羅敏　劉彥庭

【摘 要】本文以GIS局部放電檢測方法的專利申請作為分析對象，重點(diǎn)介紹了主要檢測方法的技術(shù)分支，并對全球及中國范圍內(nèi)GIS局部放電檢測專利申請態(tài)勢、技術(shù)構(gòu)成以及技術(shù)來源國與目標(biāo)國作了研究分析，從而能夠更好地從專利申請的角度對GIS局部放電檢測技術(shù)有更加深入的認(rèn)識(shí)。

【關(guān)鍵詞】氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備;脈沖電流;特高頻;專利

中圖分類號(hào)： TM643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）28-0025-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.28.007

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）以其特有的優(yōu)點(diǎn)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在長期的高電壓下，GIS內(nèi)部絕緣存在缺陷時(shí)，將發(fā)生局部放電現(xiàn)象（Partial Discharge， PD），局部放電是GIS絕緣性能劣化的重要征兆和表現(xiàn)形式[1-5]。因此，針對GIS設(shè)備的局部放電進(jìn)行檢測就顯得至關(guān)重要。本文基于中國專利檢索系統(tǒng)文摘數(shù)據(jù)庫（CPRSABS）和德溫特世界專利數(shù)據(jù)庫（DWPI），利用關(guān)鍵詞和分類號(hào)對涉及GIS局部放電檢測技術(shù)領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索、統(tǒng)計(jì)和分析。

1 技術(shù)分支

根據(jù)GIS局部放電所誘發(fā)的物理及化學(xué)過程，GIS局部放電檢測大致可以分為電檢測法、非電檢測法以及聯(lián)合檢測法[6-7]（即采用兩種及以上方法進(jìn)行聯(lián)合檢測）三大類。其中電檢測法又可分為脈沖電流法和特高頻法;非電檢測法又可分為超聲波法、光學(xué)法和化學(xué)法。

2 申請量的年度分布

圖1反映了全球范圍內(nèi)和中國專利申請量年度變化趨勢?？梢钥闯鋈蚍秶鷥?nèi)針對GIS的局部放電檢測技術(shù)的專利申請最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代末期，這之后一直到1987年，專利申請都處于較低的水平，該階段屬于一個(gè)技術(shù)萌芽期，每年度全球范圍內(nèi)僅有數(shù)件關(guān)于該領(lǐng)域的專利申請。這是因?yàn)镚IS設(shè)備是20世紀(jì)70年代初期才出現(xiàn)的，而針對其運(yùn)行過程中絕緣故障的檢測技術(shù)也相應(yīng)地需要一段時(shí)間的發(fā)展。在1988年至2005年的時(shí)間內(nèi)，全球范圍內(nèi)的專利申請始終處于一個(gè)相對平緩的增長階段。在2009年左右，申請量有了快速的上升，呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，2016年達(dá)到了90項(xiàng)。

GIS局部放電檢測技術(shù)在中國的專利申請開始較晚，且上世紀(jì)90年代一直到2008年都處于一個(gè)相對較低的申請量水平，年度申請量僅有幾件。2009年后，中國在該領(lǐng)域的申請量開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長趨勢，主導(dǎo)了全球范圍內(nèi)該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的專利申請。2016年，中國在該領(lǐng)域的專利申請量達(dá)到了80余件。2009年后中國專利申請數(shù)量的快速增長的原因一方面得益于中國政府大力推動(dòng)科技發(fā)展和進(jìn)步有關(guān)，另一方面得益于我國電網(wǎng)改造和升級(jí)過程中對GIS設(shè)備的大量使用以及我國GIS設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的不斷發(fā)展和壯大。

3 申請量的技術(shù)構(gòu)成及特點(diǎn)

圖2反映了全球范圍內(nèi)GIS局部放電檢測技術(shù)專利申請量的技術(shù)構(gòu)成。通過對全球范圍內(nèi)GIS局部放電檢測技術(shù)領(lǐng)域所申請的專利進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，采用電檢測法的專利申請占到了總申請量的75%，其中涉及利用特高頻法進(jìn)行GIS局部放電檢測的專利技術(shù)占到了57%，由此可以看出目前該領(lǐng)域內(nèi)的主流檢測方式為特高頻檢測法。此外，脈沖電流法和超聲波法也在該領(lǐng)域內(nèi)被較多地關(guān)注，分別占比18%和11%;而聯(lián)合檢測法作為一種較新的檢測手段也逐漸被人們所重視。

GIS局部放電不同檢測技術(shù)的專利申請量的多少同該技術(shù)本身的優(yōu)勢和劣勢通常緊密聯(lián)系。不同技術(shù)分支的優(yōu)劣作了對比如下：

脈沖電流法：優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，敏感度高，缺點(diǎn)是不能在線監(jiān)測;特高頻法：優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可在線監(jiān)測，缺點(diǎn)是造價(jià)高;超聲波法：優(yōu)點(diǎn)是不受電磁干擾，缺點(diǎn)是信號(hào)衰減大，檢測距離有限;光學(xué)法，優(yōu)點(diǎn)是不受電磁干擾，缺點(diǎn)是靈敏度差，不能長期監(jiān)測;化學(xué)法，優(yōu)點(diǎn)是不受電磁干擾，缺點(diǎn)是靈敏度差，需要多個(gè)傳感器;聯(lián)合檢測法，優(yōu)點(diǎn)是取長補(bǔ)短，相互印證，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。

由以上分析看出，特高頻法之所以專利申請量占主導(dǎo)地位與其所特有的檢測靈敏度高以及能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測的優(yōu)勢密不可分，盡管其具有造價(jià)高的確定，然而可以通過資源的整合和工藝的優(yōu)化等手段來逐步降低其成本。光學(xué)法和化學(xué)法優(yōu)于其靈敏度差、檢測準(zhǔn)確性差且不能用于在線檢測等缺點(diǎn)導(dǎo)致對其的研究興趣不高。而聯(lián)合檢測法由于其能兼具各檢測方法的優(yōu)點(diǎn)也逐步成為研究的熱點(diǎn)。

4 專利申請技術(shù)來源國與目標(biāo)國

專利申請的地域分布可以在一定的程度上反映出各個(gè)國家或地區(qū)的在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)實(shí)力和市場應(yīng)用預(yù)期。圖3-a和圖3-b分別給出了GIS局部放電檢測技術(shù)的專利申請的來源國和目標(biāo)國的分布情況。

由圖3可以看出，中國、日本和韓國是全球范圍內(nèi)GIS局部放電檢測技術(shù)的主要的技術(shù)來源國和技術(shù)目標(biāo)國，三者的比重占到全球的80%以上。而其中，中國和日本在該領(lǐng)域的地位尤其顯得重要，無論是對于技術(shù)來源國還是技術(shù)目標(biāo)國而言，中國和日本的全球占比均分別超過了50%和20%，因此表明中國和日本在該領(lǐng)域內(nèi)具有更高的關(guān)注度和更強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力。中國之所以在技術(shù)目標(biāo)國中占據(jù)了絕大部分的份額，主要原因在于中國擁有巨大的GIS市場，目前在我國63-500kV電力系統(tǒng)中，GIS的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)于廣泛;而日本則在GIS的生產(chǎn)和制造上占據(jù)著主導(dǎo)地位。

5 結(jié)束語

本文重點(diǎn)對GIS局部放電檢測技術(shù)的專利申請的現(xiàn)狀和構(gòu)成以及主要技術(shù)的來源地和應(yīng)用預(yù)期地等進(jìn)行了分析。通過上述的分析可以發(fā)現(xiàn)，目前針對GIS局部放電檢測的專利技術(shù)主要為特高頻法，其是目前全球范圍內(nèi)的主流檢測技術(shù)，此外，通過結(jié)合各種檢測方法的優(yōu)點(diǎn)并通過不同檢測方法之間的相互印證來提高檢測的準(zhǔn)確性的聯(lián)合檢測法以及在線監(jiān)測也逐漸成為未來技術(shù)發(fā)展的趨勢。同時(shí)，盡管我國在該領(lǐng)域的專利技術(shù)申請量占據(jù)了主導(dǎo)地位，然而重點(diǎn)的專利申請技術(shù)仍然掌握在國外。因此，未來為了進(jìn)一步推進(jìn)我國電網(wǎng)的智能化進(jìn)程，減少電網(wǎng)的故障，提高GIS設(shè)備的可靠性，我國的GIS生產(chǎn)企業(yè)同樣應(yīng)該對GIS設(shè)備的局部放電檢測技術(shù)進(jìn)行更多的關(guān)注，并同掌握了相應(yīng)的檢測技術(shù)的高校以及實(shí)際運(yùn)行的電網(wǎng)公司一起開展相互合作進(jìn)而開發(fā)出檢測速度更快、檢測精度更好的檢測技術(shù)。

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