一种GIS局部放电在线监测系统及其装置

一种gis局部放电在线监测系统及其装置
技术领域
1.本发明涉及gis检测领域，更具体地说，它涉及一种gis局部放电在线监测系统及其装置。


背景技术：

2.gis设备是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆终端等元件组合封闭在接地金属壳体内，充以一定压力的sf6气体作为绝缘介质和灭弧介质所组成的成套开关设备。
3.传感器是检测gis设备绝缘缺陷局部放电的重要设备。按照安装位置可将传感器分为内置式传感器和外置式传感器两种；内置式uhf法（局部放电检测特高频法）是将天线传感器安装到gis内部，不存在电磁波向外传播衰减以及外部电磁干扰信号的影响，因此其灵敏度和抗干扰能力优于外置式uhf法。
4.gis设备的内部在由静电场向恒定电场过渡的瞬态过程中，表面电荷会在绝缘柔性基板与气体的交接面积聚，从而让柔性内置特高频传感器在直流高压下的绝缘柔性基板表面积聚大量表面电荷，长时间运行有可能造成局部放电甚至发生沿面闪络，在柔性基板击穿后形成短路，烧坏天线组件，从而影响对检测设备对gis设备的检测结果。


技术实现要素：

5.本发明提供一种gis局部放电在线监测系统及其装置，解决相关技术中柔性内置特高频传感器检测结果被柔性基板上的大量表面电荷局部放电所影响的技术问题。
6.本发明提供了一种gis局部放电在线监测装置，包括柔性内置特高频传感器，用于检测gis壳体内局部放电处向外传播的电磁波信号，柔性内置特高频传感器包括柔性基板和贴附在柔性基板上的螺旋天线组件，柔性基板的一端与gis壳体连接；卷棒，用于将柔性基板卷成卷曲状态，卷棒的输出端连接于柔性基板的另一端，卷棒的输入端贯穿gis壳体并延伸至外部；驱动机构，驱动机构的输出端与卷棒的输入端分离式地连接；复位机构，用于将柔性基板从卷曲状态回复至展开状态；柔性内置特高频传感器包括展开状态和卷曲状态；展开状态为柔性基板与gis壳体相贴合的状态；卷曲状态为柔性基板卷成圆柱状，并且柔性基板与气体接触的交接面的表面积不超过柔性基板展开状态下与气体接触的交接面表面积的80%；当柔性内置特高频传感器检测时，复位机构将柔性基板从卷曲状态回复至展开状态；当柔性内置特高频传感器不检测时，卷棒将柔性基板卷成卷曲状态。
7.在一个优选的实施方式中，卷棒的输入端开设有卡槽，驱动机构包括旋转驱动单元，旋转驱动单元包括第二电机，第二电机的输出端连接有卡轴，卡轴与卡槽相适配。
8.在一个优选的实施方式中，驱动机构还包括第一直线驱动单元，第一直线驱动单元包括第一电机，第一电机的输出端连接有丝杆，丝杆上套装滑块，第一电机的底部安装有横板，横板上开设有与丝杆平行的导槽，滑块滑动设于导槽内，旋转驱动单元安装于滑块上。
9.在一个优选的实施方式中，驱动机构还包括第二直线驱动单元，第二直线驱动单元的输出端与第二电机连接，旋转驱动单元还包括架体，第二直线驱动单元安装于架体上，架体的一侧安装有安装块，安装块安装于滑块上。
10.在一个优选的实施方式中，gis壳体上开设有滑槽，卷棒活动设于滑槽内，卷棒位于滑槽的杆壁上套装有弹性波纹套，弹性波纹套与滑槽的内壁连接。
11.在一个优选的实施方式中，滑槽的内外侧均设有挡板，用于对滑槽密封，挡板套装于卷棒的杆壁上。
12.在一个优选的实施方式中，复位机构包括卷簧发条，卷簧发条的两端分别与滑槽的内壁以及卷棒连接。
13.在一个优选的实施方式中，卷棒位于gis壳体外的端部固定连接有棘轮，gis壳体上安装有定位锁止机构，当卷棒从展开状态运动至卷曲状态后，棘轮与定位锁止机构配合，使卷棒保持卷曲状态。
14.在一个优选的实施方式中，定位锁止机构包括止动爪、限位板和弹簧，止动爪转动安装于gis壳体上，限位板也安装于gis壳体上，弹簧的两端分别与止动爪以及限位板连接，止动爪与棘轮相适配。
15.一种gis局部放电在线监测系统，包括如上述的gis局部放电在线监测装置。
16.本发明的有益效果在于：本发明采用减少柔性内置特高频传感器的柔性基板与sf6气体接触表面积的方式，能够减少内置传感器柔性基板上聚集的表面电荷，从而避免天线组件被损坏，保证了内置传感器的检测结果不受gis设备内部局部放电的影响。
附图说明
17.图1是本发明检测的gis壳体内基本单元的原理示意图。
18.图2是本发明图1的俯视视角的结构示意图。
19.图3是本发明图2中a处结构的放大示意图。
20.图4是本发明驱动机构的结构示意图。
21.图5是本发明旋转驱动单元和第二直线驱动单元的结构示意图。
22.图6是本发明卷簧发条与卷棒的配合结构示意图。
23.图7是本发明棘轮与定位锁止机构配合的结构示意图。
24.图8是本发明柔性内置特高频传感器的结构示意图。
25.图中：1、gis壳体；11、外置uhf传感器；12、滑槽；121、挡板；122、弹性波纹套；2、柔性内置特高频传感器；21、柔性基板；22、螺旋天线组件；3、卷棒；31、卡槽；32、棘轮；4、第一直线驱动单元；41、第一电机；42、丝杆；43、滑块；44、导槽；45、联轴器；5、旋转驱动单元；51、第二电机；52、卡轴；53、架体；54、安装块；6、第二直线驱动单元；7、定位锁止机构；71、止动爪；72、限位板；73、弹簧；8、卷簧发条。
实施方式
26.现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根
据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
27.如图1-图8所示，一种gis局部放电在线监测装置，包括柔性内置特高频传感器2，用于检测gis壳体1内局部放电处向外传播的电磁波信号，柔性内置特高频传感器2包括柔性基板21和贴附在柔性基板21上的螺旋天线组件22，柔性基板21的一端与gis壳体1连接，其中柔性基板21由热固性聚酰亚胺（tpi）材质构成；卷棒3，用于将柔性基板21卷成卷曲状态，卷棒3的输出端连接于柔性基板21的另一端，卷棒3的输入端贯穿gis壳体1并延伸至外部；驱动机构，驱动机构的输出端与卷棒3的输入端分离式地连接；复位机构，用于将柔性基板21从卷曲状态回复至展开状态；柔性内置特高频传感器2包括展开状态和卷曲状态；展开状态为柔性基板21与gis壳体1相贴合的状态；卷曲状态为柔性基板21卷成圆柱状，并且柔性基板21与气体接触的交接面的表面积不超过柔性基板21展开状态下与气体接触的交接面表面积的80%；当柔性内置特高频传感器2检测时，复位机构将柔性基板21从卷曲状态回复至展开状态；当柔性内置特高频传感器2不检测时，卷棒3将柔性基板21卷成卷曲状态；gis壳体1的外部安装有外置uhf传感器11。
28.在本实施例中，实施场景具体为：在柔性内置特高频传感器2检测时，柔性基板21为展开状态，贴附在gis壳体1内壁上，扩大传感器的信号采集范围，在检测完成后，驱动机构驱动卷棒3将柔性基板21从展开状态卷成圆柱状，通过减小柔性基板21与气体接触的交接面的表面积，从而减少内置传感器柔性基板21上聚集的表面电荷，避免螺旋天线组件22被损坏，保证了内置传感器的检测结果不受局部放电的影响。
29.在本发明的一个实施例中，卷棒3的输入端开设有卡槽31，驱动机构包括旋转驱动单元5，旋转驱动单元5包括第二电机51，第二电机51的输出端连接有卡轴52，卡轴52与卡槽31相适配。
30.在本发明的一个实施例中，驱动机构还包括第一直线驱动单元4，第一直线驱动单元4包括第一电机41，第一电机41的输出端连接有丝杆42，丝杆42上套装滑块43，第一电机41的底部安装有横板，横板上开设有与丝杆42平行的导槽44，滑块43滑动设于导槽44内，旋转驱动单元5安装于滑块43上。
31.在本发明的一个实施例中，驱动机构还包括第二直线驱动单元6，用于将卡轴52和卡槽31插接，第二直线驱动单元6为气缸驱动或电动滑轨驱动均可，第二直线驱动单元6的输出端与第二电机51连接，旋转驱动单元5还包括架体53，第二直线驱动单元6安装于架体53上，架体53的一侧安装有安装块54，安装块54安装于滑块43上。
32.在本实施例中，实施场景具体为：将驱动机构放置到指定位置，第一电机41通过联轴器45与丝杆42连接，使滑块43带动旋转驱动单元5和第二直线驱动单元6沿高压导体轴向运动，带动卷棒3水平运动，避免在卷棒3卷绕柔性基板21时，将柔性内置特高频传感器2与gis壳体1的连接处拉断，并且方便卡轴52与卡槽31配合，当两者插接配合后，第二电机51驱动卡轴52旋转，使卷棒3卷绕柔性基板21，将柔性内置特高频传感器2卷成卷曲状态。
33.在本发明的一个实施例中，gis壳体1上开设有滑槽12，卷棒3活动设于滑槽12内，
卷棒3位于滑槽12的杆壁上套装有弹性波纹套122，弹性波纹套122与滑槽12的内壁连接。
34.在本发明的一个实施例中，滑槽12的内外侧均设有挡板121，用于对滑槽12密封，挡板121套装于卷棒3的杆壁上。
35.在本发明的一个实施例中，复位机构包括卷簧发条8，卷簧发条8的两端分别与滑槽12的内壁以及卷棒3连接。
36.在本发明的一个实施例中，卷棒3位于gis壳体1外的端部固定连接有棘轮32，gis壳体1上安装有定位锁止机构7，当卷棒3从展开状态运动至卷曲状态后，棘轮32与定位锁止机构7配合，使卷棒3保持卷曲状态。
37.在本发明的一个实施例中，定位锁止机构7包括止动爪71、限位板72和弹簧73，止动爪71转动安装于gis壳体1上，限位板72也安装于gis壳体1上，弹簧73的两端分别与止动爪71以及限位板72连接，止动爪71与棘轮32相适配。
38.在本实施例中，实施场景具体为：当卷棒3将柔性内置特高频传感器2卷成卷曲状态后，止动爪71与棘轮32配合，此时卷簧发条8被拉伸，积蓄弹性势能，当需要将柔性内置特高频传感器2恢复至展开状态时，人工将止动爪71拨开，或者通过电磁吸附的方式，将止动爪71设计成磁铁，通过磁性自动化控制柔性内置特高频传感器2恢复状态。
39.在本发明的一个实施例中，位置信息模块，用于记录柔性内置特高频传感器2的位置；通过位置信息模块记录的位置数据，控制自动化传送设备带动驱动机构运动到指定位置与该位置的卷棒3配合。
40.一种gis局部放电在线监测系统，包括如上述的gis局部放电在线监测装置。
41.本发明所设计传感器的天线整体结构为半封闭式平面螺旋天线，除接收面外，其它面采用金属屏蔽腔进行屏蔽，并加反射腔，然后填充吸波材料以保持螺旋天线的宽频带特性。
42.上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

技术特征：
1.一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，包括柔性内置特高频传感器（2），用于检测gis壳体（1）内局部放电处向外传播的电磁波信号，柔性内置特高频传感器（2）包括柔性基板（21）和贴附在柔性基板（21）上的螺旋天线组件，柔性基板（21）的一端与gis壳体（1）连接；卷棒（3），用于将柔性基板（21）卷成卷曲状态，卷棒（3）的输出端连接于柔性基板（21）的另一端，卷棒（3）的输入端贯穿gis壳体（1）并延伸至外部；驱动机构，驱动机构的输出端与卷棒（3）的输入端分离式地连接；复位机构，用于将柔性基板（21）从卷曲状态回复至展开状态；柔性内置特高频传感器（2）包括展开状态和卷曲状态；展开状态为柔性基板（21）与gis壳体（1）相贴合的状态；卷曲状态为柔性基板（21）卷成圆柱状，并且柔性基板（21）与气体接触的交接面的表面积不超过柔性基板（21）展开状态下与气体接触的交接面表面积的80%；当柔性内置特高频传感器（2）检测时，复位机构将柔性基板（21）从卷曲状态回复至展开状态；当柔性内置特高频传感器（2）不检测时，卷棒（3）将柔性基板（21）卷成卷曲状态。2.根据权利要求1的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，卷棒（3）的输入端开设有卡槽（31），驱动机构包括旋转驱动单元（5），旋转驱动单元（5）包括第二电机（51），第二电机（51）的输出端连接有卡轴（52），卡轴（52）与卡槽（31）相适配。3.根据权利要求2的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，驱动机构还包括第一直线驱动单元（4），第一直线驱动单元（4）包括第一电机（41），第一电机（41）的输出端连接有丝杆（42），丝杆（42）上套装滑块（43），第一电机（41）的底部安装有横板，横板上开设有与丝杆（42）平行的导槽（44），滑块（43）滑动设于导槽（44）内，旋转驱动单元（5）安装于滑块（43）上。4.根据权利要求3的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，驱动机构还包括第二直线驱动单元（6），第二直线驱动单元（6）的输出端与第二电机（51）连接，旋转驱动单元（5）还包括架体（53），第二直线驱动单元（6）安装于架体（53）上，架体（53）的一侧安装有安装块（54），安装块（54）安装于滑块（43）上。5.根据权利要求4的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，gis壳体（1）上开设有滑槽（12），卷棒（3）活动设于滑槽（12）内，卷棒（3）位于滑槽（12）的杆壁上套装有弹性波纹套（122），弹性波纹套（122）与滑槽（12）的内壁连接。6.根据权利要求5的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，滑槽（12）的内外侧均设有挡板（121），用于对滑槽（12）密封，挡板（121）套装于卷棒（3）的杆壁上。7.根据权利要求6的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，复位机构包括卷簧发条（8），卷簧发条（8）的两端分别与滑槽（12）的内壁以及卷棒（3）连接。8.根据权利要求7的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，卷棒（3）位于gis壳体（1）外的端部固定连接有棘轮（32），gis壳体（1）上安装有定位锁止机构（7），当卷棒（3）从展开状态运动至卷曲状态后，棘轮（32）与定位锁止机构（7）配合，使卷棒（3）保持卷曲状态。9.根据权利要求8的一种gis局部放电在线监测装置，其特征在于，定位锁止机构（7）包括止动爪（71）、限位板（72）和弹簧（73），止动爪（71）转动安装于gis壳体（1）上，限位板（72）也安装于gis壳体（1）上，弹簧（73）的两端分别与止动爪（71）以及限位板（72）连接，止动爪
（71）与棘轮（32）相适配。10.一种gis局部放电在线监测系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一条的gis局部放电在线监测装置。

技术总结
本发明涉及GIS检测技术领域，公开了一种GIS局部放电在线监测系统及其装置，一种GIS局部放电在线监测装置，包括柔性内置特高频传感器，用于检测GIS壳体内局部放电处向外传播的电磁波信号，柔性内置特高频传感器包括柔性基板和贴附在柔性基板上的螺旋天线组件，柔性基板的一端与GIS壳体连接；卷棒，用于将柔性基板卷成卷曲状态，卷棒的输出端连接于柔性基板的另一端，卷棒的输入端贯穿GIS壳体并延伸至外部；本发明采用减少柔性内置特高频传感器的柔性基板与SF6气体接触表面积的方式，能够减少内置传感器柔性基板上聚集的表面电荷，从而避免天线组件被损坏，保证了内置传感器的检测结果不受GIS设备内部局部放电的影响。果不受GIS设备内部局部放电的影响。果不受GIS设备内部局部放电的影响。


技术研发人员：胡栩焜 李诩钰 胡珮琪 谢雨晴 成景宇
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/7/20