本技术涉及局部放电光学检测领域，特别是涉及一种基于sipm阵列检测gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台及试验方法。
背景技术：
1、gis设备全称为气体绝缘金属封闭开关设备（gas insulated switchgear），是变电站中的母线、电压互感器、电流互感器、断路器、避雷器等一次设备的整体组合，这些设备全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的sf6绝缘气体。gis因其占地面积小，密封组合而受外界干扰少，运检周期长，成本低等优点而在电网中广泛应用，是目前电网运行中最重要的设备之一，因此，如何确保gis的安全稳定运行，如何检测gis的运行状态就有了重要的意义。由于sf6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致gis内部闪络故障。gis的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。因此，设计一种检测方法能够提早发现gis内部故障，在其发展为重大事故前进行检修排除风险，具有十分重要的意义。
2、根据统计资料，gis内部隔离开关和盆式绝缘子的故障率最高，分别为30%及26.6%；母线故障率为15%；电压互感器故障率为11.66%；断路器故障率为10%；其他元件故障率为6.74%。其中，国家电网统计近几年高压开关运行情况及典型故障分析后发现，在盆式绝缘子故障中有90%均为绝缘子表面存在粉尘异物从而导致沿面击穿。现场运行时还出现了 gis 在刀闸气室内存在金属颗粒引起短路故障。因此，金属异物故障是导致gis设备绝缘故障的重要原因。
3、目前，由于gis设备中存在金属异物缺陷时会引发放电现象，伴随产生物理、化学、光学、电磁等效应，因此，gis 中金属颗粒的风险性评估主要依靠放电信号的测量，如振动检测法、特高频法和脉冲电流法等，其中振动检测法主要检测运动微粒的状态，特高频法主要检测微粒局放发出的电磁信号。但是，针对静止状态下附着与盆式绝缘子表面的金属微粒，既无法检测其运动状态，其电磁信号也被削弱而难以被特高频传感器准确识别，因此发明一种基于sipm阵列检测的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，通过光学手段检测盆式绝缘子表面金属微粒附着，对于gis内金属微粒检测具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、本技术实施例的目的在于提供一种gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台及试验方法，可模拟gis内盆式绝缘子表面金属微粒附着，检测局放时发出的光学信号，对于工程上采用光学手段检测盆式绝缘子局放具有指导价值。
2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本技术实施例提供一种基于sipm阵列检测的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，包括模拟gis试验平台、sipm光学检测装置、信号采集显示装置、低压电源、高压电源；
4、所述sipm光学检测装置包括有序阵列的光信号采集元件、光电信号转化装置和信号放大装置，所述光电信号转化装置的输出端与所述信号采集显示装置电连接；
5、所述低压电源与sipm光学检测装置和信号采集显示装置电连接，用以提供电源；
6、所述高压电源连接模拟gis试验平台用以满足各个电压等级gis盆式绝缘子的测试要求。
7、所述模拟gis试验平台包括导电杆、接地外壳、盆式绝缘子、金属法兰、盖板、密封圈，
8、所述导电杆设置在接地外壳内圆心，使用盆式绝缘子支撑导电杆与接地外壳，盆式绝缘子用作两接地外壳间的绝缘隔断，采用金属法兰、密封圈和螺栓固定并确保密闭环境。
9、所述接地外壳上靠近盆式绝缘子处隔120°分别开设有三个盖板窗口，内有密封圈，平时使用盖板封闭腔体，在放电检测时用sipm光学检测装置代替盖板的位置检测局放光信号。
10、所述光信号采集元件为聚光透镜，所述光电信号转化装置为sipm芯片，所述信号放大装置为运算放大器组成的信号放大电路，所述聚光透镜贴在sipm芯片的传感面上，所述sipm芯片输出端接信号放大电路。
11、所述信号采集显示装置包括示波器和数据处理单元。
12、所述高压电源采用交流电压源，电压范围为50kv~600kv。
13、第二方面，本技术实施例提供一种gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验方法，使用如上所述的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，具体包括以下步骤：
14、1）搭建gis模拟试验平台，依次组装导电杆、接地外壳、盆式绝缘子、金属法兰、盖板、密封圈，组装前在盆式绝缘子上撒上试验需要量的金属粉末，模拟gis内金属微粒附着到盆式绝缘子的情况；
15、2）安置三个sipm光学检测装置到接地外壳上所设三个阵列窗口处，先不接通高压电源，将sipm光学检测装置输出端连接至信号采集显示装置，观察是否有光信号，若出现光信号则说明gis模拟试验平台搭建密闭性不佳；
16、3）确定gis模拟试验平台密闭性良好后，接通高压电源，模拟gis内盆式绝缘子表面金属微粒附着局放情况，通过聚光透镜收集密闭腔体内局放产生的微弱光线，经sipm芯片和信号放大电路转化为合适的电信号后传输至信号采集显示装置；
17、4）信号采集显示装置收集到电信号后在示波器上显示局放特征信号，并通过数据处理单元筛去噪声，提取特征值，得到其相位谱图，通过对比正常值信号和三个位置光信号相互对比，得到盆式绝缘子局放情况，并进行局放点定位。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、1、本发明提供的一种基于sipm阵列检测的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，选用光学手段检测局放信号，避免了环境中的嘈杂电磁干扰，提高了信号准确度；选用sipm作为光学传感器，对于微弱光信号的检测能力极强，单光子检测的精度不弱于光电倍增管（pmt），同时成本较低，对环境耐受能力强，室内光环境下不会损坏，便于gis检修时的操作。
20、2、本发明提供的一种基于sipm阵列检测的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，针对由于gis特殊结构及工作环境导致的光学传感器无法正对盆式绝缘子局放发生区域的问题，采用聚光透镜为光信号采集元件，增强了对微弱光的收集能力，提高了光学检测装置的微弱光敏感度和检测准确度。
21、3、本发明提供的一种基于sipm阵列检测的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，采用环形方式阵列sipm，每个光学检测装置相隔120°安装在接地外壳内环，在光学传感器无法正对盆式绝缘子局放发生区域的条件下提高了对光信号的采集能力，同时对比三个光学检测装置的信号强弱可以辅助定位局放发生点，方便对gis内盆式绝缘子的检修作业。
22、4、本发明提供的一种基于sipm阵列检测的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，可以模拟gis内盆式绝缘子表面金属微粒辅助发生局放的情况，得到不同故障情况下局放的光信号数据，为sipm光学传感器在gis内盆式绝缘子局放检测的进一步应用提供了参考价值。
1.一种gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，其特征在于：包括模拟gis试验平台（1）、sipm光学检测装置（2）、信号采集显示装置（3）、低压电源（4）、高压电源（5）；
2.根据权利要求1所述的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，其特征在于，所述接地外壳（102）上靠近盆式绝缘子（103）处隔120°分别开设有三个盖板窗口，内有密封圈，平时使用盖板封闭腔体，在放电检测时用sipm光学检测装置（2）代替盖板的位置检测局放光信号。
3.根据权利要求1所述的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，其特征在于，所述光信号采集元件为聚光透镜（201），所述光电信号转化装置为sipm芯片（202），所述信号放大装置为运算放大器组成的信号放大电路（203），所述聚光透镜（201）贴在sipm芯片（202）的传感面上，所述sipm芯片（202）输出端接信号放大电路（203）。
4.根据权利要求1所述的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，其特征在于：所述信号采集显示装置（3）包括示波器（301）和数据处理单元（302）。
5.根据权利要求1所述的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，其特征在于，所述高压电源（5）采用交流电压源，电压范围为50kv~600kv。
6.一种gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验方法，其特征在于，使用权利要求1-5中任一权利要求所述的gis盆式绝缘子金属微粒局部放电试验平台，具体包括以下步骤：
