本實用(yong)新型涉(she)及(ji)高壓電氣設備技(ji)術領(ling)域，具體涉(she)及(ji)一種(zhong)氣體絕(jue)緣(yuan)變電站局放在線監測用(yong)數字(zi)工頻相位傳感(gan)器。

背景技術：

氣體(ti)絕(jue)緣變電(dian)(dian)站(GIS，Gas Insulated Substation)是一(yi)種運行可(ke)靠、維護工作量小、檢修周期長的(de)高壓電(dian)(dian)氣設備，常采用(yong)密封式的(de)罐體(ti)組合電(dian)(dian)氣結構，罐體(ti)內充(chong)入一(yi)定(ding)壓力(li)的(de)SF6氣體(ti)作為絕(jue)緣氣體(ti)。在(zai)強(qiang)電(dian)(dian)磁作用(yong)下，氣體(ti)絕(jue)緣變電(dian)(dian)站會發生(sheng)局(ju)(ju)部放(fang)(fang)電(dian)(dian)現象，通過(guo)局(ju)(ju)部放(fang)(fang)電(dian)(dian)時(shi)所產生(sheng)的(de)電(dian)(dian)、光(guang)等現象，可(ke)以定(ding)位局(ju)(ju)部放(fang)(fang)電(dian)(dian)的(de)位置(zhi)，并判斷放(fang)(fang)電(dian)(dian)的(de)程(cheng)度。

目(mu)前應用(yong)較(jiao)廣泛的局部放電(dian)(dian)檢(jian)測方法(fa)(fa)有(you)脈沖電(dian)(dian)流(liu)法(fa)(fa)、氣(qi)相色(se)譜分析法(fa)(fa)和超(chao)高(gao)頻檢(jian)測法(fa)(fa)等。其中，脈沖電(dian)(dian)流(liu)法(fa)(fa)和氣(qi)相色(se)譜分析法(fa)(fa)不(bu)便于(yu)在線檢(jian)測，而超(chao)高(gao)頻檢(jian)測法(fa)(fa)可以對(dui)氣(qi)體絕緣變電(dian)(dian)站(zhan)局部放電(dian)(dian)進行帶電(dian)(dian)檢(jian)測和在線監測。

采用超高頻檢測(ce)法(fa)對氣(qi)體(ti)(ti)絕(jue)(jue)緣變(bian)(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)局部放(fang)(fang)(fang)電(dian)進行(xing)檢測(ce)時，懸浮電(dian)位體(ti)(ti)放(fang)(fang)(fang)電(dian)、絕(jue)(jue)緣件內部氣(qi)隙放(fang)(fang)(fang)電(dian)、沿(yan)面放(fang)(fang)(fang)電(dian)及金屬(shu)尖(jian)端(duan)放(fang)(fang)(fang)電(dian)等，都與(yu)工頻相位具有一定的(de)關聯(lian)性。準確獲(huo)取氣(qi)體(ti)(ti)絕(jue)(jue)緣變(bian)(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)設備的(de)工頻相位信號，有助(zhu)于可靠(kao)檢測(ce)氣(qi)體(ti)(ti)絕(jue)(jue)緣變(bian)(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)局部放(fang)(fang)(fang)電(dian)。

目前，氣體(ti)絕緣變電(dian)(dian)站局部放電(dian)(dian)檢(jian)測(ce)工頻相位通常(chang)是取自檢(jian)測(ce)電(dian)(dian)壓的互(hu)感(gan)器，存(cun)在二次系統安全(quan)隱患(huan)問題，當檢(jian)測(ce)電(dian)(dian)壓的互(hu)感(gan)器損壞時(shi)，會(hui)影響氣體(ti)絕緣變電(dian)(dian)站局部放電(dian)(dian)的正常(chang)工作。

技術實現要素：

本實用(yong)新(xin)型的(de)目的(de)在(zai)于提供一種氣體絕緣變電(dian)站局放在(zai)線監測用(yong)數(shu)字工(gong)頻相(xiang)位傳(chuan)感器，該傳(chuan)感器可以從強電(dian)磁(ci)干擾環境中準確的(de)檢測出GIS局部放電(dian)信號。

為解決上(shang)述(shu)(shu)技(ji)術問題，本實用(yong)新(xin)型(xing)公(gong)開的(de)(de)一種氣體絕(jue)緣變(bian)(bian)電站(zhan)局放(fang)在(zai)(zai)線監測用(yong)數(shu)字(zi)工(gong)頻相(xiang)(xiang)位傳感(gan)器(qi)，其特征(zheng)在(zai)(zai)于：它包括工(gong)頻感(gan)應(ying)天(tian)(tian)線、信(xin)(xin)號(hao)(hao)采(cai)樣模塊(kuai)、數(shu)字(zi)濾波(bo)器(qi)和鎖(suo)相(xiang)(xiang)放(fang)大(da)器(qi)，其中，所(suo)述(shu)(shu)工(gong)頻感(gan)應(ying)天(tian)(tian)線的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)連接(jie)信(xin)(xin)號(hao)(hao)采(cai)樣模塊(kuai)的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)入端(duan)(duan)(duan)，信(xin)(xin)號(hao)(hao)采(cai)樣模塊(kuai)的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)連接(jie)數(shu)字(zi)濾波(bo)器(qi)的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)入端(duan)(duan)(duan)，數(shu)字(zi)濾波(bo)器(qi)的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)連接(jie)鎖(suo)相(xiang)(xiang)放(fang)大(da)器(qi)的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)入端(duan)(duan)(duan)，鎖(suo)相(xiang)(xiang)放(fang)大(da)器(qi)的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)連接(jie)鎖(suo)相(xiang)(xiang)放(fang)大(da)器(qi)的(de)(de)輸(shu)出(chu)相(xiang)(xiang)位信(xin)(xin)號(hao)(hao)反(fan)饋端(duan)(duan)(duan)，所(suo)述(shu)(shu)工(gong)頻感(gan)應(ying)天(tian)(tian)線用(yong)于接(jie)收(shou)氣體絕(jue)緣變(bian)(bian)電站(zhan)分(fen)相(xiang)(xiang)帶電體中的(de)(de)工(gong)頻信(xin)(xin)號(hao)(hao)。

本實用(yong)新型設計了由工(gong)頻感應天線(xian)、信(xin)號采樣模塊、數字(zi)濾(lv)波器和(he)鎖(suo)相放(fang)大(da)器組成的(de)氣(qi)體絕緣變(bian)電站(zhan)局(ju)放(fang)在線(xian)監測用(yong)數字(zi)工(gong)頻相位(wei)傳(chuan)(chuan)感器，該(gai)傳(chuan)(chuan)感器能對氣(qi)體絕緣變(bian)電站(zhan)內部(bu)局(ju)部(bu)放(fang)電進(jin)行動(dong)態檢測、準確定位(wei)，將(jiang)局(ju)部(bu)放(fang)電信(xin)號中(zhong)工(gong)頻信(xin)號從強電磁干擾(rao)信(xin)號中(zhong)準確的(de)檢測出來。具有檢測速(su)度(du)快(kuai)、抗(kang)干擾(rao)能力強等優(you)點。

附圖說明

圖1是本實用新型(xing)的原理框(kuang)圖；

圖2為本實用新型中鎖相(xiang)放(fang)大器的原理框圖。

其中，1—工頻(pin)感應(ying)天(tian)線、2—信號采樣模塊、2.1—模數(shu)轉換(huan)器、2.2—運算放大器、3—數(shu)字濾波器、4—鎖相放大器、4.1—比例(li)積(ji)分調節器、4.2—復頻(pin)域(yu)變量積(ji)分器。

具體實施方式

以下結合(he)附圖和具體實施例對本實用(yong)新型作進一步(bu)的詳細(xi)說明：

本實用(yong)新型(xing)的(de)(de)(de)(de)氣體絕緣(yuan)變(bian)電(dian)站局放(fang)在線(xian)監測用(yong)數(shu)字(zi)(zi)工頻(pin)相位傳(chuan)感器，如圖1和2所(suo)(suo)示，它包括工頻(pin)感應天(tian)(tian)線(xian)1、信(xin)號采樣(yang)模(mo)塊2、數(shu)字(zi)(zi)濾(lv)波器3和鎖(suo)(suo)相放(fang)大(da)器4，其中，所(suo)(suo)述工頻(pin)感應天(tian)(tian)線(xian)1的(de)(de)(de)(de)信(xin)號輸(shu)出端(duan)連(lian)接(jie)信(xin)號采樣(yang)模(mo)塊2的(de)(de)(de)(de)信(xin)號輸(shu)入(ru)端(duan)，信(xin)號采樣(yang)模(mo)塊2的(de)(de)(de)(de)信(xin)號輸(shu)出端(duan)連(lian)接(jie)數(shu)字(zi)(zi)濾(lv)波器3的(de)(de)(de)(de)信(xin)號輸(shu)入(ru)端(duan)，數(shu)字(zi)(zi)濾(lv)波器3的(de)(de)(de)(de)信(xin)號輸(shu)出端(duan)連(lian)接(jie)鎖(suo)(suo)相放(fang)大(da)器4的(de)(de)(de)(de)信(xin)號輸(shu)入(ru)端(duan)，鎖(suo)(suo)相放(fang)大(da)器4的(de)(de)(de)(de)信(xin)號輸(shu)出端(duan)連(lian)接(jie)鎖(suo)(suo)相放(fang)大(da)器4的(de)(de)(de)(de)輸(shu)出相位信(xin)號反饋端(duan)，所(suo)(suo)述工頻(pin)感應天(tian)(tian)線(xian)1用(yong)于接(jie)收氣體絕緣(yuan)變(bian)電(dian)站分相帶電(dian)體中頻(pin)率為(wei)50HZ的(de)(de)(de)(de)工頻(pin)信(xin)號。

上述技術方案中，所述數字濾波(bo)器(qi)3為復矢(shi)量(liang)濾波(bo)器(qi)。復矢(shi)量(liang)濾波(bo)器(qi)的傳遞函數H(s)為：

其中，ω_o是采樣模塊2輸出信號的工頻信號，ω_c為復矢量濾波器的截止頻率；j為虛單位，s為復頻域變量。該復矢量濾波器可以從受強電磁干擾的信號中提取工頻信號。優點是在采樣模塊2輸出信號的工頻信號ω_o處，復(fu)矢量濾波器的(de)增益為(wei)1，對應相(xiang)移為(wei)0。

圖2為鎖相放大器4的原理圖，V_m和θ分別是所檢測到的工頻信號的幅值和相位，θ'為鎖相放大器4輸出的相位信號，比例積分調節器4.1的傳遞函數G_c(s)為：

其中，K_p是比例積分調節器4.1的比例系數，K_i為比例積(ji)分調節器4.1的(de)積(ji)分系(xi)數。該鎖相方法可(ke)以精確的(de)獲(huo)取(qu)所(suo)檢測到的(de)工(gong)頻信號的(de)相位。

上述(shu)技術方案中，所述(shu)鎖相(xiang)放(fang)大器4的信號輸(shu)出(chu)端輸(shu)出(chu)0～5V的方波工頻(pin)信號。

上述技術方案中，數字濾(lv)波器(qi)3和鎖相放大器(qi)4用于將(jiang)氣體絕(jue)緣(yuan)變(bian)電站的局部放電信(xin)號中工頻信(xin)號的相位從噪聲(sheng)中檢測出(chu)來。

上述技術方案中，所述信(xin)號(hao)(hao)采樣模塊2包括(kuo)模數(shu)轉換(huan)(huan)器(qi)2.1和運(yun)算放(fang)大器(qi)2.2，所述工頻感應(ying)天線1的信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)(chu)端連(lian)(lian)接(jie)模數(shu)轉換(huan)(huan)器(qi)2.1的信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)入(ru)端，模數(shu)轉換(huan)(huan)器(qi)2.1的信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)(chu)端連(lian)(lian)接(jie)運(yun)算放(fang)大器(qi)2.2的信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)入(ru)端，運(yun)算放(fang)大器(qi)2.2的信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)(chu)端連(lian)(lian)接(jie)數(shu)字濾波器(qi)3的信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)入(ru)端。

上(shang)述(shu)技術方案中，所(suo)述(shu)鎖(suo)相放大器4包括(kuo)比(bi)例積(ji)分(fen)調節(jie)器4.1和(he)復(fu)頻域變(bian)量(liang)積(ji)分(fen)器4.2，所(suo)述(shu)數字濾波器3的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)(duan)連接比(bi)例積(ji)分(fen)調節(jie)器4.1的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)輸(shu)入端(duan)(duan)(duan)(duan)，比(bi)例積(ji)分(fen)調節(jie)器4.1的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)(duan)連接復(fu)頻域變(bian)量(liang)積(ji)分(fen)器4.2的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)輸(shu)入端(duan)(duan)(duan)(duan)，復(fu)頻域變(bian)量(liang)積(ji)分(fen)器4.2的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)(duan)連接比(bi)例積(ji)分(fen)調節(jie)器4.1的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)相位信(xin)(xin)號(hao)反饋(kui)端(duan)(duan)(duan)(duan)。

本實用新型工作過程為：工頻感應天線1接收氣體絕緣變電站分相帶電體中頻率為50HZ的工頻信號，并對其進行模數轉換和運算放大處理，放大后的信號輸送到數字濾波器3，數字濾波器3濾除天線1接收50HZ工頻信號中的噪聲，從中提取出50HZ的工頻信號，數字濾波器3提取工頻信號的幅值V_m和相(xiang)(xiang)位(wei)θ，工頻(pin)(pin)信(xin)號的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)θ與鎖相(xiang)(xiang)放大(da)(da)器(qi)(qi)4輸出(chu)信(xin)號的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)θ'相(xiang)(xiang)減得(de)到誤(wu)差信(xin)號，誤(wu)差信(xin)號傳(chuan)輸給(gei)比(bi)例積(ji)分(fen)調(diao)(diao)節器(qi)(qi)4.1進行處(chu)(chu)理，比(bi)例積(ji)分(fen)調(diao)(diao)節器(qi)(qi)4.1輸出(chu)工頻(pin)(pin)信(xin)號的(de)頻(pin)(pin)率，工頻(pin)(pin)信(xin)號的(de)頻(pin)(pin)率輸入到復(fu)頻(pin)(pin)域變(bian)量(liang)積(ji)分(fen)器(qi)(qi)4.2進行處(chu)(chu)理，復(fu)頻(pin)(pin)域變(bian)量(liang)積(ji)分(fen)器(qi)(qi)4.2輸出(chu)鎖相(xiang)(xiang)放大(da)(da)器(qi)(qi)4的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)信(xin)號θ'，鎖相(xiang)(xiang)放大(da)(da)器(qi)(qi)4的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)信(xin)號θ'即(ji)為本(ben)數字工頻(pin)(pin)相(xiang)(xiang)位(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)檢測得(de)到的(de)工頻(pin)(pin)信(xin)號的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)。

本說明書未(wei)作(zuo)詳細描述的(de)(de)內容屬于本領域專業技術人員(yuan)公知的(de)(de)現有技術。