本實(shí)用新型涉及高壓電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體絕緣變電站局放在線監(jiān)測(cè)用數(shù)字工頻相位傳感器。

背景技術(shù)：

氣體絕緣變電站(GIS，Gas Insulated Substation)是一種運(yùn)行可靠、維護(hù)工作量小、檢修周期長(zhǎng)的高壓電氣設(shè)備，常采用密封式的罐體組合電氣結(jié)構(gòu)，罐體內(nèi)充入一定壓力的SF6氣體作為絕緣氣體。在強(qiáng)電磁作用下，氣體絕緣變電站會(huì)發(fā)生局部放電現(xiàn)象，通過(guò)局部放電時(shí)所產(chǎn)生的電、光等現(xiàn)象，可以定位局部放電的位置，并判斷放電的程度。

目前應(yīng)用較廣泛的局部放電檢測(cè)方法有脈沖電流法、氣相色譜分析法和超高頻檢測(cè)法等。其中，脈沖電流法和氣相色譜分析法不便于在線檢測(cè)，而超高頻檢測(cè)法可以對(duì)氣體絕緣變電站局部放電進(jìn)行帶電檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)。

采用超高頻檢測(cè)法對(duì)氣體絕緣變電站局部放電進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，懸浮電位體放電、絕緣件內(nèi)部氣隙放電、沿面放電及金屬尖端放電等，都與工頻相位具有一定的關(guān)聯(lián)性。準(zhǔn)確獲取氣體絕緣變電站設(shè)備的工頻相位信號(hào)，有助于可靠檢測(cè)氣體絕緣變電站局部放電。

目前，氣體絕緣變電站局部放電檢測(cè)工頻相位通常是取自檢測(cè)電壓的互感器，存在二次系統(tǒng)安全隱患問(wèn)題，當(dāng)檢測(cè)電壓的互感器損壞時(shí)，會(huì)影響氣體絕緣變電站局部放電的正常工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種氣體絕緣變電站局放在線監(jiān)測(cè)用數(shù)字工頻相位傳感器，該傳感器可以從強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中準(zhǔn)確的檢測(cè)出GIS局部放電信號(hào)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型公開(kāi)的一種氣體絕緣變電站局放在線監(jiān)測(cè)用數(shù)字工頻相位傳感器，其特征在于：它包括工頻感應(yīng)天線、信號(hào)采樣模塊、數(shù)字濾波器和鎖相放大器，其中，所述工頻感應(yīng)天線的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采樣模塊的信號(hào)輸入端，信號(hào)采樣模塊的信號(hào)輸出端連接數(shù)字濾波器的信號(hào)輸入端，數(shù)字濾波器的信號(hào)輸出端連接鎖相放大器的信號(hào)輸入端，鎖相放大器的信號(hào)輸出端連接鎖相放大器的輸出相位信號(hào)反饋端，所述工頻感應(yīng)天線用于接收氣體絕緣變電站分相帶電體中的工頻信號(hào)。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了由工頻感應(yīng)天線、信號(hào)采樣模塊、數(shù)字濾波器和鎖相放大器組成的氣體絕緣變電站局放在線監(jiān)測(cè)用數(shù)字工頻相位傳感器，該傳感器能對(duì)氣體絕緣變電站內(nèi)部局部放電進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)、準(zhǔn)確定位，將局部放電信號(hào)中工頻信號(hào)從強(qiáng)電磁干擾信號(hào)中準(zhǔn)確的檢測(cè)出來(lái)。具有檢測(cè)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；

圖2為本實(shí)用新型中鎖相放大器的原理框圖。

其中，1—工頻感應(yīng)天線、2—信號(hào)采樣模塊、2.1—模數(shù)轉(zhuǎn)換器、2.2—運(yùn)算放大器、3—數(shù)字濾波器、4—鎖相放大器、4.1—比例積分調(diào)節(jié)器、4.2—復(fù)頻域變量積分器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

本實(shí)用新型的氣體絕緣變電站局放在線監(jiān)測(cè)用數(shù)字工頻相位傳感器，如圖1和2所示，它包括工頻感應(yīng)天線1、信號(hào)采樣模塊2、數(shù)字濾波器3和鎖相放大器4，其中，所述工頻感應(yīng)天線1的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采樣模塊2的信號(hào)輸入端，信號(hào)采樣模塊2的信號(hào)輸出端連接數(shù)字濾波器3的信號(hào)輸入端，數(shù)字濾波器3的信號(hào)輸出端連接鎖相放大器4的信號(hào)輸入端，鎖相放大器4的信號(hào)輸出端連接鎖相放大器4的輸出相位信號(hào)反饋端，所述工頻感應(yīng)天線1用于接收氣體絕緣變電站分相帶電體中頻率為50HZ的工頻信號(hào)。

上述技術(shù)方案中，所述數(shù)字濾波器3為復(fù)矢量濾波器。復(fù)矢量濾波器的傳遞函數(shù)H(s)為：

其中，ω_o是采樣模塊2輸出信號(hào)的工頻信號(hào)，ω_c為復(fù)矢量濾波器的截止頻率；j為虛單位，s為復(fù)頻域變量。該復(fù)矢量濾波器可以從受強(qiáng)電磁干擾的信號(hào)中提取工頻信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)是在采樣模塊2輸出信號(hào)的工頻信號(hào)ω_o處，復(fù)矢量濾波器的增益為1，對(duì)應(yīng)相移為0。

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

其中，K_p是比例積分調(diào)節(jié)器4.1的比例系數(shù)，K_i為比例積分調(diào)節(jié)器4.1的積分系數(shù)。該鎖相方法可以精確的獲取所檢測(cè)到的工頻信號(hào)的相位。

上述技術(shù)方案中，所述鎖相放大器4的信號(hào)輸出端輸出0～5V的方波工頻信號(hào)。

上述技術(shù)方案中，數(shù)字濾波器3和鎖相放大器4用于將氣體絕緣變電站的局部放電信號(hào)中工頻信號(hào)的相位從噪聲中檢測(cè)出來(lái)。

上述技術(shù)方案中，所述信號(hào)采樣模塊2包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器2.1和運(yùn)算放大器2.2，所述工頻感應(yīng)天線1的信號(hào)輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器2.1的信號(hào)輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2.1的信號(hào)輸出端連接運(yùn)算放大器2.2的信號(hào)輸入端，運(yùn)算放大器2.2的信號(hào)輸出端連接數(shù)字濾波器3的信號(hào)輸入端。

上述技術(shù)方案中，所述鎖相放大器4包括比例積分調(diào)節(jié)器4.1和復(fù)頻域變量積分器4.2，所述數(shù)字濾波器3的信號(hào)輸出端連接比例積分調(diào)節(jié)器4.1的信號(hào)輸入端，比例積分調(diào)節(jié)器4.1的信號(hào)輸出端連接復(fù)頻域變量積分器4.2的信號(hào)輸入端，復(fù)頻域變量積分器4.2的信號(hào)輸出端連接比例積分調(diào)節(jié)器4.1的輸出相位信號(hào)反饋端。

本實(shí)用新型工作過(guò)程為：工頻感應(yīng)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(hào)，并對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和運(yùn)算放大處理，放大后的信號(hào)輸送到數(shù)字濾波器3，數(shù)字濾波器3濾除天線1接收50HZ工頻信號(hào)中的噪聲，從中提取出50HZ的工頻信號(hào)，數(shù)字濾波器3提取工頻信號(hào)的幅值V_m和相位θ，工頻信號(hào)的相位θ與鎖相放大器4輸出信號(hào)的相位θ'相減得到誤差信號(hào)，誤差信號(hào)傳輸給比例積分調(diào)節(jié)器4.1進(jìn)行處理，比例積分調(diào)節(jié)器4.1輸出工頻信號(hào)的頻率，工頻信號(hào)的頻率輸入到復(fù)頻域變量積分器4.2進(jìn)行處理，復(fù)頻域變量積分器4.2輸出鎖相放大器4的相位信號(hào)θ'，鎖相放大器4的相位信號(hào)θ'即為本數(shù)字工頻相位傳感器檢測(cè)得到的工頻信號(hào)的相位。

本說(shuō)明書(shū)未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。