聲－電聯(lián)合局部放電監(jiān)測系統(tǒng)應用設計

周志新

(云南電網公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000)

1 前言

GIS是全封閉組合電力設備，一旦出現事故，造成的后果比分離式敞開設備嚴重得多，故障修復時間也較長。針對GIS局放常見的監(jiān)測方法有脈沖電流法、無線電干擾法、介質損耗分析法等等。常規(guī)的放電周期分析方法由于數據量大，不利于遠程傳輸，也難以大量保存，因此針對遠程監(jiān)測的GIS應用，以下介紹聲電聯(lián)合的方法和簡易特征數據傳輸的方式。

2 聲－電聯(lián)合監(jiān)測

2.1 聲－電聯(lián)合監(jiān)測方法

超聲檢測法和電磁能量檢測法是針對局放測量、特征識別的兩種主要分析手段，但兩種檢測方法各有優(yōu)缺點、根據局放發(fā)生的兩種不同能量形式，結合超聲檢測法和電磁能量檢測法的優(yōu)點，既不會影響測試的準確性，又可提高測試的抗干擾性并確保在線監(jiān)測不發(fā)生誤判。該方法的應用能夠對重點關注的變壓器、互感器或GIS設備的狀態(tài)提供健康狀態(tài)信息，發(fā)現早期的絕緣缺陷或故障。

2.2 聲電聯(lián)合檢測基本實現原理

超聲波主要用于檢測GIS設備平面的微振動信號，選用30－300 kHz帶磁性吸附頭的芬蘭產超聲波傳感器，靈敏度可達0.1 mV。電磁脈沖采用荷蘭產高頻電流鉗形傳感器RFCT，頻率范圍0.5～15 MH，靈敏度0.25 V/A。硬件采用采樣率100M高速AD，采用高精度對時脈沖嚴格保證兩路信號的實時采集。

同時該采集模塊采用高度集成與多應用擴展的硬件架構，不僅可以實現遠程傳輸，還可以實現本地顯示，通過本地計算機進行調試和分析。這對于嵌入式系統(tǒng)升級較為方便。同時內部采用了相互獨立的濾波設計，超聲波采用20～400 k范圍的帶通濾波器，而電磁脈沖通道采用0.5～20 M范圍。

由以上硬件架構可見，每個獨立雙通道聲電聯(lián)合模塊也是獨立的局部放電儀，因為采用峰值檢測技術，遠程監(jiān)測只需傳輸峰值數據或超限數據，極大的提高了數據傳輸效率。同時還可以設置峰值觸發(fā)，即只有信號幅度達到某個規(guī)定門限時，模塊的采集單元才開始工作，其他時間均處于休眠低功耗狀態(tài)，這樣最大程度減少了電量損耗。

2.3 聲電聯(lián)合技術特點

由于采用高速采集捕捉局部放電信號，在線監(jiān)測模塊的耗電較大，給現場供電帶來壓力。同時由于數據量大，遠程數據通信時存在較大的傳輸負荷。因此本項目采用了峰值捕捉設計理念，可以較大程度減少數據負荷。同時為保證現場安裝應用的靈活性，采用433 M無線通信技術，將各監(jiān)測點信號通過本地無線終端收集，從而在站內進行數據匯總，最后通過以太網或其他通信方式傳輸到遠程管理后臺，再經后臺進行趨勢分析、統(tǒng)計計算和相關圖譜展示。

2.4 聲電聯(lián)合的檢測應用績效

通過現場應用，發(fā)現超聲波和電磁脈沖確實有較好的互補效果，超聲波的電磁干擾抑制能力強，但是主要用于檢測較為明顯的局部放電信號，如內部放電，表面放電等，同時也包括端子松動帶來的異常振動信號。電磁脈沖能夠較靈敏的發(fā)現系統(tǒng)異常頻率信號，當然由于系統(tǒng)噪音比較明顯，一般仍需技術處理后將本底噪音濾除后才能進行判斷。但是通過試驗發(fā)現也存在明顯局部放電信號的特征圖譜具備較明顯的周期性，如表現為5～20 Hz的條紋信號。由于本篇主要對聲電聯(lián)合的功能模塊架構進行分析，對于特征圖譜的分析研究這里不做詳細分析。

3 聲電聯(lián)合監(jiān)測技術的拓展應用

峰值檢波技術在射頻信號檢測中有較成熟的技術架構，具備響應快速、靈敏度高、檢波后數據負荷小的特點。因此配置峰值檢波模塊后，可以將特高頻UHF頻段的信號壓縮為20 M以內的峰值信號，可以直接接入HFCT端口進行采集。

供電是現場模塊需要重點考慮的問題。另外管理后臺針對數據的發(fā)展趨勢和聲電信號的關聯(lián)特征進行計算以實現故障類別的識別是必要的。通過多通道的局部放電信號監(jiān)測，可以對故障發(fā)生的區(qū)域以及區(qū)域局部放電信號的嚴重程度進行定位判斷。同時為準確分析噪音與放電周期的關系，可以結合工頻周期相位的監(jiān)測對比，即對幅度－相位曲線進行分析，但是對放電周期的分析通常數據量大，不適合遠程長期監(jiān)測，建議通過遠程監(jiān)測發(fā)現可疑局放后再安排便攜式局放試驗設備進行細致分析。最后，考慮到現場環(huán)境的不穩(wěn)定性，輔以溫濕度監(jiān)測功能能夠在一定程度上起到較好的補充作用。

4 結束語

采用超聲波和電磁波兩種檢測方法可以對GIS的局放現象實施在線不停電監(jiān)測，重點通過關鍵參數的發(fā)展趨勢和異常累計數據分析故障、潛在故障、故障嚴重程度及故障的位置等，具有重大意義及推廣價值。

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