基于RFID射頻標(biāo)簽的開關(guān)設(shè)備局放檢測技術(shù)研究

胡 卡，潘章達(dá)，韓 煦，陳 宇，李夏蔚（國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，湖北武漢430050）

基于RFID射頻標(biāo)簽的開關(guān)設(shè)備局放檢測技術(shù)研究

胡 卡，潘章達(dá)，韓 煦，陳 宇，李夏蔚（國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，湖北武漢430050）

本項(xiàng)目擬在前期取得的大量成果的基礎(chǔ)上研究基于物聯(lián)網(wǎng)的高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測智能管理體系，建立局放測試數(shù)據(jù)庫，以提高現(xiàn)場局放測試數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。結(jié)合目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，研究局放數(shù)據(jù)管理與診斷的實(shí)現(xiàn)方法，降低基層局放測試人員對(duì)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的要求；結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究基于物聯(lián)網(wǎng)的局放數(shù)據(jù)采集和管理方法，以技術(shù)手段解決管理問題中的數(shù)據(jù)真實(shí)性問題。

RFID；局部放電檢測；物聯(lián)網(wǎng)

1 引言

高壓設(shè)備的絕緣能力是決定安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。局部放電檢測是反映高壓設(shè)備絕緣狀況的有效手段，也是當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，目前在高壓開關(guān)柜設(shè)備局放檢測中，常用的是特高頻檢測、超聲、高頻和暫態(tài)地電壓檢測設(shè)備，這些設(shè)備的大量應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)了不少缺陷，解決了大量的事故隱患，取得了很好的應(yīng)用效果。但同時(shí)我們也看到應(yīng)用中存在很多問題如：①局放測試設(shè)備和技術(shù)各異，甚至同一種測試技術(shù)不同設(shè)備測試結(jié)果的展示方式差異也很大，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，不利于測試結(jié)果的相互比較和歷史測試數(shù)據(jù)利用；②其中，射頻識(shí)別技術(shù)在電力領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，涉及到電力設(shè)備的巡檢、電力設(shè)備的標(biāo)識(shí)化管理、電力設(shè)備動(dòng)態(tài)缺陷管理、電力系統(tǒng)的安全作業(yè)等，對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息化，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到了積極的作用。

局部放電時(shí)電氣設(shè)備絕緣部分被擊穿的電氣放電，將引起設(shè)備絕緣系統(tǒng)劣化，逐漸導(dǎo)致絕緣損壞。導(dǎo)致高壓開關(guān)柜局部放電的因素很多包括：設(shè)備維護(hù)不夠，年久失修。如母排和絕緣瓷瓶上有嚴(yán)重的灰塵和銹蝕現(xiàn)象將導(dǎo)致局部放電；安裝因素。如安裝時(shí)避雷器與母排距離過近，產(chǎn)生局部放電；設(shè)備使用環(huán)境惡劣。如小室陰暗潮濕，開關(guān)柜內(nèi)部受潮嚴(yán)重有凝露現(xiàn)象，將導(dǎo)致局部放電；施工工藝因素，如連接部分的螺栓未擰緊，將導(dǎo)致局部放電。而常規(guī)的非耐壓和耐壓試驗(yàn)難以發(fā)現(xiàn)局部放電這類絕緣性的缺陷，局部放電將導(dǎo)致電力設(shè)備絕緣的劣化和缺陷的惡性循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致絕艷事故。局部放電檢測可以避免電力設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生突發(fā)性的絕緣損壞事故，因此局部放電檢測對(duì)于電力設(shè)備正常運(yùn)行有其必要性[1]。

2 帶電檢測技術(shù)分析

目前在高壓開關(guān)柜設(shè)備局放檢測中，常用的是特高頻檢測、超聲波和暫態(tài)地電壓檢測等方法。特高頻電磁波檢測方法是通過電信號(hào)的方式對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行局放檢測，高壓開關(guān)柜內(nèi)部局部放電會(huì)激發(fā)電磁波信號(hào)，電磁波會(huì)經(jīng)空氣通道從開關(guān)柜柜體縫隙或觀察窗傳播出來。通過將特高頻電磁波檢測傳感器放置在柜體縫隙或觀察窗處，即可通過儀器顯示數(shù)值實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開關(guān)柜局部放電檢測。

超聲波檢測法是采用聲信號(hào)的方式對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行局放檢測，開關(guān)柜局部放電會(huì)激發(fā)超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)可經(jīng)空氣耦合引起開關(guān)柜外殼振動(dòng)。通過超聲波局放檢測傳感器，可檢測到聲波引起柜體振動(dòng)情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜局部放電的檢測。

暫態(tài)地電壓檢測法采用電信號(hào)對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行檢測，當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)局部放電會(huì)激發(fā)電磁波信號(hào)，電磁波會(huì)快速由帶電體向非帶電體遷移，如開關(guān)柜柜體。由于受趨膚效應(yīng)影響，電子將僅集中在內(nèi)表面，但會(huì)沿著開關(guān)柜不連續(xù)處向外表面?zhèn)鞑ィ⒀赝鈿は虼蟮貍鞑?，進(jìn)而在外殼上產(chǎn)生對(duì)地的暫態(tài)地位。通過使用暫態(tài)地電波傳感器貼附在開關(guān)柜外殼上，即可檢測到暫態(tài)電位變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜的局部放電的檢測。

超聲波局放檢測法是聲音測量法，對(duì)空氣介質(zhì)類型比較敏感，適合檢測空氣介質(zhì)放電，比較適合檢測套管、終端、絕緣子的表面放電。但易受現(xiàn)場機(jī)械振動(dòng)的干擾，傳播過程衰減大，定位精度易受內(nèi)部反射、折射等現(xiàn)象的影響[2]。

特高頻電磁波檢測法和暫態(tài)地電壓檢測法是電磁測量法，對(duì)脈沖的變化速度比較敏感，比較適合介質(zhì)內(nèi)部放電，能夠精確定位，在傳播過程中衰減也較小。但分辨率不高，易受到外界電磁干擾，對(duì)放電頻譜較低的套管、終端、絕緣子表面放電不敏感。

針對(duì)目前局放測試設(shè)備和技術(shù)各異，甚至同一種測試技術(shù)不同設(shè)備測試結(jié)果的展示方式差異也很大，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，不利于測試結(jié)果的相互比較和歷史測試數(shù)據(jù)利用等弊端，采用超聲波檢測法和特高頻檢測法相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備局部放電的精確檢測，并制定了標(biāo)準(zhǔn)化高壓開關(guān)柜局部放電檢測流程。對(duì)高壓開關(guān)柜局部放電檢測時(shí)，首先使用超聲波檢測法和暫態(tài)地電壓檢測法對(duì)站內(nèi)所有開關(guān)柜進(jìn)行局放檢測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)時(shí)，綜合兩種方式及局部精確定位對(duì)存在異常信號(hào)的高壓開關(guān)柜進(jìn)行診斷性測量，判斷局部放電類型及危險(xiǎn)程度[3]。

3 RFID射頻標(biāo)簽的應(yīng)用

電力設(shè)備巡檢有效保證電力設(shè)備設(shè)備安全、提高電力設(shè)備可靠率、確保電力設(shè)備最小故障率的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。目前，國內(nèi)普遍采用的是人工巡視、手工紙介質(zhì)記錄的工作方式，這幾種方式存在著人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作、巡檢數(shù)據(jù)信息化程度低等缺陷。

射頻識(shí)別（RFID）是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。無線電的信號(hào)是通過調(diào)成無線電頻率的電磁場，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。標(biāo)簽包含了電子存儲(chǔ)的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)[4]。

開關(guān)設(shè)備局放檢測RFID系統(tǒng)由開關(guān)設(shè)備巡檢點(diǎn)處集成UHFRFID射頻標(biāo)簽、便攜式PDA智能巡檢終端、4G無線傳輸、設(shè)備巡檢信息數(shù)據(jù)庫、設(shè)備管理服務(wù)器、技術(shù)工作站等組成。開關(guān)設(shè)備局放檢測數(shù)據(jù)通過PDA智能終端或無線傳輸寫入RFID射頻標(biāo)簽，通過4G無線傳輸至設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)庫可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳與查看。下次巡檢時(shí)可用便攜式PDA智能巡檢終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢，以免漏檢、重檢等問題[5]。

由于采用RFID射頻技術(shù)，配合具有射頻讀寫識(shí)別功能的PDA終端。電力設(shè)備檢修部門在巡檢工作上第一次實(shí)現(xiàn)了無紙化數(shù)據(jù)采集與讀取，同時(shí)使設(shè)備和電力設(shè)備管理部門有效的監(jiān)督巡檢人員的工作情況，實(shí)現(xiàn)巡檢工作電子化、信息化、智能化，從而最大程度提高工作效率，保證了電力設(shè)備、電力設(shè)備的低故障率安全運(yùn)行，推動(dòng)電力設(shè)備企業(yè)的科技創(chuàng)一流工作，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語

RFID射頻標(biāo)簽的開關(guān)設(shè)備局放檢測技術(shù)的應(yīng)用，采用標(biāo)準(zhǔn)化的局放測試設(shè)備和測試技術(shù)流程，統(tǒng)一了局放測試數(shù)據(jù)規(guī)范，利于測試結(jié)果的相互比較和歷史測試數(shù)據(jù)利用；射頻標(biāo)簽的使用，是識(shí)別技術(shù)在高壓開關(guān)柜局放檢測的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了巡檢工作電子化、信息化、智能化，電力設(shè)備的標(biāo)識(shí)化管理對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息化，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到了積極的作用。

[1]白凱祥.基于RFID射頻識(shí)別的開關(guān)設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2013（12）.

[2]胡云石.基于RFID射頻識(shí)別的變電所設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣時(shí)代，2013（5）：60～62.

[3]董 晶.大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的基于射頻識(shí)別技術(shù)智能變電站巡檢系統(tǒng)研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2011（31）.

[4]肖 軍.物聯(lián)網(wǎng)和IPv6技術(shù)在智能變電站中應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[5]關(guān) 欣.基于RFID技術(shù)的電力巡檢終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連理工大學(xué)，2015.

TM507

A

2095-2066（2016）32-0074-02

2016-11-2

胡 卡（1985-），男，湖北隨州人，工程師，工學(xué)碩士，畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，電機(jī)與電器專業(yè)，就職于國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設(shè)備檢修二班檢修工，從事超高壓變電一次設(shè)備開關(guān)、刀閘、GIS設(shè)備的檢修與維護(hù)工作。

潘章達(dá)（1984-），男，湖北黃岡人，高級(jí)工程師，工學(xué)碩士，畢業(yè)于武漢大學(xué)，電氣工程學(xué)專業(yè)，就職于國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，任運(yùn)檢部技術(shù)監(jiān)督專責(zé)，從事超高壓電網(wǎng)運(yùn)維檢修工作。

韓 煦（1985-），男，湖北武漢人，工程師，工學(xué)學(xué)士，畢業(yè)于武漢工業(yè)學(xué)院，就職于國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設(shè)備檢修二班副班長，從事超高壓變電一次設(shè)備開關(guān)、刀閘、GIS設(shè)備的檢修與維護(hù)工作。

陳 宇（1990-），男，湖北鐘祥人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，畢業(yè)于華中科技大學(xué)，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，就職于國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設(shè)備檢修工，從事超高壓輸變電設(shè)備開關(guān)、刀閘的檢修與維護(hù)工作。

李夏蔚（1991-），男，湖北襄陽人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，畢業(yè)于華中科技大學(xué)，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，就職于國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設(shè)備檢修工，從事超高壓輸變電設(shè)備開關(guān)、刀閘的檢修與維護(hù)工作。