基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)gis局部放電位置的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)，包括緊貼在GIS外壁上的聲發(fā)射傳感器、信號(hào)檢測(cè)電路、信號(hào)處理電路、電源管理電路及報(bào)警電路，所述聲發(fā)射傳感器信號(hào)經(jīng)信號(hào)檢測(cè)電路傳遞給信號(hào)處理電路，所述電源管理電路提供直流電源，所述報(bào)警電路與信號(hào)處理電路電連接。實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的找到放電位置的目的。
【專利說明】基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局 部放電位置的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著GIS在電力系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，近幾年公司新建的變電站幾乎全是GIS設(shè)備。
[0003] 當(dāng)GIS內(nèi)部產(chǎn)生局部放電的時(shí)候，放電過程中產(chǎn)生的高溫，使氣體分子發(fā)生劇烈 的熱運(yùn)動(dòng)，并通過相鄰氣體媒質(zhì)一直傳播下去，形成聲波，由于放電的時(shí)間非常短，因此產(chǎn) 生的聲波頻譜很寬，可以從幾十赫茲至幾兆赫茲。這表明GIS內(nèi)部放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng) 及聲音，因此可以通過在腔體外壁上安裝超聲波傳感器來測(cè)量局部放電信號(hào)。
[0004] 如圖1所示當(dāng)內(nèi)部發(fā)生放電時(shí)，聲波與結(jié)構(gòu)雙向耦合，聲壓信號(hào)作為激勵(lì)源垂直 作用在GIS殼體、盆式絕緣子的內(nèi)表面及導(dǎo)電金屬桿的外表面引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，同時(shí)振動(dòng) 又會(huì)對(duì)內(nèi)聲場(chǎng)產(chǎn)生反作用，其相互作用的效果引起鋁合金金屬圓柱桶在氣體中的振動(dòng)。因 此，通過測(cè)量鋁合金金屬圓柱體的振動(dòng)，可以監(jiān)測(cè)到GIS內(nèi)部發(fā)生的放電。
[0005] 耐壓試驗(yàn)作為GIS交接試驗(yàn)的重要步驟，為確保設(shè)備正常投運(yùn)具有非常重要的意 義。但交接試驗(yàn)?zāi)蛪哼^程中，經(jīng)常出現(xiàn)GIS擊穿或閃絡(luò)的情況，現(xiàn)在一般采用人耳去聽的辦 法來確定是哪一個(gè)間隔發(fā)生擊穿。由于耐壓時(shí)間短，并且GIS擊穿后聲音在金屬筒壁中傳 播，很難準(zhǔn)確的判斷具體是哪個(gè)位置發(fā)生放電。
[0006] GIS閃絡(luò)擊穿定位技術(shù)的研究，國(guó)內(nèi)外做過許多的基礎(chǔ)研究工作。多數(shù)是采用多通 道超聲傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，或采用超高頻局放儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0007] 而多通道超聲傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用監(jiān)測(cè)點(diǎn)受到儀器通道數(shù)目的限制，最多為 12-16通道。而且信號(hào)有衰減，最大距離也就20米。對(duì)于間隔多，母線距離較長(zhǎng)的GIS，遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求。而采用分解物測(cè)試，由于擊穿后SF6的分解產(chǎn)物的產(chǎn)生需要一段 時(shí)間，不能立即測(cè)試，并且逐個(gè)氣室去測(cè)量，也不適合現(xiàn)場(chǎng)要求。
[0008] 近幾年，國(guó)內(nèi)外一些電力科研機(jī)構(gòu)正在開發(fā)研究更為有效、便捷的適用于GIS缺 陷定位的技術(shù)和設(shè)備。主要的研究方法有以下幾種：超聲波檢測(cè)法、特高頻檢測(cè)法、分解氣 檢測(cè)法，各類檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)如表1所示。
[0009] 表1、GIS局部放電故障定位技術(shù)研究方法：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)，其特征在于，包括緊貼 在GIS外壁上的聲發(fā)射傳感器、信號(hào)檢測(cè)電路、信號(hào)處理電路、電源管理電路及報(bào)警電路， 所述聲發(fā)射傳感器信號(hào)經(jīng)信號(hào)檢測(cè)電路傳遞給信號(hào)處理電路，所述電源管理電路提供直流 電源，所述報(bào)警電路與信號(hào)處理電路電連接； 所述信號(hào)檢測(cè)電路包括電荷變換單元、預(yù)放大單元、濾波單元、后置放大單元和有效值 轉(zhuǎn)換單元； 所述電荷變換單元：將聲發(fā)射傳感器探測(cè)的電荷量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓量； 所述預(yù)放大單元：將電荷變換單元轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)放大； 所述濾波單元：將預(yù)放大單元放大后的信號(hào)濾波處理； 所述后置放大單元：對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)一步放大； 所述有效值轉(zhuǎn)換單元：經(jīng)過后置放大電路之后的信號(hào)仍為雙極性信號(hào)，為了便于數(shù)據(jù) 的采集和處理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效值轉(zhuǎn)換處理； 所述信號(hào)處理電路：對(duì)信號(hào)檢測(cè)電路輸出的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采集數(shù)據(jù)并對(duì)采集的 數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真計(jì)算并顯示結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)，其特 征在于，所述聲發(fā)射傳感器采用PVDF壓電薄膜材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)， 其特征在于，所述電荷變換單元，包括運(yùn)放器U8、電阻R8、電容C8、電阻R18、電容C7和電阻 R6,所述電阻R8、電容C8和電阻R18串聯(lián)在運(yùn)放器U8的反相輸入端，所述電阻R6-端連接 到a節(jié)點(diǎn)上，電阻R6的另一端與運(yùn)放器U8的輸出端連接，所述電容C7 -端連接到b節(jié)點(diǎn) 上，該電容C7的另一端與運(yùn)放器U8的輸出端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)， 其特征在于，所述預(yù)放大單元包括運(yùn)放器U7、電阻R26、電阻R7和可調(diào)電阻R29,所述電阻 R26串聯(lián)在運(yùn)放器U7的反相輸入端，所述電阻R7 -端與運(yùn)放器U7的反相輸入端連接，該電 阻R7的另一端與運(yùn)放器U7的輸出端連接，所述可調(diào)電阻R29為失調(diào)電壓補(bǔ)償變阻器，該可 調(diào)電阻R29的兩個(gè)固定端與運(yùn)放器U7的兩個(gè)電位調(diào)節(jié)端連接，該可調(diào)電阻R29的可調(diào)端與 運(yùn)放器U7的正相電壓端連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)， 其特征在于，所述濾波單元采用高通濾波電路和低通濾波電路疊加的電路，所述高通濾波 電路包括運(yùn)放器U6B、電容C41、電容C42和電阻R21，所述電容C41和電容C42串聯(lián)在運(yùn)放 器U6B的同相輸入端，所述電阻R21串聯(lián)在運(yùn)放器U6B的反相輸入端和運(yùn)放器U6B的輸出 端之間； 所述低通濾波電路包括運(yùn)放器U6A、電容C39、電容C37、電容C40和電阻R5,所述電容 C39和電容C37串聯(lián)在運(yùn)放器U6A的同相輸入端和運(yùn)放器U6A的輸出端之間，所述電容C40 與運(yùn)放器U6A的輸出端串聯(lián)，所述電阻R5串聯(lián)在運(yùn)放器U6A的反相輸入端和運(yùn)放器U6A的 輸出端之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)， 其特征在于，所述后置放大單元包括運(yùn)放器U10、電阻R62和電阻R61、所述電阻R62串聯(lián)在 運(yùn)放器U10的反相輸入端與運(yùn)放器U10的輸出端間，所述電阻R61與運(yùn)放器U10的反相輸 入端串聯(lián)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)， 其特征在于，所述有效值轉(zhuǎn)換單元采用AD637有效值轉(zhuǎn)換芯片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于柔性壓電薄膜材料監(jiān)測(cè)GIS局部放電位置的系統(tǒng)， 其特征在于，所述信號(hào)處理電路采用單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104062564SQ201410286177
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】張忠元, 楊照光, 張濤允, 馬建海, 溫定筠, 孫亞明, 高立超 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司