷。
在外施交流电场作用下，静电力会使金属微粒在GIS腔体内做直立旋转、舞动运动。
这一过程与外施电压及微粒特性有关。
金属微粒在跳动过程中容易散射至盆式绝缘子表面。
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局部放电检测方法及原理
GIS局部放电检测方法及原理GIS（气体绝缘开关设备）是一种常用于电力系统中的高压设备，它采用气体作为绝缘介质，用于控制和隔离电力系统中的高压设备。
在GIS 设备中，局部放电（Partial Discharge，简称PD）是一种重要的故障指标，可以用于评估设备的绝缘性能是否正常。
本文将详细介绍GIS局部放电检测的方法及其原理。
1.GIS局部放电检测方法目前，常用的GIS局部放电检测方法主要包括以下几种：（1）超声波检测法：利用超声波在气体中传播的特性，通过检测局部放电产生的声波信号来实现局部放电的检测。
这种方法无需拆卸设备，能够在运行状态下进行检测，具有非侵入性和实时性的优势。
（2）电磁波检测法：利用电磁波在空气中传播的特性，通过检测局部放电产生的电磁波信号来实现局部放电的检测。
这种方法具有高灵敏度和高分辨率的优势，能够检测到较小的局部放电缺陷。
（3）紫外光检测法：利用紫外光在放电过程中产生的光辐射特性，通过检测紫外光信号来实现局部放电的检测。
这种方法具有高灵敏度和高精度的优势，可以检测到微弱的局部放电信号。
（4）红外热像检测法：利用红外热像仪检测设备在放电过程中产生的热量分布，通过检测温度异常来实现局部放电的检测。
这种方法可以实现在线、快速、大面积的局部放电检测。
（5）电流及电压检测法：通过测量设备上的电流和电压信号来检测局部放电。
这种方法可以实现实时监测，但对设备的侵入较大，需要在设备上安装传感器。
（6）脉冲幅值检测法：利用局部放电产生的脉冲信号的幅值变化来检测局部放电。
这种方法具有高灵敏度和高分辨率的优势，可以实时监测设备的绝缘状态。
2.GIS局部放电检测原理局部放电是指电气设备中的绝缘缺陷在电场作用下产生的局部放电现象。
其原理主要包括以下几个方面：（1）电压应力作用下的击穿：当GIS设备中绝缘缺陷的电场强度超过断电场强度时，就会发生击穿放电，形成局部放电。
（2）暂态电容器作用：GIS设备中存在着许多构成暂态电容器的绝缘缺陷，当电压变化时，这些暂态电容器会发生充放电过程，形成局部放电。
GIS局部放电在线监测技术及检测方法
GIS局部放电在线监测技术及检测方法GIS（Gas Insulated Switchgear）局部放电是一种常见的设备故障形式，其程度和严重程度通常会引起设备损坏或停电。
为了及时发现和处理局部放电故障，保证电网的安全稳定运行，GIS局部放电在线监测技术和检测方法应运而生。
一、传感器传感器是GIS局部放电在线监测技术的核心部分，选择合适的传感器能够准确地检测出局部放电现象。
常见的传感器有电场传感器、电流传感器、超声传感器等。
电场传感器用于检测电压异常，电流传感器用于检测电流异常，超声传感器用于检测声波异常。
这些传感器可以将异常信号转换成电信号，并传输到信号处理系统进行处理。
二、信号处理信号处理是GIS局部放电在线监测技术的重要环节，将从传感器中得到的电信号经过放大、滤波等处理，得到更加清晰和准确的局部放电信号。
信号处理的目的是提高信号质量，减少噪声干扰，使得异常信号能够更好地被分析和判定。
三、数据传输数据传输是GIS局部放电在线监测技术的关键环节，选择合适的数据传输方式能够准确地将处理后的局部放电信号传输到相应的数据分析与判定系统。
常见的数据传输方式有有线传输和无线传输两种。
有线传输稳定可靠，但受到布线和距离限制；无线传输则无限制，但受到信号干扰等问题。
根据实际需要选择合适的数据传输方式。
四、数据分析与判定数据分析与判定是GIS局部放电在线监测技术的最后一步，通过对传输过来的局部放电信号进行分析和判定，可以判断局部放电的位置、程度和严重性，从而采取相应的措施进行处理。
数据分析与判定需要建立相应的模型和算法，通过分析局部放电信号的频率、幅值和波形等特征参数来判断局部放电情况。
除了以上所述的GIS局部放电在线监测技术，还有一些其他的检测方法可以应用于GIS局部放电的检测。
一、超声波检测超声波检测是一种非接触的检测方法，通过检测GIS局部放电所产生的声波来识别局部放电的位置和严重程度。
超声波检测方法有较高的精度和可靠性，可以实时监测局部放电，但也会受到其他噪声的干扰。
ZD-3000G型GIS局部放电在线监测系统
产品概述
宁波智电电力ZD-3000G型GIS局部放电在线监测系统由超高频（UHF）传感器、背景噪声传感器、现场监测单元（LCU）和主处理单元等组成。采用特高频传感方式，能够在GIS运行条件下，对其内部局部放电进行检测和定位，及时发现绝缘缺陷，避免绝缘故障。可实现对GIS绝缘状况的动态监视，有效预防电力系统的突发性事故，并可为状态检修提供科学的数据依据。
5
支持故障在线定位，定位精度高
幅值比较法
定位精度＜1m
6
安全可靠性高
UHF传感器与GIS一次回路隔离安装，实现数据采集的隔离传输
技术参数
序号
项 目
内 容
1
传感器工作带宽
0.3GHz～2GHz
2
系统工作带宽
0.5GHz～1.5GHz
3
系统增益
≥60dB
4
最小可检测放电量
0.3pC（内置式传感器）
2pC（外置式传感器）
功能特点
序号
项 目
内 容
1
UHF传感器灵敏度高
0.3pC（内置式传感器）
2pC（外置式传感器）
2
信号接收动态范围大
UHF信号输入范Байду номын сангаас：-90～+10dBm
前置放大：0～60dB增益自动控制
3
多种噪声去除技术，抗干扰能力强
传感器屏蔽
数字滤波
阈值处理
屏蔽噪声频段
人工神经网络技术
4
放电类型识别
强大的专家谱图库，多种局部放电类型波形特征图，能识别放电故障类型，让故障判断更及时、准确
5
检测动态范围
>100dBm
GIS内置式特高频传感器
GIS 内置式特高频传感器
一、 技术介绍
GIS 内置式特高频传感器即安装在GIS 腔体内部的新型特高频传感器，由于安装在GIS 腔体内，因而电磁波自身的衰减较小，同时，GIS 筒体也可有效屏蔽外界的电磁干扰信号，这就使得内置式传感器可获得较高的检测灵敏度。
近年来多数GIS 制造厂家均采用了金属法兰的盆式绝缘子，使得局部放电产生的电磁波被完全屏蔽在GIS 内部，在GIS 外部用外置式传感器很难检测到信号，更加凸显了内置式传感器的必要性。
内置式特高频传感器检测局部放电信号的原理如图1所示。
内置传感器导体
绝缘子
局部放电源
内置传感器
法兰
图1 内置式特高频传感器检测局部放电的基本原理图
二、 应用情况
经过近几年的技术发展，内置式特高频传感器已逐步在电力行业推广应用，目前多应用于智能变电站，如江苏电网中220kV 西泾变、500kV 常熟变、500kV 天目湖变等。
三、 应用成效
内置式特高频传感器直接安装在GIS 内部，可有效获取GIS 内部局部放电产生的电磁波信号，灵敏度高，检测效果好，对于实时、有效、快速获取GIS 运行状态信息具有重要作用。
UMS1-GIS局部放电在线监测系统1
UMS1-GIS局部放电在线监测系统前言局部放电属于不会使电极完全短接起来的电气放电，这种放电的幅值通常都很小.但是，它们确实可以致使绝缘性能不断地劣化，可能导致最终的故障。
局部放电会多种方式放射能量：无线电波，光，热，超声等。
在GIS局放电测中常常采用基于检测无线电波、超声波等方式进行非侵入式检测，提供快速又简单的方法，用于识别可能会引起停电或造成人员伤害的潜在绝缘故障。
GIS局部放电是指发生在GIS绝缘结构中局部区域内的放电现象，包括：自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电放电等。
我们根据国内外实践的有效理论和经验，设计了基于特高频电磁波脉冲检测的GIS在线监测系统。
UA在线监测节点可以提供永久性和半永久性的变电站GIS 在线监测功能。
它集成了特高频UHF传感器，特高频信号的幅度，相位及两者的变化趋势分别与GIS内的局部放电信号存在确定性关联，从而可以实现对工作中的GIS局部放电状态进行监测和分析。
由于采用非侵入式测试手段，监测系统无需对GIS类别和设计提出特别更改，是一种得到广泛认可的状态监测故障预警的有效方案。
此外还兼具安装方便，调试简单，维护成本低廉等多种优点。
系统可将多达127个节点连起来，具有GIS 局部放电检测和故障定位方面较为全面的能力，客户通过网络能够远程访问系统监测分析结果，实施对关键的电力资产的连续监测。
系统概述UA在线监测系统由一个GIS现场监测中央单元和多个UA节点及UHF传感器组成。
按照《变电设备在线监测系统技术导则》中的要求，将整个监测系统按照执行功能分层，自顶向下分为上层平台，站控层，间隔层，过程层。
按照《变电设备在线监测系统技术导则》中的描述过程层实现变电设备状态信息自动采集、测量、就地数字化等功能。
间隔层实现被监测设备相关监测装置的监测数据汇集、数据加工处理、标准化数据通讯代理、阈值比较、监测预警等功能。
由于本系统中过程层到间隔层未采用61850格式的通讯，所以在间隔层中设置了监测单元，将通讯标准对上层统一转换为IEC61850格式。
三相共筒式GIS局部放电检测的内置传感器研究
（ １ ． 湖 南 大 学 电气 与信 息 工 程 学 院 ， 湖南 长 沙 ４ １ ０ ０ ８ ２；
２ ． 甘肃 电力科学研究 院， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ） 摘 要 ：气体绝缘组合 电器 （ Ｇ Ｉ Ｓ ） 局部放 电检测对 于保证其安 全运行具 有重要意 义。为克服传统 的局部
ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｗ ｔ ｉ ｅ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｈ ａ ｓ ｏ ｕ ｔ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｔ ｒ ｙ， ｉ ｎ ＵＨＦ ｉ ｔ ｓ￣ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｗｅ ｌ ｌ ， ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ ｍｅ ｅ ｔ ｄ ｅ ｍａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ Ｐ Ｄ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ — ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ ＧＩ Ｓ ． Ｔ ｈ ｅ Ｐ Ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｏ ｗ ｔ ｉ ｅ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｌ ａ ｙ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｐ ａ ｔ ｃ ｈ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ
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GIS特高频局部放电检测方法总结
GIS特高频局部放电检测方法总结GIS（气体绝缘开关设备）是一种重要的电力设备，被广泛应用于输电和配电系统中。
由于其结构复杂，局部放电（PD）是GIS故障的一种常见现象。
因此，对GIS中的局部放电进行及时检测和监测对于确保设备的安全运行至关重要。
本文将对GIS中局部放电检测方法进行总结，以期为相关研究和应用提供参考。
一、传统局部放电检测方法1.高频电流法：利用高频电流变压器探测局部放电产生的高频电流信号，通过信号分析方法确定局部放电发生位置和程度。
该方法具有较高的灵敏度和定位精度，但需要在设备中添加电流变压器，且相对复杂。
2.空气声法：通过接收局部放电产生的空气声波信号，结合声学定位方法确定局部放电发生位置。
该方法简单易行，但受环境噪声影响较大，定位精度较低。
3.热成像法：通过红外热像仪对设备表面进行扫描，观察设备是否存在温升现象，进而判断是否存在局部放电现象。
该方法实施简单，但仅能检测到已经导致设备表面温升的局部放电。
二、基于传感器的局部放电检测方法1.声发射传感器：通过安装在设备表面的传感器捕捉局部放电产生的声波信号，从而判断局部放电发生的位置和程度。
该方法相对简单且灵敏度较高，但受环境噪声干扰较大。
2.电场传感器：利用电容传感器测量设备表面的电场分布，通过分析电场信号判断局部放电发生的位置和程度。
该方法相对便捷，但受到金属外壳的干扰较大。
3.红外成像传感器：通过红外成像设备获取设备表面的温度图像，观察是否存在局部放电导致的温升现象。
该方法可以直观地显示设备的热分布情况，但无法提供放电信号定位信息。
三、基于信号处理方法的局部放电检测方法1.高频脉冲电流法：通过分析设备上的高频脉冲电流信息，识别局部放电的特征信号。
该方法可以准确判断局部放电的发生位置、程度和特征频率，但需要专业的信号处理技术。
2.波导方法：利用波导传感器测量设备内部的电场分布，以实现对局部放电的监测和定位。
该方法可以准确测量局部放电的高频电场信号，但设备的内部结构较为复杂，安装和调试困难。
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ＧＩＳ ｇ。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（Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，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…。
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2003年4月重庆大学学报Apr.2003第26卷第4期JOurnaI Of ChOngging University VOI.26 NO.4文章编号：l000-582X（2003）04-0086-04用于GIS局部放电检测的电容型传感器!许高峰，侍海军，唐炬，朱伟，魏钢，唐治德（重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室，重庆400044）摘要：气体绝缘组合电器（GIS）的同轴结构有利于局部放电激发的电磁场传播，为内部传感器检测局部放电提供了有利的条件，针对GIS结构及其中局部放电的特点，设计了用于局放信号检测的圆板型和圆环型两种内置电容耦合式传感器，描述了该传感器的结构。
通过方波响应试验仿真与试验实测研究了传感器频率响应特性，并采用方波信号输入输出关系曲线分析了传感器对暂态信号耦合的输入输出特性。
用所设计的传感器进行GIS模拟装置中电晕放电脉冲实测，实测结果表明设计的传感器性能可靠，灵敏度较高，可用于GIS局部放电的测量。
关键词：气体绝缘组合电器；局部放电；传感器；方波响应中图分类号：TM835文献标识码：A气体绝缘组合电器内部有时会存在一些绝缘缺陷［l-2］，如内部杂质、导电体上毛刺、浮电位和固体绝缘表面脏物等。
这些缺陷通常比较微小和隐蔽，不足以在工频耐压试验时被发现，但投入运行后在正常运行电压作用下会发生局部放电，在长期运行过程中绝缘缺陷会逐渐发展扩大，最终导致绝缘事故，因此有必要对GIS进行局部放电检测。
GIS内部局部放电总是在小范围里发生，且具有极快的击穿特性［2］，这种局放陡脉冲包括从高频到超高频的频率成分。
通过安装于GIS内部的传感器［3-5］，耦合局放信号，就可以有效地监视GIS绝缘状况，并及时发现内部绝缘缺陷。
由于局部放电信号微弱，而且等值频率极高，因而要求传感器有很高的灵敏度和良好的频率响应特性。
笔者设计了两种结构的内置传感器，安装在GIS 模拟装置内部不同位置，通过传感器方波信号耦合试验分析传感器的信号耦合线性度，通过传感器方波响应分析传感器的频率响应特性，并采用该传感器对GIS模拟装置中实际局放脉冲进行了测量。
l 传感器结构为了进行GIS局部放电检测的研究，结合实验室的GIS模拟装置尺寸，设计了用于检测GIS局部放电的圆板型和圆环型两种内置传感器，其结构如图l所示。
内置传感器安装在模拟装置外壳上，其结构和安装不影响GIS内部的电场分布。
图l 电容传感器结构示意图圆板或圆环对内导体和对金属接地外壳都具有一定的耦合电容作用，分别用!l、!2来表示，如图2。
对于圆板传感器，其对地耦合电容!2为圆板电极与凹形底面和传感器安装孔侧壁之间的耦合电容；对于圆环!收稿日期：2002-l2-l8基金项目：重庆市应用基础基金资助项目（2002-45）作者简介：许高峰（l975-），男，湖南衡南人，重庆大学博士生，主要从事电气设备在线监测及故障诊断研究。
传感器，其对地耦合电容C 2主要由圆环电极与GIS 外壳之间的耦合电容形成。
为了保证耦合信号的幅值和波形质量，要求传感器电极对地耦合电容要适当，并且杂散电感微小。
在不考虑其他因素的影响下，局部放电信号检测可用电容分压模型来分析［3，6］。
图2 GIS 局放检测传感器截面图电容传感器在耦合局部放电脉冲信号的同时也会耦合工频电压信号，耦合的工频电压过高，会影响局部放电信号的获取，因此需对工频信号进行一定隔离，采取措施如图1，即电容传感器并联电阻R r ，此时的等效电路（不考虑信号引线）如图3。
图3 电容传感器加工频隔离电阻耦合等效电路图当电阻R r 较小时（10k !<R r <1M !），对工频信号，R r 和C 2并联后的阻抗值近似为R r 。
这样，相当于R r 和C 1串联，工频电压几乎全部降在C 1上。
而对于高频脉冲信号，C 2形成的容抗远小于电阻R r ，就相当于C 1和C 2串联分压，故对于GIS 内局部放电高频信号"u （t ）和传感器耦合输出u （t ）O 有如下关系：u （t ）O t C 1"u（t ）/（C 1+C 2）故传感器并联适当电阻其频率响应具有高通特性，相当于一个高通滤波器，能有效抑制低频信号。
针对实际制作的电容传感器，对其耦合电容C 2分别进行了理论计算与实测，表1给出了圆板传感器和圆环传感器耦合电容的计算值和实测值。
表1 传感器耦合电容传感器类型计算值/pF实测值/pF圆板传感器8.79圆环传感器19.621由于实际制作的传感器与理论设计有差别，并且理论计算公式不能考虑到所有的影响因素，得到的理论计算值与实际测量值有一定偏差，但很微小。
2 传感器频率响应特性为考核系统测量脉冲信号的能力，必须对测量系统的频率特性进行分析研究。
研究方法通常有两种，一是幅频特性法，二是方波响应特性法，对于陡脉冲信号测量系统，一般选用后一种方法分析。
2.1 传感器方波响应仿真针对制作的传感器结构和实测参数，采用Saber 高级仿真软件对GIS 测量系统进行方波响应模拟仿真。
传感器方波响应仿真电路模型如图4所示。
所用方波信号U m 的时域波形如图5所示，方波源信号的下降沿时间约10ns ，幅值为340V。
图5 方波信号时域波形图在仿真电路中，C 1为传感器电极对GIS 模拟装置内导体的耦合电容，C 2为传感器电极对地耦合电容，在传感器上并联工频隔离电阻R r =66.7k !，传感器耦合信号经过同轴电缆传输，同轴电缆采用分布参数电路等效，在电缆末端加50!的测量匹配电阻R L 。
由理论计算与实测结果确定耦合电容C 1、C 2，对圆板传感器，取C 1=0.016pF ，C 2=9pF ；对圆环传感器，取C 1=0.156pF ，C 2=21pF 。
由仿真得到的传感器模拟方波响应U n 波形如图6所示。
从传感器的方波响应仿真波形可知，圆板型传感器和圆环型传感器只能感应方波信号的上升沿和下降沿，仿真得到的方波响应波形下降沿时间与方波源信号相同，为10ns ，有较理想的方波响应特性。
2.2 传感器频率响应实测为验证仿真结果，对该模拟系统进行了方波响应的实测。
实测回路如图7所示。
方波信号U p 如图8（a ）所示，下降沿时间为10ns ，幅值为344V 。
传感器响应信号通过50!高频同轴电缆传送到示波器（TektrOnic 公司TDS3012B ）直接测量，方波响11第26卷第4期 许高峰等：用于GIS 局部放电检测的电容型传感器应!g 波形如图8（b ）所示。
图8 传感器方波响应试验输入输出信号波形针对方波信号下降沿段波形，传感器方波响应的实测结果证明传感器响应波形的下降沿时间与方波源信号下降沿时间基本相同，为l0nS ，可以认为传感器能真实反映方波信号的下降沿，有较理想的方波响应特性。
由于仿真电路具有高通特性，可以用于考察高频特性，而实测结果与仿真波形基本一致，对于l0nS 信号响应基本不失真，可以认为所设计的两种传感器可以耦合纳秒级的信号。
由于圆环型传感器具有同轴对称结构，通过两者方波响应输出比较可以看出，圆环型传感器的响应幅值比圆板型传感器的大，且波形振荡较小，前者在灵敏度和频率响应特性方面都优于后者。
为了分析传感器对暂态信号的输入输出特性，在GIS 模拟装置上加幅值可调的方波信号，测试传感器耦合方波信号幅值，试验电路如图7所示。
由试验得到传感器耦合暂态信号的输入输出特性曲线，如图9所示。
试验结果表明，传感器对暂态信号具有很好的线性耦合输出。
图9传感器输入输出特性曲线图l0 局部放电检测接线示意图3 局部放电信号的实测在实验室GIS 模拟装置中，用圆板传感器和圆环传感器进行了人工模拟缺陷产生的局部放电脉冲信号实测。
GIS 模拟装置内充有0.5Mpa 的空气，模拟缺陷为固定在GIS 内导体上的金属突出物，在距离缺陷约l9cm 的外壳内侧分别安装有圆环型传感器和圆板型传感器，两传感器轴向距离缺陷相等，且位置相对于缺陷对称。
在试验中，从电容分压器低压臂取工频信号，用于判断局部放电信号在工频上相位；传感器耦合信号经高频同轴电缆传输，由示波器直接测量，分别检测局部放电的放电相位和一个局部放电脉冲信号的波形，2l 重庆大学学报 2003年试验接线如图10所示。
两种传感器测得的局部放电信号如图11所示，传感器耦合的信号不加任何前置放大器，信号由TDS3012B数字存储示波器记录。
图11 传感器耦合电晕放电脉冲信号波形由实验结果证实：圆板传感器和圆环传感器都能很好地检测到局部放电脉冲信号。
图11（a ）、（b ）分别表示了圆板传感器和圆环传感器检测到的局部放电信号及在工频试验电压上的相位，由实测结果可知，在内电极毛刺缺陷下，局部放电在工频电压的相位比较固定，发生在试验电压峰值附近。
由实测结果可知，相同条件下圆环传感器感应的放电脉冲信号比圆板传感器感应的信号强，圆环传感器的检测灵敏度高于圆板传感器。
4 结 论1）所设计的两种电容型传感器对暂态信号耦合输出具有良好的线性度，在测量高频率信号时，用并联电阻的方法可以起到工频隔离作用。
2）通过传感器方波响应的仿真研究与实测结果表明，所设计的圆板型传感器和圆环型传感器能反映所加方波下降沿陡度（10ns ）而不失真，可以用于纳秒级局部放电信号测量。
3）GIS 模拟装置中的局放实测结果表明，笔者所设计的两种传感器都能直接耦合到局部放电信号，灵敏度高，具有实用价值，其中圆环型传感器比圆板型传感器检测灵敏度更高。
参考文献：［1］ 苑舜.高压开关设备状态监测与诊断技术［M ］.北京：机械工业出版社，2001.［2］ BAUMGARTNAER R.PartiaI Discharge —Part X ：PD inGas-InsuIated Substations —Measurement and PracticaI Con-siderations ［J ］.IEEE EIM ，1992，8（1）：16-27.［3］ 张鸣超，王建生，邱毓昌.GIS 中局部放电测量用超高频传感器［J ］.电网技术，1998，22（8）：42-44.［4］ 严璋.电气设备在线检测技术［M ］.北京：中国电力出版社，1995.［5］ JUDD M D.Broadband coupIers for UHF detection of partiaIdischarge in gas-insuIated substations［J ］.IEE proc-sci Meas TechnoI ，1995，142（3）：237-243.［6］ 王建生，邱毓昌，周新利.超高频法在GIS 局部放电检测中的抗干扰能力［J ］.高压电器，1999，（4）：5-8.Capacitive Coupler Used for Detecting Partial Discharge in GISXU Gao-feng ，SHI Hai-jun ，TANG Ju ，ZHU Wei ，WEI Gang ，TANG Zhi-de（The Key Laboratory of High VoItage Engineering and EIectricaI New TechnoIogy ，Ministry of Education ，Chongging University ，Chongging 400044，China ）Abstract ：The coaxiaI configuration of gas -insuIated substations is of great advantages transmitting the eIectromagneticwave excitated by partiaI discharge and of great advantages of partiaI discharge detection.Based the characteristics of configuration of GIS and PD signaIs inside ，the authors design a disc coupIer and a Ioop coupIer for continuous monito-ring of partiaI discharge in GIS ，and anaIyze the sensor's characteristics theoreticaIIy.The freguency response （FR ）characteristics of the disc coupIer and the Ioop coupIer are anaIyzed by the simuIation and measurement reaIisticaIIy of sguare wave response.In addition ，the measured resuIts of partiaI discharge by the sensors designed in GIS are given ，and it is shown that the sensors designed are avaiIabIe for the measurement of partiaI discharge in GIS.Key words ：GIS ；partiaI discharge ；sensor ；sguare wave response（责任编辑 李胜春）31第26卷第4期 许高峰等：用于GIS 局部放电检测的电容型传感器用于GIS局部放电检测的电容型传感器作者：许高峰， 侍海军， 唐炬， 朱伟， 魏钢， 唐治德作者单位：重庆大学,高电压与电工新技术教育部重点实验室,重庆,400044刊名：重庆大学学报(自然科学版)英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2003,26(4)被引用次数：2次1.苑舜高压开关设备状态监测与诊断技术 20012.BAUMGARTNAER R Partial Discharge -Part X: PD in Gas-Insulated Substations -Measurement and Practical Considerations[外文期刊] 1992(01)3.张鸣超;王建生;邱毓昌GIS中局部放电测量用超高频传感器[期刊论文]-电网技术 1998(08)4.严璋电气设备在线检测技术 19955.Judd M D Broadband couplers for UHF detection of partial discharge in gas-insulated substations[外文期刊] 1995(03)6.王建生;邱毓昌;周新利超高频法在GIS局部放电检测中的抗干扰能力[期刊论文]-高压电器 1999(04)1.唐炬.侍海军.孙才新.魏钢.朱伟用于GIS局部放电检测的内置传感器超高频耦合特性研究[期刊论文]-电工技术学报2004,19(5)2.唐炬.彭文雄.孙才新.侍海军.许中荣GIS局部放电信号及内置传感器检测分析[期刊论文]-重庆大学学报（自然科学版）2004,27(12)3.孙才新.许高峰.唐炬.侍海军.朱伟检测GIS局部放电的内置传感器的模型及性能研究[期刊论文]-中国电机工程学报2004,24(8)4.李忠.张晓枫.陈杰华.胡迪军.冯允平外部传感器超高频GIS局部放电检测技术[期刊论文]-西安交通大学学报2003,37(12)5.唐炬.朱伟.孙才新.魏钢.侍海军.TANG Ju.Zhu Wei.Sun Caixin.Wei Gang.Shi Haijun检测GIS局部放电的超高频屏蔽谐振式环天线传感器研究[期刊论文]-仪器仪表学报2005,26(7)6.李忠.陈杰华.胡迪军.冯允平外部传感器GIS局部放电超高频检测的研究[期刊论文]-高电压技术2003,29(6)7.侍海军.唐炬.许高峰.朱伟.孙才新.唐治德用于GIS局部放电检测的电容型传感器研究[会议论文]-20028.唐炬.侍海军.许高峰.孙才新.朱伟GIS局部放电两种内置传感器响应特性分析[期刊论文]-高电压技术2003,29(2)9.唐炬.刘明军.彭文雄.魏钢.谢颜斌GIS局部放电外置超高频检测系统[期刊论文]-高压电器2005,41(1)10.葛军.GE Jun GIS局部放电的超宽频检测系统初探[期刊论文]-华东电力2005,33(9)1.唐炬.邓志勇.龚宁涛.张晓星.魏钢检测电缆附件局部放电内置传感器的特性分析[期刊论文]-重庆大学学报（自然科学版） 2008(7)2.白建社基于新型智能信息处理技术的直流局部放电在线检测方法研究[学位论文]博士后 2006本文链接：/Periodical_cqdxxb200304022.aspx。