本发明专利技术公开了一种检测GIS局部放电故障的装置，包括平面倒F天线和压电式超声波传感器，平面倒F天线通过第一信号放大模块连接至阻抗匹配模块，超声波传感器通过第二信号放大模块连接至阻抗匹配模块，阻抗匹配模块连接至检测模块。本发明专利技术还公开了一种上述检测GIS局部放电故障的装置的检测方法。本发明专利技术能够改进现有技术的不足，提高了检测精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气检测
，尤其是一种检测GIS局部放电故障的装置及其检测方法。
技术介绍
气体绝缘的金属封闭式组合电器(Gas Insulated Substation，简称GIS)是将若干相互联接在一起的隔离开关、断路器、避雷器、电压互感器、电流互感器、快速接地开关、连接管、母线和过渡元件等除变压器以外的各种电气元件，全部封闭在一个接地的，以SF6气体(0.34～0.6Mpa左右)作为绝缘和灭弧介质的金属封闭开关设备。GIS具有很多优点，例如：结构紧凑，占地面积少；安装配置灵活方便，工程建设周期短；维护简单，运行安全可靠，检修周期长和不受外界影响等。GIS以其在技术和经济上较传统敞开式高压配电装置的先进性和优越性，使它自问世以来便得到了快速发展，目前，已有115kV以下各种电压等级的GIS已在高压输变电系统中得到了广泛应用，特别是在利用边远地区水力资源和核能发电方面，超高压GIS更显出常规设备无与伦比的优越性。GIS内部故障中绝缘故障所占比重最大，而绝缘故障的重要征兆和表现形式是局部放电(Partial Discharge，简称PD)。长期的局部放电会使绝缘介质电气绝缘性能进一步劣化并逐渐扩大，最严重时会导致击穿而引发设备损坏甚至系统瘫痪。并且，考虑到因GIS结构带来的维护和检修方面的问题，运行部门和制造厂商普遍认为应对GIS采用状态维修策略，以确保电力系统的安全可靠运行。近年来，GIS在线检测技术有了很大的发展，特别是传感技术、光电技术、信号处理技术和计算机技术的应用，使传统的设备运行定期检修制度逐渐向状态检修制度发展，并且因其存在巨大的经济效益而受到工业界广泛的重视。为保证电力系统的可靠运行，对GIS进行局部放电故障检测的研究是非常必要的。目前用于GIS检测局部放电最有效的特高频法和超声波法。超声波法没有特高频法那样具有较强的抗干扰能力，但是特高频法没有超声波具有能够准确定位以及灵敏度高等特点。特高频法检测GIS局部放电目前主要有微带天线、阿基米德天线、分形天线、平面等角螺旋天线等。目前设计的微带天线用于电气设备局部放电检测时，要使得在检测低频信号时，对于微带天线的贴片面积具有很高的要求，使其实现起来具有很大困难。随着天线技术的发展，研究人员将分形天线引入了局部放电检测中，也取得了很好的效果，但是尽管分形天线有诸多良好性能，分形天线同样也有很多缺点：基次/低次谐频带宽较窄；邻频比较固定；基谐频增益稍低；极化纯度稍低，分形曲线弯折扭曲使得电流方向处处不尽一致，因此电场方向性变差；可用分形体较少。因此一种用于GIS局部放电故障检测方法显的极为有必要。目前已设计的特高传感器以及超声波检测传感器并不能拥有良好的效果，而且两者的功能不能合并起来。目前的单调的检测方法给目前的检测带来许多不便。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种检测GIS局部放电故障的装置及其检测方法，能够解决现有技术的不足，提高了检测精度。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种检测GIS局部放电故障的装置，包括平面倒F天线和压电式超声波传感器，平面倒F天线通过第一信号放大模块连接至阻抗匹配模块，超声波传感器通过第二信号放大模块连接至阻抗匹配模块，阻抗匹配模块连接至检测模块。作为优选，所述平面倒F天线包括铺设于介质基板上的接地板和天线导线层；压电式超声波传感器安装在介质基板的右上侧。一种上述的检测GIS局部放电故障的装置的检测方法，包括以下步骤：A、检测模块采集由平面倒F天线和压电式超声波传感器传递来的信号，对两个信号进行傅里叶变换；B、在展开后的两个信号中选取出数量相同的目标频率的函数分量，并对选取的函数分量进行归一化处理；C、对归一化处理后的函数分量进行加权平均，得到判定函数；对判定函数进行傅里叶反变换，使用傅里叶反变换得到的函数的特征参数进行故障类型和故障等级的判断。作为优选，步骤B中，从平面倒F天线和压电式超声波传感器信号中选取的目标频率的函数分量为一一对应的关系，每个平面倒F天线信号的函数分量所占平面倒F天线信号强度的比例与压电式超声波传感器信号中的一个的函数分量所占压电式超声波传感器信号强度的比例之差小于设定的阈值。作为优选，步骤B中，应用于平面倒F天线信号的函数分量的归一化函数为， y = e ( x - k 2 ) 2 tanh - 1 2 k 1 π x ; ]]>应用于压电式超声波传感器信号的函数分量的归一化函数为，y＝k3x3lnx；其中，k1～k3为比例常数。作为优选，步骤C中，对归一化处理后的函数分量进行加权平均所用的加权权重与函数分量占对应的信号强度比例的平方成正比。采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本专利技术相比于现有技术具有以下有优势：1.设计的新型天线采用了倒F天线与压电式超声波传感器相结合，具有良好的低频特性，而且降低了故障检测失误率。2.在300MHz到3GHz范围内具有多个检测频带，检测频带较宽，检测频带内驻波比小于2，能够记录局部放电的大部分信息，而且可以检测1k～20KHZ的超声信号。3.相对于其他局部放电传感器具有体积小、制造成本低等优势。4.采用融合传感器对GIS局部放电故障检测可以很好的提升GIS内部缺陷检测质量。本专利技术具有较强的抗干扰性能、同时能够检测GIS局部放电的特高频信号与超声波信号，加大了GIS局部放电的检测准确度。该方法在应用GIS局部放电检测时，具有很好的检测效果和经济特性。附图说明图1是本专利技术一个具体实施方式的原理图。图2是本专利技术一个具体实施方式中平面倒F天线的结构图。图3是本专利技术一个具体实施方式中平面倒F天线尺寸的示意图。图4是本专利技术一个具体实施方式中检测局部放电的融合传感器的结构图。具体实施方式参照图1-4，本具体实施方式包括平面倒F天线5和压电式超声波传感器4，平面倒F天线5通过第一信号放大模块7连接至阻抗匹配模块8，超声波传感器6通过第二信号放大模块9连接至阻抗匹配模块8，阻抗匹配模块8连接至检测模块6。所述平面倒F天线5包括铺设于介质基板3上的接地板1和天线导线层2；压电式超声波传感器4安装在介质基板3的右上侧。平面倒F天线5的长边长度a为5mm，短边长度c为3mm，外侧宽度b为1.5mm，内部宽度d为1mm。一种上述检测GIS局部放电故障的装置的检测方法，包括以下步骤：A、检测模块6采集由平面倒F天线5和压电式超声波传感器4传递来的信号，对两个信号进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检测GIS局部放电故障的装置，其特征在于：包括平面倒F天线(5)和压电式超声波传感器(4)，平面倒F天线(5)通过第一信号放大模块(7)连接至阻抗匹配模块(8)，超声波传感器(6)通过第二信号放大模块(9)连接至阻抗匹配模块(8)，阻抗匹配模块(8)连接至检测模块(6)。
【技术特征摘要】
1.一种检测GIS局部放电故障的装置，其特征在于：包括平面倒F天线(5)和压电式超声波传感器(4)，平面倒F天线(5)通过第一信号放大模块(7)连接至阻抗匹配模块(8)，超声波传感器(6)通过第二信号放大模块(9)连接至阻抗匹配模块(8)，阻抗匹配模块(8)连接至检测模块(6)。2.根据权利要求1所述的检测GIS局部放电故障的装置，其特征在于：所述平面倒F天线(5)包括铺设于介质基板(3)上的接地板(1)和天线导线层(2)；压电式超声波传感器(4)安装在介质基板(3)的右上侧。3.一种权利要求1-2任意一项所述的检测GIS局部放电故障的装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：A、检测模块(6)采集由平面倒F天线(5)和压电式超声波传感器(4)传递来的信号，对两个信号进行傅里叶变换；B、在展开后的两个信号中选取出数量相同的目标频率的函数分量，并对选取的函数分量进行归一化处理；C、对归一化处理后的函数分量进行加权平均，得到判定函数；对判定函数进行傅里叶反变换，使用傅里叶反变换得到的函数的特征参数进行故障类型和故障等级的判断。4.根据权利要求3所述的检测GIS局部放电故障的装置的检测方法，其特征在于：步骤B中，从平面倒F天线(5)和压电式超声波传感器(4)信号中选取的目标频率的函数分量为一一对应的关系，每个平面倒F天线(5)信号的函数分量所占平面倒F天线(5)信号强度的比例与压电式超声波传感器(4)信号中的一个的函数分量所占压电式超声波传感器(4)信号强度的比例之差小于设定的阈值。5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：支磊，
申请(专利权)人：支磊，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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