1.概述 特高頻傳感器GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本公司研發(fā)的GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于特高頻局部放電的在線監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)由特高頻傳感器、就地采集單元和后臺(tái)診斷平臺(tái)組成。

特高頻傳感器：檢測(cè)GIS等高壓設(shè)備內(nèi)部絕緣局部放電信號(hào)，通過同軸電纜將信號(hào)送至就地采集單元。

就地采集單元：對(duì)信號(hào)進(jìn)行降噪、濾波、識(shí)別，并通過光纖/網(wǎng)線將結(jié)果送至后臺(tái)診斷平臺(tái)；

后臺(tái)診斷平臺(tái)：在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與就地采集單元通信，完成對(duì)局部放電信號(hào)的診斷和定位，生成報(bào)警信號(hào)。實(shí)現(xiàn)在主控室或遠(yuǎn)程調(diào)度中心同步顯示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

安裝局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必要性：

1.1.現(xiàn)狀描述：

過去普遍認(rèn)為GIS屬于無(wú)需檢修或檢修周期長(zhǎng)的設(shè)備，但從近40年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，絕緣故障始終是影響GIS可靠性的重要因素之一。1998年CIGRE統(tǒng)計(jì)了國(guó)外1967年到1992年間所有GIS絕緣故障率，這些故障率均超過了GIS絕緣所要求的0.1次/（百年間隔）的指標(biāo)，且隨著電壓等級(jí)的增高，絕緣故障率逐步增大。

鑒于以上統(tǒng)計(jì)情況表明，在GIS發(fā)生故障之前，能夠檢測(cè)并判斷它的內(nèi)部缺陷狀況，并提前預(yù)報(bào)，就顯得尤為重要。

1.2.項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)：

該項(xiàng)目致力于提高生產(chǎn)核心業(yè)務(wù)的工作效率，降低生產(chǎn)檢修工作成本，因此各項(xiàng)應(yīng)用提升管理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多方面效益。

1)管理效益方面：

本次項(xiàng)目的研究和推廣將全面提升電力設(shè)備的管理水平，為發(fā)電站進(jìn)一步實(shí)施狀態(tài)檢修打下良好基礎(chǔ)；該系統(tǒng)采用全面集成化管理，可實(shí)現(xiàn)同一間隔不同時(shí)間點(diǎn)和不同間隔同一時(shí)間點(diǎn)的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)及特征圖譜的對(duì)比分析，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，便于流程化和統(tǒng)一化的管理，進(jìn)一步提高了公司的管理效益。

2)經(jīng)濟(jì)效益方面：

通過局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)GIS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的了解和掌握，可對(duì)設(shè)備的使用性能、運(yùn)行壽命、利用程度進(jìn)行評(píng)估，以便合理安排檢修策略，同時(shí)可以大量減少現(xiàn)場(chǎng)巡視人員的工作量，大大降低了公司的GIS檢修成本；該項(xiàng)目的研究成果將能直接用于加強(qiáng)生產(chǎn)管理的精細(xì)化管理，進(jìn)一步提高生產(chǎn)運(yùn)維效率，通過對(duì)GIS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)估，改變?cè)瓉?lái)的周期性檢修方式；從而提高經(jīng)濟(jì)效益。我公司的局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)GIS等高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中的局部放電情況，可以及時(shí)對(duì)設(shè)備絕緣異常狀態(tài)和放電性故障做出預(yù)警，為設(shè)備正常運(yùn)行提供必要的指導(dǎo)依據(jù)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性，為營(yíng)造和諧穩(wěn)定的社會(huì)貢獻(xiàn)了重要力量。

2.特高頻傳感器GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介及本系統(tǒng)研制的依據(jù)

2.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

GIS局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是本公司總結(jié)多年局放測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)，采用傳感器技術(shù)、信號(hào)處理器、計(jì)算機(jī)等技術(shù)手段和算法實(shí)現(xiàn)的新一代高性能數(shù)字化局放在線監(jiān)測(cè)裝置。

智能綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)的全稱為Browser/Server，即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)上；客戶端無(wú)需安裝，有Web瀏覽器即可；BS架構(gòu)可以直接放在廣域網(wǎng)上，通過一定的權(quán)限控制實(shí)現(xiàn)多客戶訪問的目的，交互性較強(qiáng)；BS架構(gòu)無(wú)需升級(jí)多個(gè)客戶端，升級(jí)服務(wù)器即可，可以隨時(shí)更新版本，而無(wú)需用戶重新下載。并且B/S是基于網(wǎng)頁(yè)語(yǔ)言的、與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)，所以智能綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在windows、linux上運(yùn)行，也可以在deepin深度操作系統(tǒng)等國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)上運(yùn)行。并且智能綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為方便更多用戶使用，支持中英文切換功能。

本產(chǎn)品已在多個(gè)變電站和發(fā)電站經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行測(cè)試，包括室內(nèi)外環(huán)境，表現(xiàn)出可靠的穩(wěn)定性能。在現(xiàn)場(chǎng)，該產(chǎn)品成功檢測(cè)到被監(jiān)測(cè)設(shè)備的放電性故障，有效預(yù)防了重大事故。實(shí)際應(yīng)用證實(shí)，本產(chǎn)品符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求。

2.2產(chǎn)品研制的依據(jù)

? 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求 DL/T 593

? 3.6kV～～40.5kV 交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 DL/T 404

? 3.6kV～～40.5kV 交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 GB 3906

? 局部放電測(cè)量GB/T 7354

? 電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則 DL/T 417

? 高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第一部分：一般試驗(yàn)要求 GB/T 16927.1

? 高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第二部分：測(cè)量系統(tǒng) GB/T 16927.2

? 高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第三部分: 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的定義及要求 GB/T 16927.

3.系統(tǒng)監(jiān)測(cè)原理及特點(diǎn)

GIS局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用國(guó)際特高頻局放監(jiān)測(cè)技術(shù)，這是目前國(guó)際上針對(duì)GIS等設(shè)備廣泛認(rèn)可的狀態(tài)檢測(cè)方法。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議CIGRE WG33/23-12 工作組的研究指出，特高頻法（UHF）在抗干擾能力、檢測(cè)范圍和對(duì)所有放電類型的敏感性方面表現(xiàn)優(yōu)異。我們公司提供多種監(jiān)測(cè)模式的解決方案，適用于各類高壓電器，確保能夠及時(shí)檢測(cè)設(shè)備缺陷，從而有效預(yù)防GIS設(shè)備的電力事故。

3.1監(jiān)測(cè)原理

特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)利用國(guó)際上的UHF技術(shù)，通過UHF傳感器精確捕捉局部放電產(chǎn)生的特高頻電磁信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)缺陷的檢測(cè)與定位。此外，該技術(shù)能夠在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜干擾環(huán)境中保持高信噪比和靈敏度。

傳統(tǒng)的局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)測(cè)量頻率較低，測(cè)量頻帶與周圍環(huán)境的強(qiáng)干擾源頻帶重疊，易受外界干擾的影響，不易去除干擾信號(hào)檢測(cè)到放電信號(hào)，所以很難應(yīng)用于在線局放監(jiān)測(cè)。而局放超高頻信號(hào)（UHF）監(jiān)測(cè)技術(shù)，則是在300～1500MHz寬帶內(nèi)接收局部放電所產(chǎn)生的局部放電超高頻（UHF）電磁脈沖信號(hào)。GIS內(nèi)部充有高氣壓SF6氣體，其絕緣強(qiáng)度和擊穿場(chǎng)強(qiáng)都很高。當(dāng)局放在很小的范圍發(fā)生時(shí)，氣體擊穿過程很快，將產(chǎn)生很陡的脈沖電流（其上升時(shí)間小于1ns），并向四周輻射出特高頻電磁波（高達(dá)數(shù)GHz）。GIS設(shè)備的腔體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)良好的同軸波導(dǎo)，非常有利于電磁波的傳播。

特高頻檢測(cè)法就是利用特高頻天線采集局部放電所產(chǎn)生的特高頻電磁波信號(hào)（300MHz~3GHz），從而實(shí)現(xiàn)GIS局部放電的檢測(cè)。當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電時(shí)，激發(fā)出的電磁波便可通過特高頻傳感器進(jìn)行檢測(cè)。

特高頻檢測(cè)法基本原理圖：

3.2特高頻監(jiān)測(cè)模式特點(diǎn)

采用特高頻傳感器，其接收在UHF頻段傳感局部放電所產(chǎn)生的電磁脈沖信號(hào)，在檢測(cè)靈敏度和抗干擾能力方面顯示出良好的特性，目前已成為局部放電在線監(jiān)測(cè)的主導(dǎo)傳感方法，具有以下特點(diǎn)。

1) 避開了電網(wǎng)中主要的電磁干擾頻段， 具有良好的抗電磁干擾能力， 且對(duì)振動(dòng)噪聲不敏感；

2) 對(duì)各種放電缺陷均較敏感， 即使采用體外傳感監(jiān)測(cè)方式，也可獲得足夠高的監(jiān)測(cè)靈敏度；

3) 根據(jù)放電脈沖的波形特征和UHF信號(hào)的頻譜特征，可進(jìn)行故障診斷及定位；

4) 有效檢測(cè)范圍大，檢測(cè)點(diǎn)少，檢測(cè)效率高，適用于在線監(jiān)測(cè)。