GIS内部异物诊断装置和诊断方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010856290.5 (22)申请日 2020.08.24 (71)申请人 国网宁夏电力有限公司电力科学研 究院 地址 750002 宁夏回族自治区银川市金凤 区黄河东路716号 申请人 西安交通大学 西安众晖电力科技有限公司 国网宁夏电力有限公司 (72)发明人 吴旭涛马云龙李军浩马波 韩秀英何宁辉周秀李秀广 张庆平倪辉刘威峰谢正宁 (74)专利代理机构 宁夏合天律师事务所 64103 代理人 曹广涛 (51)Int.Cl. G01V 3/00(2006.01) G01。

2、V 3/02(2006.01) (54)发明名称 GIS内部异物诊断装置和诊断方法 (57)摘要 一种GIS内部异物诊断装置， 包括冲击电压 发生器、 高压控制器、 主控制器、 检测装置， 主控 制器通过GIS的断路控制器控制断路器作出合闸 动作， 利用断路器合闸动作引起GIS的壳体的机 械振动， 以带动位于GIS的壳体内的异物弹起或 跳动， 此时在异物运动的过程中， 主控制器通过 高压控制器控制冲击电压发生器对GIS的壳体施 加瞬间高压， 使得GIS的壳体内部的导电部件与 壳体侧壁之间形成高压场强， 异物的跳起形成了 壳体内导电部件与大地之间的短路， 形成击穿电 压， 检测装置采集GIS内的。

3、导电部件的瞬间电流 值及瞬间电压值， 根据瞬间电流值及瞬间电压值 的大小就可判断出GIS的壳体内是否存在异物。 本发明还提供一种GIS内部异物诊断方法。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111948719 A 2020.11.17 CN 111948719 A 1.一种GIS内部异物诊断装置， 其特征在于， 包括冲击电压发生器、 高压控制器、 主控制 器、 检测装置， 主控制器与高压控制器及检测装置电性连接， 高压控制器与冲击电压发生器 电性连接， 冲击电压发生器、 检测装置还用于与GIS的导电部件电性连接； 主控制器还用于与GIS的断路控制器电性连接， 主控制器输送第一控制信号给。

4、GIS的断 路控制器， 以使GIS的断路控制器控制GIS的断路器作出合闸动作而使GIS的壳体产生机械 振动； 主控制器还用于在输送第一控制信号后， 在预定时间段后输送第二控制信号给高压 控制器； 高压控制器根据第二控制信号控制冲击电压发生器工作； 冲击电压发生器响应高 压控制器的控制， 在机械振动的GIS的壳体上施加瞬间高压， 以使得GIS的壳体内部的导电 部件与壳体侧壁之间形成高压场强； 检测装置用于在主控制器的控制下采集与其电性连接 的GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值， 并将采集的瞬间电流值及瞬间电压值提 供给检测人员， 以使检测人员根据瞬间电流值及瞬间电压值来判断GIS的壳体内。

5、是否存在 异物。 2.如权利要求1所述的GIS内部异物诊断装置， 其特征在于： GIS内部异物诊断装置还包 括显示装置， 显示装置与检测装置电性连接， 检测装置将采集的瞬间电流值及瞬间电压值 输送给显示装置， 显示装置将检测装置输送的瞬间电流值及瞬间电压值显示， 以供检测人 员观看。 3.如权利要求1所述的GIS内部异物诊断装置， 其特征在于： 主控制器包括启动信号产 生模块、 控制信号产生模块、 延时模块， 信号源与控制信号产生模块串联， 延时模块与高压 控制器串联， 延时模块还用于与断路控制器并联； 启动信号产生模块响应操作人员的启动 操作， 输出启动信号给控制信号产生模块； 控制信号产生。

6、模块响应启动信号， 以输出第一控 制信号给GIS的断路控制器及延时模块， 延时模块延时预设时间段后， 将接收的第一控制信 号作为第二控制信号提供给高压控制器。 4.一种GIS内部异物诊断方法， 包括以下步骤： 控制GIS的断路器作出合闸动作， 以使GIS的壳体产生机械振动； 使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压； 采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值， 根据采集的瞬间电流值及瞬间电 压值的大小来判断GIS的壳体内是否存在异物。 5.如权利4所述的GIS内部异物诊断方法， 其特征在于包括以下步骤： “控制GIS的断路器作出合闸动作， 以使GIS的壳体产生机械振动” 的。

7、步骤具体为： 向GIS的断路控制器发出第一控制信号， 断路控制器响应第一控制信号， 控制断路器开 始作出合闸动作， 以使GIS的壳体产生机械振动。 6.如权利4所述的GIS内部异物诊断方法， 其特征在于， 还包括以下步骤： 向GIS的断路 控制器发出第一控制信号后， 延时预定时间段后， 向高压控制器发出第二控制信号； “使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压” 的步骤具体为： 高压控 制器响应第二控制信号， 控制冲击电压发生器给产生机械振动的GIS的壳体施加高压。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111948719 A 2 GIS内部异物诊断装置和诊断方法 技术领域 0001。

8、 本发明涉及电气设备试验技术领域， 尤其涉及一种GIS内部异物诊断装置和诊断 方法。 背景技术 0002 气体绝缘全封闭式组合电器(Gas-insulated metal-enclosed switchgear， GIS) 是目前电力系统中最重要的设备之一， 其运行可靠性直接关系到电网系统的安全稳定。 通 常GIS在工厂中制造、 试验之后， 是以运输单元的方式运往安装工地的。 设备在运输、 储存和 安装中可能发生的问题有零部件松动、 脱落， 电极表面刮伤或安装错位引起的电极表面缺 陷， 导电微粒进入或工具遗忘在装置内等。 在各类缺陷中， GIS设备内部存有遗留物是一种 常见缺陷， 由于现场组装。

9、， 内部遗留物可能为自由金属微粒等尺寸很小的物体， 也可能为螺 栓、 扳手等较大物体， 此类遗留物如不能及时发现， 则会在设备运行过程中引发故障。 0003 目前对自由金属微粒等微小遗留物多采用现场耐压及局部放电检测等电学方法 进行， 特别是利用自由金属微粒在电场作用下起跳时能产生超声波信号的特点， 利用超声 波传感器对其进行检测。 但现场运行经验发现， GIS内部异物的起跳主要是由于静电力作用 导致， 而当GIS内部异物在运行电压下无法起跳时， 则常规的超声局放对其无法有效发现， 而耐压试验对此也不敏感， 此时难以发现异物的存在。 发明内容 0004 有必要提供一种GIS内部异物诊断装置。 。

10、0005 还有必要提供一种GIS内部异物诊断方法。 0006 一种GIS内部异物诊断装置， 包括冲击电压发生器、 高压控制器、 主控制器、 检测装 置， 主控制器与高压控制器及检测装置电性连接， 高压控制器与冲击电压发生器电性连接， 冲击电压发生器、 检测装置还用于与GIS的导电部件电性连接； 主控制器还用于与GIS的断路控制器电性连接， 主控制器输送第一控制信号给GIS的断 路控制器， 以使GIS的断路控制器控制GIS的断路器作出合闸动作而使GIS的壳体产生机械 振动； 主控制器还用于在输送第一控制信号后， 在预定时间段后输送第二控制信号给高压 控制器； 高压控制器根据第二控制信号控制冲击电。

11、压发生器工作； 冲击电压发生器响应高 压控制器的控制， 在机械振动的GIS的壳体上施加瞬间高压， 以使得GIS的壳体内部的导电 部件与壳体侧壁之间形成高压场强； 检测装置用于在主控制器的控制下采集与其电性连接 的GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值， 并将采集的瞬间电流值及瞬间电压值提 供给检测人员， 以使检测人员根据瞬间电流值及瞬间电压值来判断GIS的壳体内是否存在 异物。 0007 优选的， GIS内部异物诊断装置还包括显示装置， 显示装置与检测装置电性连接， 检测装置将采集的瞬间电流值及瞬间电压值输送给显示装置， 显示装置将检测装置输送的 瞬间电流值及瞬间电压值显示， 以供检测人员。

12、观看。 说明书 1/4 页 3 CN 111948719 A 3 0008 优选的， 主控制器包括启动信号产生模块、 控制信号产生模块、 延时模块， 信号源 与控制信号产生模块串联， 延时模块与高压控制器串联， 延时模块还用于与断路控制器并 联； 启动信号产生模块响应操作人员的启动操作， 输出启动信号给控制信号产生模块； 控制 信号产生模块响应启动信号， 以输出第一控制信号给GIS的断路控制器及延时模块， 延时模 块延时预设时间段后， 将接收的第一控制信号作为第二控制信号提供给高压控制器。 0009 一种GIS内部异物诊断方法， 包括以下步骤： 控制GIS的断路器作出合闸动作， 以使GIS的壳。

13、体产生机械振动； 使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压； 采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值， 根据采集的瞬间电流值及瞬间电 压值的大小来判断GIS的壳体内是否存在异物。 0010 优选的，“控制GIS的断路器作出合闸动作， 以使GIS的壳体产生机械振动” 的步骤 具体为： 向GIS的断路控制器发出第一控制信号， 断路控制器响应第一控制信号， 控制断路器开 始作出合闸动作， 以使GIS的壳体产生机械振动。 0011 优选的， 还包括以下步骤： 向GIS的断路控制器发出第一控制信号后， 延时预定时 间段后， 向高压控制器发出第二控制信号； “使用冲击电压发生器向产生。

14、机械振动的GIS的壳体施加高压” 的步骤具体为： 高压控 制器响应第二控制信号， 控制冲击电压发生器给产生机械振动的GIS的壳体施加高压。 0012 本发明提供给的GIS内部异物诊断装置和诊断方法中， 利用断路器合闸动作引起 GIS的壳体的机械振动， 以带动位于GIS的壳体的最底部的异物弹起或跳动， 此时在异物运 动的过程中， 利用冲击电压发生器对GIS的壳体施加瞬间高压， 使得GIS的壳体内部的导电 部件与壳体侧壁之间形成高压场强， 异物的跳起形成了壳体内导电部件与大地之间的短 路， 形成击穿电压， 此时采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值， 根据采集的瞬 间电流值及瞬间电压值的大。

15、小来准确判断GIS的壳体内是否存在异物。 附图说明 0013 图1为本发明的GIS内部异物诊断装置的功能模块示意图。 0014 图2为图1中主控制器的功能模块示意图。 0015 图中： GIS内部异物诊断装置10、 冲击电压发生器20、 高压控制器30、 主控制器40、 启动信号产生模块41、 控制信号产生模块42、 延时模块43、 检测装置50、 GIS 60、 导电部件 61、 断路控制器62、 断路器63、 壳体64、 显示装置70、 过渡套管80、 异物90。 具体实施方式 0016 本发明提供的技术方案是将机械力和电力相结合， 利用易于引起GIS的壳体内异 物弹起或跳动的机械力， 先。

16、促使异物位置发生变化， 再利用运动的异物引起GIS腔体内部电 场的击穿， 来判断GIS内部是否存在异物。 以下对本发明的技术方案进行详细描： 参见图1至图2， 本发明实施例提供的GIS内部异物诊断装置10包括冲击电压发生器20、 高压控制器30、 主控制器40、 检测装置50， 主控制器40与高压控制器30及检测装置50电性连 接， 高压控制器30与冲击电压发生器20电性连接， 冲击电压发生器20、 检测装置50还用于与 说明书 2/4 页 4 CN 111948719 A 4 GIS 60的导电部件61电性连接。 0017 主控制器40还用于与GIS的断路控制器62电性连接， 主控制器40输。

17、送第一控制信 号给GIS的断路控制器62， 以使GIS的断路控制器62控制GIS的断路器63作出合闸动作， 而使 GIS的壳体64产生机械振动， 主控制器40还用于在输送第一控制信号后， 在预定时间段后输 送第二控制信号给高压控制器30； 高压控制器30根据第二控制信号控制冲击电压发生器20 工作； 冲击电压发生器20响应高压控制器30的控制， 在机械振动的GIS的壳体64上施加瞬间 高压， 以使得GIS的壳体64内部的导电部件61与壳体64的侧壁之间形成高压场强； 检测装置 50用于在主控制器40的控制下采集与其电性连接的GIS内的导电部件61的瞬间电流值及瞬 间电压值， 并将采集的瞬间电流。

18、值及瞬间电压值提供给检测人员， 以使检测人员根据瞬间 电流值及瞬间电压值来判断GIS的壳体64内是否存在异物90。 其中， 断路器的触头合闸动作 是一个机械动作， 机械动作的灵敏度为毫秒级别， 即10-3数量级， 而冲击电压的灵敏度为微 秒级别， 即10-6数量级， 故异物处于起跳的状态中， 施加瞬间冲击电压能够使异物因位置变 化， 异物的位置变化形成壳体内电场畸变， 当达到击穿阈值时， 形成放电通道。 0018 进一步的， GIS内部异物诊断装置10还包括显示装置70， 显示装置70与检测装置50 电性连接， 检测装置50将采集的瞬间电流值及瞬间电压值输送给显示装置70， 显示装置70 将检。

19、测装置50输送的瞬间电流值及瞬间电压值显示， 以供检测人员观看， 检测人员根据标 准参考值及显示的瞬间电流值及瞬间电压值就能判断出GIS的壳体64内部是否存在异物； 过渡套管80套设在冲击电压发生器20与GIS的壳体64之间的线路上。 在其他实施方式中， 检 测装置将采集的瞬间电流值及瞬间电压值与预存的基准电流值、 基准电压值进行比较， 在 比较出瞬间电流值大于基准电流值、 瞬间电压值小于基准电压值时， 产生异物报警信息， 例 如报警信息为报警声音信号， 根据报警声音信号发出报警声以提示GIS的壳体内存在异物， 或者报警信息为文字信息， 将报警信息提供给显示装置显示。 0019 进一步的， 主。

20、控制器40包括启动信号产生模块41、 控制信号产生模块42、 延时模块 43， 启动信号产生模块41与控制信号产生模块42串联， 延时模块43与高压控制器30串联， 延 时模块43还用于与断路控制器62并联； 启动信号产生模块41响应操作人员的启动操作， 输 出启动信号给控制信号产生模块42； 控制信号产生模块42响应启动信号， 以输出第一控制 信号给GIS的断路控制器62及延时模块43， 延时模块43延时预设时间段后， 将接收的第一控 制信号作为第二控制信号提供给高压控制器30。 预设时间段的长度根据机械动作的灵敏度 来确定。 0020 进一步的， 本发明还提供一种GIS内部异物诊断方法， 。

21、包括以下步骤： 步骤S100， 控制GIS的断路器作出合闸动作， 以使GIS的壳体产生机械振动。 步骤S100具 体为： 向GIS的断路控制器发出第一控制信号， 断路控制器响应第一控制信号， 控制断路器 开始作出合闸动作， 以使GIS的壳体产生机械振动。 0021 步骤S300， 使用冲击电压发生器向产生机械振动的GIS的壳体施加高压； 步骤S500， 采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值， 根据采集的瞬间电流值 及瞬间电压值的大小来判断GIS的壳体内是否存在异物。 例如， 将采集的瞬间电流值及瞬间 电压值与预存的基准电流值、 基准电压值进行比较， 在比较出瞬间电流值大于基准电流值、。

22、 瞬间电压值小于基准电压值时， 产生异物报警信息， 例如报警信息为报警声音信号， 根据报 警声音信号发出报警声以提示GIS的壳体内存在异物， 或者报警信息为文字信息， 将报警信 说明书 3/4 页 5 CN 111948719 A 5 息提供给显示装置显示。 0022 进一步的， 上述GIS内部异物诊断方法还包括以下步骤S400： 向GIS的断路控制器 发出第一控制信号后， 延时预定时间段后， 向高压控制器发出第二控制信号； 步骤S300具体 为： 高压控制器响应第二控制信号， 控制冲击电压发生器给产生机械振动的GIS的壳体施加 高压。 0023 本发明提供给的GIS内部异物诊断装置和诊断方法。

23、中， 利用断路器合闸动作引起 GIS的壳体的机械振动， 以带动位于GIS的壳体的最底部的异物弹起或跳动， 此时在异物运 动的过程中， 利用冲击电压发生器对GIS的壳体施加瞬间高压， 使得GIS的壳体内部的导电 部件与壳体侧壁之间形成高压场强， 异物的跳起形成了壳体内导电部件与大地之间的短 路， 形成击穿电压， 此时采集GIS内的导电部件的瞬间电流值及瞬间电压值， 根据采集的瞬 间电流值及瞬间电压值的大小来准确判断GIS的壳体内是否存在异物。 0024 此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体， 各技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员可以理解的 其他实施方式。 说明书 4/4 页 6 CN 111948719 A 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 111948719 A 7 。