Page 50 - 电力与能源2021年第一期

4 4 罗楚军, 等: 基于超声波法的长距离超高压 GIL 电弧故障定位

表 1 超声传感器主要参数表
传感器类型 窄带谐振型
频率范围 / kHz 20~200
谐振频率 / kHz 40~150
灵敏度 / dB >75
工作温度 / ℃ -20~80
防护等级 IP55
谭鑫培 GIL 计划方案为每 108m 设置一个
气室, 每 6m 一个三支柱, 18m 一标准节, 一个气
室有 6 标准节。因此, 可每 108m 长的标准气室
布置 2 个 压 电 陶 瓷 式 超 声 波 传 感 器, 如 图 12
所示。

图 12 传感器布置示意图
故障 定 位 智 能 电 子 装 置 ( Intelli g entElec-
tronicDevice ,简称IED ) 的主要功能是汇集多个
超声传感器信号经滤波、 放大、 采集, 并完成电光
转换, 最后通过光纤将信号传输至故障监测系统。
GIL 故障定位系统传感器数量大, 可采用 1 个故
障定位 IED 带多个传感器, 即同一位置 A , B , C
三相 的 3 个 超 声 波 传 感 器 共 用 一 个 GIL 电 弧
IED , 可大大节省供电、 同步和光纤端口资源, 简
化系统结构, 提高可靠性, 同时可以避免管壁的高
温和振动对IED 的影响。
3.2 GIL 定位算法研究
声发射现象是 GIL 故障缺陷被击穿时产生
的特有声波, 通过检测该声波并对声波数据进行
分析计算可以得出故障缺陷的具体位置, 信号强
度指示( RSSI ) 和到达时间差 ( TDOA ) 算法是常
用的超声定位技术 [ 17 ] 。 RSSI利用发射信号与接
收信号之间的强度差, 以及信号衰减系数等参数
来 分 析 接 收 节 点 与 发 射 节 点 之 间 的 距 离 关 系。
TDOA 算法利用信号到达节点的时间差来计算

节点与发射节点之间的距离。
长距离 GIL 通常呈“ 一” 字型线性结构, 通常
将 GIL 设备等效为空间一维模型, 其坐标范围满
图 11 场点的声压分布 足集合:
度为 -20~80℃ , 防护等级不低于 IP55 , 可长期 { X∈R , Y=0 , Z=0 } ( 2 )
在管廊潮湿环境下稳定运行, 因此可采用针对江 在该等效的基础上, 长距离 GIL 可以看作一
夏 GIL 管廊定制的专用在线监测超声传感器, 传 条只有长度, 粗细和高度忽略不计的线性设备。

感器参数如表 1 所示。 基于 RSSI和 TDOA 的定位技术, 在长距离设备