EP0402906B1

Method and apparatus for locating an abnormality in a gas-insulated electric device

Abstract

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EP0402906B1, drawing sheet 1
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Expired 13 June 2010, 16.3 years ago.

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11 claims: 11 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of locating an abnormality in a gas-insulated electric device comprising a high-voltage conductor (2) supported by an insulation support member (1) inside a metallic container (3) filled with insulation gas, a plurality of detectors (S₀ - Sn) installed at positions within said metallic container (3) for detecting an electromagnetic wave caused by a partial discharge,    characterised in that    the signals provided by said detectors (S₀ - Sn) are analysed to separate the frequency spectrum of external noise components having frequency components below 500 MHz from the frequency spectrum of said electromagnetic wave having higher frequency components, to evaluate the spectrum strengths of said signals and to determine the position (x) of maximum spectrum strength in a longitudinal direction of said metallic container (3) as to be the spot of the partial discharge by comparing said installation positions (100a-100n) of said detectors (S₀-Sn), the linear attenuation characteristic of the electromagnetic wave in said metallic container (3) and said spectrum strengths of said signals. Procédé de localisation d'une anomalie dans un dispositif électrique isolé par un gaz, comportant un conducteur haute-tension (2), supporté par un élément de support isolant (1) à l'intérieur d'un conteneur métallique (3) rempli d'un gaz isolant, plusieurs détecteurs (S₀ à Sn), agencés au niveau de positions situées à l'intérieur dudit conteneur métallique (3) pour détecter une onde électromagnétique engendrée par une décharge partielle,    caractérisé en ce que    les signaux fournis par lesdits détecteurs (S₀ à Sn) sont analysés pour séparer le spectre de fréquences de composantes de bruit externe, ayant des composantes de fréquence inférieures à 500 MHz, du spectre de fréquences de ladite onde électromagnétique ayant des composantes de fréquence plus élevées, pour évaluer les résistances spectrales desdits signaux et déterminer la position (x) associée à la résistance spectrale maximale dans une direction longitudinale dudit conteneur métallique (3) comme étant l'emplacement de la décharge partielle en comparant lesdites positions d'agencement (100a à 100n,) desdits détecteurs (S₀ à Sn), la caractéristique d'atténuation linéaire de l'onde électromagnétique dans ledit conteneur métallique (3) et lesdites résistances spectrales desdits signaux. Verfahren zum Auffinden einer Anomalie in einem gasisolierten elektrischen Bauteil mit einem von einem Isolierträgerelement (1) getragenen Hochspannungsleiter (2) in einem mit Isoliergas gefüllten Metallbehälter (3), einer Vielzahl von an Positionen innerhalb des Metallbehälters (3) angebrachten Detektoren (S₀ - Sn) zum Aufnehmen einer durch eine Teilentladung hervorgerufenen elektromagnetischen Welle,    dadurch gekennzeichnet, daß    die von den Detektoren (s₀ - Sn) gelieferten Signale analysiert werden, um das Frequenzspektrum externer Lärmanteile mit Frequenzanteilen unterhalb 500 MHz vom Frequenzspektrum der elektromagnetischen Welle mit höheren Frequenzanteilen zu trennen, um die Spektrumstärken der Signale zu bestimmen und um die Position (x) der maximalen Spektrumstärke in einer Längsrichtung des Metallbehälters (3) als Ort der Teilentladung durch Vergleich der Einbauposition (100a - 100n) der Detektoren (So - Sn), der linearen Verstärkungskennlinie der elektromagnetischen Welle im Metallbehälter (3) und der Spektrumstärken der Signale festzulegen.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite position (x) associée à la résistance spectrale maximale est obtenue à partir de la position de la valeur de crête d'une courbe enveloppe desdites résistances spectrales fournies par lesdits détecteurs, relevée en fonction des positions d'agencement (100a à 100m) desdits détecteurs. The method according to claim 1, wherein said position (x) of maximum spectrum strength is derived from the position of the peak value of an envelope curve of said spectrum strengths provided by said detectors plotted against the installation positions (100a-100m) of said detectors. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Position (x) der maximalen Spektrumstärke aus der Position des Scheitelwerts einer einhüllenden Kurve der von den Detektoren gelieferten Spektrumstärken, aufgetragen gegen die Einbaupositionen (100a - 100m) der Detektoren, abgeleitet wird.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite position (x) associée à la résistance spectrale maximale est déterminée en sélectionnant quatre détecteurs contigus (S₄ à S₇) incluant le détecteur qui fournit la résistance spectrale la plus élevée parmi lesdits détecteurs (S₀ à Sn), dans lequel deux lignes sont tracées sur la base des positions d'agencement et des résistances spectrales desdits détecteurs sélectionnés, et l'intersection (P₁) desdites lignes est déterminée comme étant la position (x) associée à la résistance spectrale maximale. The method according to claim 1, wherein said position (x) of maximum spectrum strength is determined by selecting four contiguous detectors (S₄ - S₇) including the detector which provides the largest spectrum strength from among said detectors (S₀ - Sn), wherein a pair of lines is drawn based on the installation positions and spectrum strengths of said selected detectors and the intersection (P₁) of said lines is determined to be the position (x) of maximum spectrum strength. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Position (x) der maximalen Spektrumstärke durch Auswahl vier benachbarter Detektoren (S₄ - S₇) festgelegt wird, die den Detektor enthalten, der von den Detektoren (S₀ - Sn ) die größte Spektrumstärke geliefert hat , wobei ein Linienpaar auf der Grundlage der Einbaupositionen und der Spektrumstärken der ausgewählten Detektoren eingezeichnet wird und die Kreuzung (P₁) der Linien als die Position (x) der maximalen Spektrumstärke bestimmt wird.
  4. 4
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite position (x) associée à la résistance spectrale maximale est déterminée en sélectionnant le détecteur (S₉) qui fournit la résistance spectrale la plus élevée et deux détecteurs (S₈, S₁₀) adjacents audit détecteur (S₉) parmi lesdits détecteurs (S₀ à Sn), dans lequel deux lignes sont tracées sur la base d'un facteur d'atténuation (α₁) évalué d'après la résistance spectrale la plus élevée (YH₉) et d'après la résistance spectrale la plus petite (YH₁₀) et des positions d'agencement desdits détecteurs sélectionnés, et l'intersection (P₂) desdites lignes est déterminée comme étant la position (x) associée à la résistance spectrale maximale. The method according to claim 1, wherein said position (x) of maximum spectrum strength is determined by selecting the detector (S₉) which provides the largest spectrum strength and two detectors (S₈, S₁₀) adjacent to said detector (S₉) from among said detectors (S₀ - Sn), wherein a pair of lines is drawn based on an attenuation factor (α₁) evaluated from the largest spectrum strength (YH₉) and the smallest spectrum strength (YH₁₀) and the installation positions of said selected detectors, and the intersection (P₂) of said lines is determined to be the position (x) of maximum spectrum strength. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Position (x) der maximalen Spektrumstärke durch Auswahl des Detektors (S₉), der die größte Spektrumstärke liefert, und zweier zu diesem Detektor (S₉) benachbarter Detektoren (S₈, S₁₀) aus den Detektoren (S₀ - Sn) festgelegt wird, wobei ein Linienpaar auf der Grundlage eines aus der größten Spektrumstärke (YH₉) und der kleinsten Spektrumstärke (YH₁₀) bestimmten Verstärkungsfaktors (α₁) und der Einbaupositionen der ausgewählten Detektoren eingezeichnet wird und die Kreuzung (P₂) der Linien als die Position (x) der maximalen Spektrumstärke bestimmt wird.
  5. 5
    Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite position (x) associée à la résistance spectrale maximale est déterminée comme suit :si des premier, deuxième et troisième détecteurs (S₈, S₁₀) fournissent des résistances spectrales YH8max, YH9max et YH10max, respectivement, pour lesquelles YH9max > YH8max > YH10max, si lesdits premier et deuxième détecteurs (S₈, S₉) sont distants de λ₉, si lesdits deuxième et troisième détecteurs (S₉, S₁₀) sont distants de λ₁₀, si la position associée à la résistance spectrale maximale YHx2 est x₂, si le facteur d'atténuation d'une onde électromagnétique engendrée par la décharge partielle au cours de la propagation dans ledit conteneur métallique est α₁, alors les équations suivantes (1) à (3) sont satisfaites :YHx2 - α1 · x2 = YH8maxYHx2 - α1 · (λ9 - x2) = YH9maxYHx2 - α1 · (λ9 + λ10 - x2) = YH10max ledit facteur d'atténuation α₁ est calculé comme étant :α1 = YH9max - YH10maxλ10 la résistance spectrale maximale YHx2 est calculée comme étant : et la position x₂ associée à la résistance spectrale maximale est calculée comme étant :x2 = λ102 · (YH9max - YH8max)(YH9max - YH10max) + λ92 The method according to claim 4, wherein said position (x) of maximum spectrum strength is determined as follows: when first, second and third detectors (S₈, S₁₀) provide spectrum strengths of YH8max, YH9max and YH10max, respectively, where YH9max > YH8max > YH10max;said first and second detectors (S₈, S₉) have a distance of ℓ₉;said second and third detectors (S₉, S₁₀) have a distance of ℓ₁₀;the position of maximum spectrum strength YHx2 is x₂;the attenuation factor of an electromagnetic wave caused by the partial discharge during the propagation in said metallic container is α₁, then the following equations (1) to (3) hold:YHx2 - α1·x2 = YH8maxYHx2 - α1·(ℓ9 - x2) = YH9maxYHx2 - α1·(ℓ9 + ℓ10 - x2) = YH10max said attenuation factor α₁ is calculated as:α1 = YH9max - YH10maxℓ10 the maximum spectrum strength YHx2 is calculated as:YHx2 = 12 {(YH8max + YH9max)+ ℓ9ℓ10 (YH9max - YH10max)} and the position x₂ of maximum spectrum strength is calculated as:x2 = ℓ102 · (YH9max - YH8max)(YH9max - YH10max) + ℓ92 Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Position (x) der maximalen Spektrumstärke folgendermaßen bestimmt wird:    wenn erste, zweite und dritte Detektoren (S₈, S₁₀) Spektrumstärken YH8max, YH9max, und YH10max liefern, wobei YH9max > YH8max > YH10max;der erste und zweite Detektor (S₈, S₉) einen Abstand l₉ aufweisen;die zweiten und dritten Detektoren (S₉, S₁₀) einen Abstand l₁₀ aufweisen;die Position der maximalen Spektrumstärke YHx2 x₂ ist;der Verstärkungsfaktor der durch die Teilentladung ausgelösten elektromagnetischen Welle während der Ausbreitung im Metallbehälter α₁ ist, dann gelten folgende Gleichungen (1) bis (3):YHx2 - α1·x2 = YH8maxYHx2 - α1·(ℓ9 - x2) = YH9maxYHx2 - α1·(ℓ9 + ℓ10 - x2) = YH10max wobei der Verstärkungsfaktor α berechnet wird als:α1 = YH9max - YH10maxℓ10 die maximale Spektrumstärke YHx2 berechnet wird als:YHx2 = 12 {(YH8max + YH9max)+ ℓ9ℓ10 (YH9max - YH10max)} und die Position x₂ der maximalen Spektrumstärke berechnet wird als:x2 = ℓ102 · (YH9max - YH8max)(YH9max - YH10max) + ℓ92
  6. 6
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite position (x) associée à la résistance spectrale maximale est déterminée en sélectionnant le détecteur (S₉) qui fournit la résistance spectrale la plus élevée et un détecteur (S₈) adjacent audit détecteur (S₉) parmi lesdits détecteurs (S₀ à Sn), dans lequel deux lignes sont tracées sur la base d'un facteur d'atténuation prédéterminé (α₀) et des positions d'agencement et des résistances spectrales desdits détecteurs sélectionnés, et l'intersection (P₃) desdites lignes est déterminée comme étant la position (x) associée à la résistance spectrale maximale. The method according to claim 1, wherein said position (x) of maximum spectrum strength is determined by selecting the detector (S₉) which provides a largest spectrum strength and a detector (S₈) adjacent to said detector (S₉) from among said detectors (S₀ - Sn), wherein a pair of lines is drawn based on a predetermined attenuation factor (α₀) and the installation positions and spectrum strengths of said selected detectors, and the intersection (P₃) of said lines is determined to be the position (x) of maximum spectrum strength. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Position (x) der maximalen Spektrumstärke durch Auswahl des Detektors (S₉), der die größte Spektrumstärke liefert, und eines zu diesem Detektor (S₉) benachbarten Detektors (S₈) aus den Detektoren (S₀ - Sn) festgelegt wird, wobei ein Linienpaar auf der Grundlage eines vorbestimmten Verstärkungsfaktors (α₀) und der Einbaupositionen und Spektrumstärken der ausgewählten Detektoren eingezeichnet wird und die Kreuzung (P₃) der Linien als die Position (x) der maximalen Spektrumstärke bestimmt wird.
  7. 7
    Procédé selon la revendication 6, dans lequel ladite position (x) associée à la résistance spectrale maximale est déterminée comme suit :si des premier et second détecteurs (S₈, S₉) fournissent des résistances spectrales YH8max et YH9max, respectivement, si lesdits premier et second détecteurs (S₈, S₉) sont distants de λ₉, si la position associée à la résistance spectrale maximale YHx3 est x₃, si le facteur d'atténuation prédéterminé est α₀, alors, les équations suivantes (7) et (8) sont satisfaites :YHx3 - α0 · x3 = YH8maxYHx3 - α0 · (λ9 - x3) = YH9max la résistance spectrale maximale YHx3 est calculée comme étant :YHx3 = 12 (YH8max + YH9max + α0 • λ9) et la position x₃ associée à la résistance spectrale maximale est calculée comme étant :x3 = (YH9max - YH8max) · 12 · α0 + λ92 The method according to claim 6, wherein said position (x) of maximum spectrum strength is determined as follows: when first and second detectors (S₈, S₉) provide spectrum strengths of YH8max and YH9max, respectively;said first and second detectors (S₈, S₉) have a distance of ℓ₉;the position of maximum spectrum strength YHx3 is x₃;the predetermined attenuation factor is α₀;then the following equations (7) and (8) hold:YHx3 - α0·x3 = YH8maxYHx3 - α0 · (ℓ9 - x3) = YH9max the maximum spectrum strength YHx3 is calculated as:YHx3 = 12(YH8max + YH9max + α0·ℓ9) and the position x₃ of maximum spectrum strength is calculated as:x3 = (YH9max - YH8max) · 12·α0 + ℓ92 Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Position (x) der maximalen Spektrumstärke in folgender Weise bestimmt wird:    wenn erste und zweite Detektoren (S₈, S₉) Spektrumstärken YH8max und YH9max liefern;erste und zweite Detektor (S₈, S₉) einen Abstand von l₉ aufweisen;die Position der maximalen Spektrumstärke YHx3 x₃ ist;der vorbestimmte Verstärkungsfaktor α₀ ist, dann gelten folgende Gleichungen (7) und (8):YHx3 - α0·x3 = YH8maxYHx3 - α0 · (ℓ9 - x3) = YH9max wobei die maximale Spektrumstärke YHx3 berechnet wird als:YHx3 = 12(YH8max + YH9max + α0·ℓ9) und die Position x der maximalen Spektrumstärke berechnet wird als:x3 = (YH9max - YH8max) · 12·α0 + ℓ92
  8. 8
    An apparatus for locating an abnormality in a gas-insulated electric device comprising a high-voltage conductor (2) supported by an insulation support member (1) inside a metallic container (3) filled with insulation gas, a plurality of detectors (S₀ - Sn) installed at positions within said metallic container (3) for detecting an electromagnetic wave caused by a partial discharge,    characterised by    further comprising means (21) for analysing the signals provided by said detectors (S₀ - Sn) to separate the frequency spectrum of external noise components having frequency components below 500 MHz from the frequency spectrum of said electromagnetic wave having higher frequency components and to evaluate the spectrum strengths of said signals,    and means (22) for determining the position (x) of maximum spectrum strength in a longitudinal direction of said metallic container (3) as to be the spot of the partial discharge on the basis of a comparison of said installation positions (100a-100n) of said detectors (S₀-Sn) the linear attenuation characteristic of the electromagnetic wave in said metallic container (3) and said spectrum strengths of said signals. Appareil pour localiser une anomalie dans un dispositif électromagnétique isolé par un gaz comportant un conducteur haute-tension (2), supporté par un élément de support isolant (1) à l'intérieur d'un conteneur métallique (3) rempli d'un gaz isolant, plusieurs détecteurs (S₀ à Sn) agencés au niveau de positions situées à l'intérieur dudit conteneur métallique (3) pour détecter une onde électromagnétique engendrée par une décharge partielle,    caractérisé en ce qu'il comporte en outre    des moyens (21) pour analyser les signaux fournis par lesdits détecteurs (S₀ à Sn) afin de séparer le spectre de fréquences de composantes de bruit externe, ayant des composantes de fréquence inférieures à 500 MHz, du spectre de fréquences de ladite onde électromagnétique ayant des composantes de fréquence plus élevées et évaluer les résistances spectrales desdits signaux,    et des moyens (22) pour déterminer la position (x) associée à la résistance spectrale maximale dans une direction longitudinale dudit conteneur métallique (3) comme étant l'emplacement de la décharge partielle sur la base d'une comparaison desdites positions d'agencement (100a à 100n) desdits détecteurs (S₀ à Sn), de la caractéristique d'atténuation linéaire de l'onde électromagnétique dans ledit conteneur métallique (3) et desdites résistances spectrales desdits signaux. Vorrichtung zum Auffinden einer Anomalie in einem gasisolierten elektrischen Bauteil mit einem von einem Isolierträgerelement (1) getragenen Hochspannungsleiter (2) in einem mit Isoliergas gefüllten Metallbehälter (3), einer Vielzahl von an Positionen innerhalb des Metallbehälters (3) angebrachter Detektoren (S₀ - Sn) zum Aufnehmen einer durch eine Teilentladung hervorgerufenen elektromagnetischen Welle,    gekennzeichnet durch    eine Einrichtung (21) zum Analysieren der von den Detektoren (S₈ - Sn) gelieferten Signale, um das Frequenzspektrum von externen Lärmanteilen mit Frequenzanteilen unterhalb 500 MHz vom Frequenzspektrum der elektromagnetischen Welle mit höheren Frequenzanteilen zu trennen, und um die Spektrumstärken der Signale festzulegen,    und eine Einrichtung (22) zum Bestimmen der Position (x) der maximalen Spektrumstärke in einer Längsrichtung des Metallbehälters (3) als Ort der Teilentladung auf der Grundlage eines Vergleiches der Einbaupositionen (100a - 100n) der Detektoren (S₀ - Sn), der linearen Verstärkungskennlinie der elektromagnetischen Welle im Metallbehälter (3) und der Spektrumstärken der Signale.
  9. 9
    Appareil selon la revendication 8, dans lequel ledit conteneur métallique (3) a la structure d'un tronçon linéaire et lesdits détecteurs (S₀ à Sn) sont agencés dans ledit tronçon linéaire selon un intervalle de 20 m ou moins. The apparatus according to claim 8, wherein said-metallic container (3) has a linear section structure and said detectors (S₀ - Sn) are disposed in said linear section at an interval of 20 m or less. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Metallbehälter (3) einen Aufbau mit einem linearen Abschnitt aufweist und die Detektoren (S₈ - Sn) in dem linearen Abschnitt in Intervallen von 20 m oder weniger angeordnet sind.
  10. 10
    Appareil selon la revendication 8, dans lequel ledit conteneur métallique (3) a la structure d'un tronçon ramifié, un premier détecteur (S₁₅) parmi lesdits détecteurs (S₀ à Sn) est agencé au niveau d'une position voisine du centre (O) dudit tronçon ramifié et les détecteurs restants sont agencés au niveau de positions distantes de moins de 20 m par rapport audit premier détecteur (S₁₅). The apparatus according to claim 8, wherein said metallic container (3) has a branch section structure, one (S₁₅) of said detectors (S₀ - Sn) is disposed at a position close to the center (O) of said branch section and the remaining detectors are disposed at positions within 20 m from said one detector (S₁₅). Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Metallbehälter (3) einen Aufbau mit einem Verzweigungsabschnitt aufweist, und einer (S₁₅) der Detektoren (S₀ - Sn) in einer dem Zentrum (0) des Verzweigungsabschnitts benachbarten Position angeordnet ist, und die verbleibenden Detektoren in Positionen innerhalb von 20 m von diesem einen Detektor (S₁₅) angeordnet sind.
  11. 11
    Appareil selon la revendication 8, dans lequel ledit conteneur métallique (3) a la structure d'un tronçon ramifié, et un premier détecteur (S₁₇) parmi lesdits détecteurs (S₀ à Sn) est agencé au niveau d'une position correspondant au centre (O) dudit tronçon ramifié. The apparatus according to claim 8, wherein said metallic container (3) has a branch section structure and one (S₁₇) of said detectors (S₀ - Sn) is disposed at a position corresponding to the center (O) of said branch section. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Metallbehälter (3) einen Verzweigungsabschnitt aufweist und einer (S₁₇) der Detektoren (S₀ - Sn) in einer dem Zentrum (0) des Verzweigungsabschnittes entsprechenden Position angeordnet ist.