專利名稱：局部放電測量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及局部放電測量方法及其裝置，特別是適于測量填充有作為絕緣介質(zhì)的絕緣氣體的容器內(nèi)的絕緣異常即局部放電的局部放電測量方法及其裝置。
背景技術(shù)：
用在氣體斷路器、氣體絕緣開閉裝置、氣體絕緣母線等輸變電設備中的氣體絕緣裝置將高壓導體收容在填充絕緣氣體的密閉金屬容器中，并用絕緣支承體支承高壓導體。在密閉金屬容器內(nèi)，當存在金屬雜質(zhì)等內(nèi)部缺陷時，在雜質(zhì)前端會局部地形成強電場，產(chǎn)生局部放電。如果出現(xiàn)局部放電，不僅會引起機器內(nèi)部的機械性能劣化，而且最終可能導致絕緣破壞。鑒于這種現(xiàn)狀，從預防性維護氣體絕緣裝置的觀點看，要重視早期檢測作為絕緣破壞的前期現(xiàn)象的局部放電。
在檢測局部放電時，把局部放電信號圖形化，然后根據(jù)圖形確定缺陷種類。這種情況下，由于局部放電信號的圖形依賴于施加在高壓導體上的系統(tǒng)電壓例如6萬～50萬伏特(50/60Hz)的交流電壓(運行電壓)的相位，所以將運行電壓與局部放電信號進行同步(參見專利文獻1)。
專利文獻1特開平9-80111號公報(第3～6頁，圖1、圖2、圖4)在現(xiàn)有技術(shù)中，信號處理部將交流電壓(運行電壓)作為觸發(fā)信號檢測局部放電信號時，雖然交流電壓和疊加在該交流電壓上的局部放電信號被信號檢測部分離，但是并沒有考慮經(jīng)構(gòu)成信號檢測部的元件所引起的信號的相位的改變，當相位變化后的信號原樣被信號處理部處理時，即使將交流電壓(運行電壓)作為觸發(fā)信號檢測局部放電信號，也難以檢測出正確的圖形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在測量局部放電系統(tǒng)中存在相位偏移時在修正相位偏移之后測量局部放電。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在使用將輸入信息顯示在畫面上的測量器測量局部放電時，檢測收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓；用信號變換電路變換檢測出的電壓中施加在所述電壓導體上的運行電壓(交流電壓)的波形；將所述變換后的運行電壓輸入到所述測量器；根據(jù)所述被輸入的運行電壓檢測所述測量器的驅(qū)動電源的電壓與所述運行電壓的相位差；按照所述被檢測出的相位差修正顯示在所述測量器的畫面上的時間軸的相位；原樣將所述檢測出的電壓輸入到所述修正后的測量器，并把有關(guān)局部放電的信息顯示在所述測量器的畫面上。這種情況下，當存在隨所述信號變換電路的輸入阻抗變化的電壓相位的偏移時，考慮該電壓相位的偏移，修正顯示在所述測量器的畫面上的時間軸的相位就能夠更準確地修正相位的變化。
利用本發(fā)明，能正確地測量局部放電。


圖1是本發(fā)明第一實施例的局部放電測量裝置的方框構(gòu)成圖。
圖2是把局部放電測量裝置設置在氣體絕緣裝置上時的主要部分的側(cè)視剖面圖。
圖3顯示信號變換電路的各部分的波形和頻譜分析器的顯示畫面。
圖4是本發(fā)明第二實施例的局部放電測量裝置的方框構(gòu)成圖。
圖5是本發(fā)明第三實施例的局部放電測量裝置的方框構(gòu)成圖。
圖6是本發(fā)明第四實施例的局部放電測量裝置的方框構(gòu)成圖。
圖7是使用示波器求相位差時的構(gòu)成說明圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的一個實施例。圖1是本發(fā)明第一實施例的局部放電測量裝置的方框構(gòu)成圖。圖2是把局部放電測量裝置設置在氣體絕緣裝置上時的主要部分的側(cè)視剖面圖。
在圖1、圖2中，局部放電測量裝置10以連接到氣體斷路器12上的氣體絕緣母線即高壓導體14的單相作為測量對象，并設置在收容高壓導體14和絕緣介質(zhì)的金屬容器16的附近。高壓導體14的一端連接氣體斷路器12的電極，另一端通過避雷器18、套管20引出到大氣中，將例如6萬～50萬伏特的交流電壓作為運行電壓施加在該高壓導體14上。而且，高壓導體14由圓環(huán)狀的絕緣支承體22支承，絕緣支承體22被固定在金屬容器16上。金屬容器16形成為筒狀，其軸向一端連接到收容氣體斷路器(氣體絕緣開閉器)12的開閉器收容容器12a。在該金屬容器16內(nèi)，在高壓狀態(tài)封入絕緣介質(zhì)如一種氣體或由主氣體和至少一種以上的副氣體組成的混合氣體。在金屬容器16的筒體部形成有探孔24，在該探孔24的下部側(cè)固定有法蘭26，該法蘭26用于封閉探孔24從而密封金屬容器16。
在探孔24內(nèi)收容有圓板形天線28作為電壓傳感器，同軸電纜30連接到該天線28的中央部。該同軸電纜30通過設置在法蘭26上的密封端子32引出到金屬容器16外部。當檢測施加在高壓導體14上的運行電壓(交流電壓)和疊加在該運行電壓上的局部放電信號時，天線28利用天線28與高壓導體14之間的漂移電容C1和天線28與法蘭26之間產(chǎn)生的漂移電容C2，檢測由漂移電容C1、C2靜電分壓的電壓，并將檢測到的電壓輸出到同軸電纜30。同軸電纜30的軸向端部連接到切換開關(guān)34，切換開關(guān)34可以切換到A側(cè)或B側(cè)。切換開關(guān)34的A側(cè)連接到同軸電纜36，切換開關(guān)34的B側(cè)連接到同軸電纜37。同軸電纜36經(jīng)信號變換電路38連接到同軸電纜39。同軸電纜39連接到切換開關(guān)42的A側(cè)，切換開關(guān)42的B側(cè)連接到同軸電纜37。切換開關(guān)42切換到A側(cè)或B側(cè)，通過同軸電纜44連接到頻譜分析器46。
頻譜分析器46被構(gòu)成為將輸入信息顯示在畫面上的測量器，該頻譜分析器46具有頻率域分析和相位域分析的功能，通過頻率域分析能高精度地檢測在運行電壓的零點的頻率成分。而且，對于通過頻率域分析檢測出的在零點的頻率成分，通過用頻譜分析器46進行以運行電壓的頻率(50/60Hz)的整數(shù)倍為橫軸的相位域分析，就能知道在畫面上運行電壓的零點顯示位置。
可是，在頻譜分析器46的相位域分析中，顯示在畫面上的時間軸通常與頻譜分析器46的驅(qū)動電源(插座電源)的相位同步，所以當施加在高壓導體14上的運行電壓與頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓之間產(chǎn)生相位差時，就不能精度良好地檢測在運行電壓零點的頻率成分。
因此，首先使用頻譜分析器46測量局部放電信號，為了測量高壓導體14的運行電壓和頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓之間的相位差，將切換開關(guān)34、42分別切換到A側(cè)，由天線28檢測出的電壓經(jīng)同軸電纜30、切換開關(guān)34、同軸電纜36輸入到信號變換電路38。該信號變換電路38具有在運行電壓的零點處將天線28的檢測信號急劇地轉(zhuǎn)換成具有一定斜度的方形波的功能。
具體地說，該信號變換電路38具有比較器(未示出)、半波整流電路(未示出)和振蕩電路(未示出)。如圖3(a)所示，比較器響應于天線28檢測到的運行電壓，將運行電壓的波形變換成方形波；如圖3(b)所示，半波整流電路對比較器輸出的方形波進行半波整流；如圖3(c)所示，振蕩電路將半波整流電路的輸出電壓變換成比運行電壓高的任意頻率的電壓。這里，上述的任意頻率作為可由頻譜分析器46檢測的頻率成分，最好與局部放電電磁波具有的頻率成分不同。該信號變換電路38可以響應天線28檢測的運行電壓，在運行電壓的零點急劇生成具有一定斜度的方形波信號，并將該方形波信號變換成比運行電壓高的頻率信號輸出。當信號變換電路38的輸出信號被輸入到頻譜分析器46時，在頻譜分析器46內(nèi)對所輸入的信號進行相位域分析。這種情況下，對與信號變換電路38的振蕩頻率相同的頻率進行相位域分析。當進行該相位域分析時，如圖3(d)所示，能高精度地檢測運行電壓與頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓的相位差θ。
另一方面，如圖3(a)所示，伴隨信號變換電路38的比較器的輸入阻抗高(數(shù)MΩ)的情況，在比較器的輸入輸出電壓之間產(chǎn)生電壓相位的偏移(相位差)Φ。因此，當修正顯示在頻譜分析器46的畫面上的時間軸時，根據(jù)伴隨比較器的輸入阻抗而產(chǎn)生的電壓相位的偏移(相位差)Φ和運行電壓與頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓之間的相位差θ自動修正顯示在頻譜分析器46的畫面上的時間軸的位置，使得相位差Φ和相位差θ分別為零。進行這種修正能在頻譜分析器46的相位區(qū)域內(nèi)使顯示在畫面上的時間軸確實與頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓相位同步。
進行相位修正之后，為了測量局部放電，將切換開關(guān)34、42分別切換到B側(cè)，由天線28檢測到的電壓經(jīng)同軸電纜30、切換開關(guān)34、同軸電纜37、切換開關(guān)42、同軸電纜44輸入到頻譜分析器46。在由天線28檢測到的電壓不經(jīng)過信號變換電路38而原樣輸入到頻譜分析器46時，當在所述頻譜分析器46中進行頻率域分析時，顯示橫軸表示頻率、縱軸表示信號強度的畫面，當對用波峰表示的頻率成分進行相位域分析時，在所述畫面上顯示如下圖像，即發(fā)生局部放電的區(qū)域的頻率表示波峰，從而能高精度地檢測在運行電壓零點的頻率成分。即，能檢測出與運行電壓同步的局部放電圖形，根據(jù)所述圖形能確定缺陷種類。
這樣，在本實施例中，先使用頻譜分析器46測量局部放電，當在測量系統(tǒng)中有電壓相位的偏移即相位差θ、Φ時，修正電壓相位以使這些相位差θ、Φ為零，所以能正確地測量局部放電。
另外，當在天線28中感應的電壓微弱時，最好使用放大器放大天線28的檢測信號。而且，就天線28來說，可以使用偶極型天線。這時，在偶極型天線中，例如，當使用以天線長度等于檢測出的電磁波的半波長為基本原理的半波長偶極天線時，局部放電電磁波與天線呈諧振狀態(tài)或接近諧振的狀態(tài)，能高靈敏度地檢測電磁波。
下面，參照圖4說明本發(fā)明的第二實施例。對于本實施例，在探孔24a、24b內(nèi)收容具有與天線28功能相同的天線28a、28b，各天線28a、28b分別通過同軸電纜30a、30b連接到頻譜分析器46，在同軸電纜30b的中途插入信號變換電路38和延遲電路40，其它結(jié)構(gòu)與圖1的相同。而且，為了使通過同軸電纜30a、30b的各信號的傳播時間相等，各同軸電纜30a、30b的電纜長度設定得大致相等。
天線28a用作檢測局部放電的電壓傳感器，天線28b用作檢測施加在高壓導體14上的運行電壓的電壓傳感器。在天線28b檢測出的運行電壓信號由信號變換電路38成形為波形之后，在延遲電路40中，只延遲伴隨信號變換電路38的比較器的輸入阻抗而產(chǎn)生的電壓相位偏移(相位差)Φ，之后被輸入到頻譜分析器46。該運行電壓信號作為外部觸發(fā)信號被輸入到頻譜分析器46，響應于外部觸發(fā)信號，把天線28a檢測到的局部放電信號按順序輸入到頻譜分析器46，在頻譜分析器46中，與運行電壓相位同步地掃描局部放電信號。為了在頻譜分析器46中檢測出局部放電信號，而進行相位域分析，由此能高精度地檢測出針對運行電壓相位的局部放電圖形。
在本實施例中，即使在把運行電壓信號輸入到頻譜分析器46的過程中，電壓相位只偏移相位差Φ，由于運行電壓信號的相位只被延遲相位差Φ，所以也能高精度地檢測出與針對運行電壓相位的局部放電圖形。
下面，參照圖5說明本發(fā)明的第三實施例。對于本實施例，使用配置在絕緣支承體22的周圍用于檢測施加在高壓導體14上的運行電壓的電磁波傳感器50作為電壓傳感器，來代替天線28b；使用示波器52代替頻譜分析器46，其它結(jié)構(gòu)和圖4相同。在本實施例中，由于使用示波器52作為將輸入信息顯示在畫面上的測量器，所以同軸電纜30a連接到示波器52的測量信號輸入端，同軸電纜30b連接到示波器52的觸發(fā)信號輸入端。
在本實施例中，電磁波傳感器50檢測到的運行電壓信號作為觸發(fā)信號，天線28a檢測到的局部放電信號被按順序顯示在示波器52的畫面上。這種情況下，由于運行電壓信號在延遲電路40中只延遲相位偏移(相位差)Φ，所以能將運行電壓的零點作為觸發(fā)位置檢測出局部放電信號，而且能使運行電壓與局部放電信號同步。
在本實施例中，由于用延遲電路40修正相位差Φ，所以能使運行電壓與局部放電信號同步，所以能高精度地測量局部放電信號。
下面，參照圖6說明本發(fā)明的第四實施例。本實施例是將連接到天線28的同軸電纜30原樣連接到頻譜分析器46，在頻譜分析器46中，測量由天線28檢測到的局部放電信號，其它結(jié)構(gòu)與圖1相同。
在本實施例中，如圖7所示，使用示波器52測量頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓與施加在高壓導體14上的運行電壓信號之間的相位差θ，根據(jù)測量的相位差θ來修正顯示在頻譜分析器46的畫面上的時間軸的位置，以使相位差θ為零，進行這種修正之后，把天線28檢測到的電壓輸入到頻譜分析器46，根據(jù)所輸入的電壓將與局部放電相關(guān)的信息顯示在畫面上。這樣就能正確地測量局部放電。
另外，在圖7中，在檢測運行電壓信號時，例如可以使用VT(VoltageTransfer電壓變換器)進行測量。而且，在測量頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓時，將示波器52連接到與頻譜分析器46的驅(qū)動電源(插座電源)相同的電源上就能測量驅(qū)動電源的電壓相位。
在本實施例中，由于先由頻譜分析器46測量局部放電，然后使用示波器52測量頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓與施加在高壓導體14上的運行電壓信號之間的相位差θ，根據(jù)測量的相位差θ來修正顯示在頻譜分析器46的畫面上的時間軸的位置，以使相位差θ為零，以進行這種修正為前提條件，把天線28檢測出的電壓輸入到頻譜分析器46，并將基于所輸入的電壓的與局部放電相關(guān)的信息顯示在畫面上，所以能夠正確地測量局部放電。
權(quán)利要求
1.一種局部放電測量方法，其特征在于，包含如下步驟檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓；用信號變換電路變換所述檢測出的電壓中施加在所述電壓導體上的運行電壓的波形；將所述變換后的運行電壓輸入到把輸入信息顯示在畫面上的測量器；基于所述被輸入的運行電壓檢測所述測量器的驅(qū)動電源的電壓與所述運行電壓的相位差；按照所述檢測出的相位差修正顯示在所述測量器的畫面上的時間軸的相位；把所述檢測出的電壓原樣輸入到所述修正后的測量器，并把有關(guān)局部放電的信息顯示在所述測量器的畫面上。
2.一種局部放電測量方法，其特征在于，包含如下步驟檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓；用信號變換電路變換所述檢測出的電壓中施加在所述電壓導體上的運行電壓的波形；將所述變換后的運行電壓輸入到把輸入信息顯示在畫面上的測量器；基于所述輸入的運行電壓檢測所述測量器的驅(qū)動電源的電壓與所述運行電壓的相位差；按照所述檢測出的相位差和伴隨前述信號變換電路的輸入阻抗而產(chǎn)生的電壓相位的偏移修正顯示在所述測量器的畫面上的時間軸的相位；把所述檢測出的電壓原樣輸入到所述修正后的測量器，并把有關(guān)局部放電的信息顯示在所述測量器的畫面上。
3.一種局部放電測量方法，其特征在于，包含如下步驟檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的運行電壓；檢測將輸入信息顯示在畫面上的測量器的驅(qū)動電源的電壓與所述檢測出的運行電壓的相位差；按照所述檢測出的相位差修正顯示在所述測量器的畫面上的時間軸的相位；檢測所述電壓導體的電壓并輸入到所述修正后的測量器，基于所述輸入的電壓把有關(guān)局部放電的信息顯示在所述測量器的畫面上。
4.一種局部放電測量方法，其特征在于，包含如下步驟在相互不同的位置檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓；用信號變換電路變換所述檢測出的一處的電壓中施加在所述電壓導體上的運行電壓的波形；經(jīng)延遲電路將所述變換后的運行電壓輸入到把輸入信息顯示在畫面上的測量器的觸發(fā)信號輸入端，將所述檢測出的電壓中的另一處的電壓輸入到所述測量器的測量信號輸入端；將被輸入到所述觸發(fā)信號輸入端的運行電壓作為觸發(fā)信號，將與被輸入到所述測量信號輸入端的電壓相關(guān)的信息顯示在所述測量器的畫面上。
5.一種局部放電測量裝置，其特征在于，具有檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓的電壓傳感器、變換由所述電壓傳感器檢測出的電壓中施加在所述電壓導體上的運行電壓的波形的信號變換電路、和將輸入信息顯示在畫面上的測量器；所述測量器根據(jù)所述信號變換電路輸出的運行電壓檢測驅(qū)動電源的電壓與所述運行電壓的相位差，按照所述檢測出的相位差修正顯示在畫面上的時間軸的相位，在修正所述時間軸的相位之后，把與從所述電壓傳感器輸入的電壓相關(guān)的信息作為與局部放電有關(guān)的信息顯示在所述畫面上。
6.一種局部放電測量裝置，其特征在于，具有檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓的電壓傳感器、變換由所述電壓傳感器檢測出的電壓中施加在所述電壓導體上的運行電壓的波形的信號變換電路、和將輸入信息顯示在畫面上的測量器；所述測量器根據(jù)所述信號變換電路輸出的運行電壓檢測驅(qū)動電源的電壓與所述運行電壓的相位差，按照所述檢測出的相位差和伴隨所述信號變換電路的輸入阻抗而產(chǎn)生的電壓相位的偏移修正顯示在畫面上的時間軸的相位，在修正所述時間軸的相位之后，把與從所述電壓傳感器輸入的電壓相關(guān)的信息作為與局部放電有關(guān)的信息顯示在所述畫面上。
7.一種局部放電測量裝置，其特征在于，具有檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓的電壓傳感器、和將輸入信息顯示在畫面上的測量器；所述測量器按照驅(qū)動電源的電壓與所述運行電壓的相位差修正顯示在畫面上的時間軸的相位，在修正所述時間軸的相位之后，把與從所述電壓傳感器輸入的電壓相關(guān)的信息作為與局部放電有關(guān)的信息顯示在所述畫面上。
8.一種局部放電測量裝置，其特征在于，具有檢測與絕緣介質(zhì)一起被收容在容器內(nèi)的電壓導體的電壓的多個電壓傳感器、變換所述一處電壓傳感器檢測出的電壓中施加在所述電壓導體上的運行電壓的波形的信號變換電路、將所述信號變換電路輸出的電壓只延遲伴隨所述信號變換電路的輸入阻抗而產(chǎn)生的電壓相位的偏移量的延遲電路、和將輸入信息顯示在畫面上的測量器；所述測量器將所述延遲電路的輸出電壓輸入到觸發(fā)信號輸入端，將所述其它處電壓傳感器檢測出的電壓輸入到測量信號輸入端，將輸入所述觸發(fā)信號輸入端的電壓作為觸發(fā)信號，將與被輸入到所述測量信號輸入端的電壓相關(guān)的信息顯示在畫面上。
9.如權(quán)利要求5所述的局部放電測量裝置，其特征在于所述信號變換電路具有響應所述電壓傳感器檢測出的運行電壓而將所述運行電壓的波形變換成方形波的比較器、對比較器輸出的方形波進行半波整流的半波整流電路、和將所述半波整流電路的輸出電壓變換為頻率高于所述運行電壓頻率的電壓的振蕩電路。
10.如權(quán)利要求5所述的局部放電測量裝置，其特征在于所述測量器由頻譜分析器構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求5所述的局部放電測量裝置，其特征在于所述測量器由示波器構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求5所述的局部放電測量裝置，其特征在于所述容器被連接在收容氣體絕緣開閉器的開閉器收容容器上，所述電壓導體被連接在所述氣體絕緣開閉器的電極上。
全文摘要
一種在測量局部放電的系統(tǒng)中存在相位偏移時修正相位偏移之后再測量局部放電的局部放電測量方法及其裝置。首先由天線28檢測出的電壓測量局部放電；再將天線28檢測出的電壓經(jīng)信號變換電路38輸入到頻譜分析器46，通過頻譜分析器46的相位域分析，求出運行電壓與頻譜分析器46的驅(qū)動電源的電壓的相位差；根據(jù)該相位差和伴隨信號變換電路38的輸入阻抗而產(chǎn)生的電壓相位的偏移來修正顯示在頻譜分析器46的畫面上的時間軸；進行這種修正之后，把天線28檢測出的電壓直接輸入到頻譜分析器46，通過頻譜分析器46的頻率域分析來測量運行電壓零點處的頻率成分，并測量與運行電壓同步的局部放電圖形。
文檔編號G01R31/12GK1657963SQ20051000049
公開日2005年8月24日 申請日期2005年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者森山智廣, 加藤達朗, 六戶敏昭, 遠藤奎將, 筱原亮一 申請人:株式會社日立制作所, 日本Ae帕瓦株式會社