1.一种GIS绝缘子表面电荷畸变电场在线测量方法,其特征在于,所述方法包括:实时获取绝缘子表面的电场信号,所述电场信号包括工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号;对所述电场信号进行快速傅里叶变换,从而确定所述电场信号的频率分量,其中,根据下式确定所述电场信号的频率分量:ω→u 0 =εZAω 0 E ACω 1 →u 1 =εZAω 1 E DC其中,u 0 、u 1 、u 2 、u u 为所述电场信号的频率分量,Z为示波器的输入阻抗,ω为频率,ω 0 为工频电压角频率,ω 1 为有效感应面积交变角频率,ω 1 =2ω r ,ω r 为旋转电极的旋转角转速,ε为六氟化硫气体介电常数,A为相关常数,E DC 为绝缘子表面电荷畸变电场信号,E AC 为工频交变电场信号;根据所述频率分量确定工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值,从而确定绝缘子表面电荷对工频交变电场的畸变程度,其中,根据下式确定所述工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,包括:所述实时获取绝缘子表面的电场信号,包括:在靠近GIS绝缘子的法兰的金属筒壁中,沿所述金属筒壁的圆周方向均匀设置至少一个手孔,在所述手孔中放置旋转电场测量传感器;确定旋转电场传感器的转速,根据所述旋转电场传感器的转速确定所述旋转电场传感器感应到的电荷信号;利用采集装置采集所述电荷信号并将所述电荷信号转换为绝缘子表面的电场信号。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述旋转电场传感器,包括:旋转电极、感应电极、用于驱动旋转电极的直流电机、信号输出端子以及安装座;所述旋转电极安装与所述安装座上,绕中轴线进行旋转的包括至少一个90°开口的中空的圆柱形电极;所述感应电极安装与所述安装座上,位于所述旋转电极内部,以及与所述旋转电机中轴线沿手孔方向形成的90°扇形体的侧面,当所述旋转电极的90°开口完全旋转至手孔时,所述感应电极在手孔中完全露出;所述信号输出端子通过同轴电缆连接所述采集装置的输入端。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述旋转电场传感器的转速确定所述旋转电场传感器感应到的电荷信号,包括:旋转过程中,根据下式确定旋转电场传感器感应到的电荷信号:Q(t)=εES(t)E=E DC +E AC cos(ω 0 t+β)S(t)=A[1-sin(ω 1 t+α)]其中,Q为电荷信号,t为时间,ε为六氟化硫气体介电常数,E为旋转电场传感器测量到的电场信号,E DC 为绝缘子表面电荷畸变电场信号,E AC 为工频交变电场信号,ω 0 为工频电压角频率,β为工频电场初始相位,S为感应电极的有效感应面积,A为相关常数,ω 1 为有效感应面积交变角频率,ω 1 =2ω r ,ω r 为旋转电极的旋转角转速即旋转电场传感器的转速,α为旋转电极开口的初始角度。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述利用采集装置采集所述电荷信号并将所述电荷信号转换为绝缘子表面的电场信号,包括:所述采集装置为示波器,所述示波器的输入端采用高阻耦合模式;根据下式将所述电荷信号转换为绝缘子表面的电场信号:其中,u(t)为传感器输出的电场信号,Z为示波器的输入阻抗,t为时间,Q为电荷信号,ε为六氟化硫气体介电常数,A为相关常数,ω 0 为工频电压角频率,β为工频电场初始相位,E DC 为绝缘子表面电荷畸变电场信号,E AC 为工频交变电场信号,ω 1 为有效感应面积交变角频率,ω 1 =2ω r ,ω r 为旋转电极的旋转角转速,α为旋转电极开口的初始角度, 为α与β之和,γ为α与β之差。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述对所述电场信号进行快速傅里叶变换,从而确定所述电场信号的频率分量,包括:根据下式确定傅里叶变换后的电场信号:其中,U为傅里叶变换后的电场信号,Z为示波器的输入阻抗,ω为频率,ε为六氟化硫气体介电常数,A为相关常数,E DC 为绝缘子表面电荷畸变电场信号,E AC 为工频交变电场信号,ω 0 为工频电压角频率,ω 1 为有效感应面积交变角频率,ω 1 =2ω r ,ω r 为旋转电极的旋转角转速。
7.如权利要求4-6任一项所述的方法,其特征在于,根据下式确定所述旋转电极的旋转角转速:2ω r =3ω 0ω 0 =2πf 0 =100πrad/s其中,ω r 为旋转电极的旋转角转速,ω 0 为工频电压角频率。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述频率分量确定工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值,从而确定绝缘子表面电荷对工频交变电场的畸变程度,包括:利用所述频率分量消除所述工频电压角频率以及旋转电极的旋转角转速不稳定带来的误差。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,在根据所述频率分量确定工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值,从而确定绝缘子表面电荷对工频交变电场的畸变程度之后,包括:根据外施交流电压信号确定所述工频交变电场信号,根据所述工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值确定所述绝缘子表面电荷畸变电场信号。
10.一种GIS绝缘子表面电荷畸变电场在线测量装置,其特征在于,所述装置包括:信号获取模块,用于实时获取绝缘子表面的电场信号,所述电场信号包括工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号;信号转换模块,用于对所述电场信号进行快速傅里叶变换,从而确定所述电场信号的频率分量,其中,根据下式确定所述电场信号的频率分量:ω→u 0 =εZAω 0 E ACω 1 →u 1 =εZAω 1 E DC其中,u 0 、u 1 、u 2 、u 3 为所述电场信号的频率分量,Z为示波器的输入阻抗,ω为频率,ω 0 为工频电压角频率,ω 1 为有效感应面积交变角频率,ω 1 =2ω r ,ω r 为旋转电极的旋转角转速,ε为六氟化硫气体介电常数,A为相关常数,E DC 为绝缘子表面电荷畸变电场信号,E AC 为工频交变电场信号;畸变确定模块,用于根据所述频率分量确定工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值,从而确定绝缘子表面电荷对工频交变电场的畸变程度,其中,根据下式确定所述工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值: