基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头，属于高压设备局部放电在线检测技术领域。其包括交流电压源V1、探头对GIS导杆电容C1、探头对地电容C0、一次电容分压盒、电缆T1、二次电容分压盒、示波器，一次电容分压盒通过第一端口和第二端口与探头对电容C0并联后再与电压源V1、探头对GIS导杆电容C1串联，一次电容分压盒通过第三端口连接于电缆T1的一端；二次电容分压盒通过第一端口和第二端口与示波器并联，二次电容分压盒通过第三端口连接于电缆T1的另一端。采用特高频法测量局部放电，安装于GIS内部，能有效抑制外界干扰，灵敏度高，是一种非常有效的局放监测手段，弥补了目前特高压系统局放监测的不足。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高压设备局部放电在线检测
，特别是涉及一种基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头。
技术介绍
近年来，随着特高压交流输电技术的发展，气体绝缘开关设备(Gas-insulated Metal-enclosed Switchgear，GIS)在特高压变电站获得广泛应用。GIS中隔离开关在开合空载短母线时，会产生特快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage，VFTO)，对GIS及其连接的绕组设备绝缘产生影响。之前研究表明，GIS隔离开关在操作时会产生频率上百MHz、上升沿数ns的VFTO，其实测最大值可达2.27倍基准值。随着输电系统电压等级的提高，电气设备的绝缘裕度会降低，VFTO在特高压设备上造成的危害将更大。同时，隔离开关操作会产生瞬态壳体电位(Transient Enclosure Voltage，TEV)及电磁骚扰，对GIS及其临近二次设备绝缘产生威胁，干扰其正常运行，并威胁运行人员安全。随着系统电压等级的提高，VFTO、TEV和电磁骚扰越来越严重，影响也越来越大。特高压交流试验示范工程投运时，因担心上述危害，特高压GIS隔离开关一直未带电操作，给系统运行带来了极大的不便，亟需开展特高压GIS设备VFTO研究。为了解决特高压工程面临的特高压GIS设备VFTO这一突出问题，2009年起，国家电网公司立项，由交流建设部牵头，组织中国电科院、国网电力科学研究
院、华北电力大学、清华大学、西安交通大学、河南平高电气股份有限公司平高和西安西电开关电气有限公司，开展特高压GIS设备VFTO的产学研用联合攻关，攻关项目分为两期，并得到了国家973计划“交直流特高压输电系统电磁与绝缘特性的基础问题研究”的支持。局放在线检测方面以GIS为例进行说明。近年来，GIS局部放电在线监测系统在电网中的应用日益广泛，已经形成一定规模。主要的测试原理包括特高频法(Ultra High Frequency，UHF)，检测频带在300MHz～1500MHz之间，其具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点，而且这种非接触式的测量方式对于二次设备和检测人员而言都更安全，系统结构简单，特别适合于在线监测，因而较之于其它检测方法具有明显的优势。近年来全国各地通过特高频在线监测和带电测试发现了大量GIS内部缺陷案例，使其成为目前GIS在线检测领域最重要的检测手段。然而现有的特高压GIS设备现场局放监测中普遍存在检测灵敏度不够和抗干扰能力差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头，其采用特高频法测量局部放电，安装于GIS内部，能有效抑制外界干扰，灵敏度高，从而更加适于实用。为了达到上述第一个目的，本技术提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头的技术方案如下：本技术提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头包括
交流电压源V1、探头对GIS导杆电容C1、探头对地电容CO、一次电容分压盒、电缆T1、二次电容分压盒、示波器，所述一次电容分压盒通过第一端口和第二端口与所述探头对地电容CO并联后再与所述电压源V1、探头对GIS导杆电容C1串联，所述一次电容分压盒通过第三端口连接于所述电缆T1的一端；所述二次电容分压盒通过第一端口和第二端口与所述示波器并联，所述二次电容分压盒通过第三端口连接于所述电缆T1的另一端。本技术提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头还可采用以下技术措施进一步实现。作为优选，所述探头对GIS导杆电容C1为1pF，所述探头对地电容C0为1nF。作为优选，一次电容分压盒内设有一次电容分压盒盒内电容C2、匹配电阻Rm，所述一次电容分压盒的第一端口处于所述一次电容分压盒盒内电容C2与所述匹配电阻Rm之间，所述一次电容分压盒的第二端口处于所述一次电容分压盒盒内电容C2与第一地电压D1之间，所述一次电容分压盒盒内电容C2为1200pF，所述匹配电阻Rm为50Ω。作为优选，所述二次电容分压盒内包括电容高压电阻R1、高压电容C3、补充低压电容C4，所述电容高压电阻R1与所述高压电容C3并联后再与第二地电压D2、补充低压电容C4串联，所述二次电容分压盒的第一端口处于所述高压电阻R1、高压电容C3、补充低压电容C4之间，所述二次电容分压盒的第一端口处于所述补充低压电容C4与所述地电压之间，所述电容高压电阻R1为20MΩ、高压电容C3为2pF、补充低压电容C4的值可调。作为优选，所述示波器包括示波器入口电阻R0、示波器入口电容C0，所述示波器入口电阻R0、示波器入口电容C0之间并联，所述示波器入口电阻R0为1MΩ，所述示波器入口电容C0为13pF。作为优选，所述基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头还包括切换开关、局放测量电路、VFTO测量电路、二次集总电容、上位机采集系统，所述二次集总电容设置于所述VFTO测量电路上；所述切换开关用于择一地接通所述局放测量电路或者所述VFTO测量电路；所述上位机采集系统用于向所述切换开关发送控制命令，使得所述切换开关在所述局放测量电路或者所述VFTO测量电路之间进行择一性切换。作为优选，所述上位机采集系统通过远程数据传输向所述切换开关发送控制命令。作为优选，所述上位机采集系统与所述切换开关之间的通信方式为无线通信或者有线通信。作为优选，所述无线通信选自蓝牙技术、Wi-Fi、4G，3G、GPRS、zigbee中的一种。作为优选，所述有线通信选自RS-232、RS-485、USB、I2C、TWI、SPI、1WIRE、
以太网接口中的一种。本技术提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头包括交流电压源V1、探头对GIS导杆电容C1、探头对地电容C0、一次电容分压盒、电缆T1、二次电容分压盒、示波器，一次电容分压盒通过第一端口和第二端口与探头对地电容C0并联后再与电压源V1、探头对GIS导杆电容C1串联，一次电容分压盒通过第三端口连接于电缆T1的一端；二次电容分压盒通过第一端口和第二端口与示波器并联，二次电容分压盒通过第三端口连接于电缆T1的另一端。其测量频带达到5.3Hz-163Hz，采用特高频法测量局部放电，安装于GIS内部，能有效抑制外界干扰，灵敏度高，是一种非常有效的局放监测手段，弥补了目前特高压系统局放监测的不足。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术实施例提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头的电路原理图；图2为当输入电压为时，本技术实施例提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头在示波器上显示的电压-频率变化关系示意图；图3为当导杆电压为时，本技术实施例提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头N头芯子上电压的幅频响应电压-频率变化关系示意图；图4为本技术实施例提供的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头与切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头，其特征在于，包括交流电压源V1、探头对GIS导杆电容C1、探头对地电容C0、一次电容分压盒、电缆T1、二次电容分压盒、示波器，所述一次电容分压盒通过第一端口和第二端口与所述探头对地电容C0并联后再与所述电压源V1、探头对GIS导杆电容C1串联，所述一次电容分压盒通过第三端口连接于所述电缆T1的一端；所述二次电容分压盒通过第一端口和第二端口与所述示波器并联，所述二次电容分压盒通过第三端口连接于所述电缆T1的另一端。

【技术特征摘要】
1.一种基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头，其特征在于，包括交流电压源V1、探头对GIS导杆电容C1、探头对地电容C0、一次电容分压盒、电缆T1、二次电容分压盒、示波器，所述一次电容分压盒通过第一端口和第二端口与所述探头对地电容C0并联后再与所述电压源V1、探头对GIS导杆电容C1串联，所述一次电容分压盒通过第三端口连接于所述电缆T1的一端；所述二次电容分压盒通过第一端口和第二端口与所述示波器并联，所述二次电容分压盒通过第三端口连接于所述电缆T1的另一端。2.根据权利要求1所述的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头，其特征在于，所述探头对GIS导杆电容C1为1pF，所述探头对地电容C0为1nF。3.根据权利要求1所述的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头，其特征在于，一次电容分压盒内设有一次电容分压盒盒内电容C2、匹配电阻Rm，所述一次电容分压盒的第一端口处于所述一次电容分压盒盒内电容C2与所述匹配电阻Rm之间，所述一次电容分压盒的第二端口处于所述一次电容分压盒盒内电容C2与第一地电压D1之间，所述一次电容分压盒盒内电容C2为1200pF，所述匹配电阻Rm为50Ω。4.根据权利要求1所述的基于电容分压法VFTO测量传感器的局放一体化探头，其特征在于，所述二次电容分压盒内包括电容高压电阻R1、高压电容C3、补充低压电容C4，所述电容高压电阻R1与所述高压电容C3并联后再与第二地电压D2、补充低压电容C4串联，所述二次电容分压盒的第一端口处于所述高压电阻R1、高压电容C3、补充低压电容C4之间，所述二次电容分压盒的第一端口处于所述补充低压电容C4与所述地电压之...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国明，李志兵，唐志国，李成榕，王宁华，刘鹏，
申请(专利权)人：华北电力大学，北京华电智成电气设备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11