GIS特高頻在線監(jiān)測干擾及抗干擾

國網(wǎng)浙江省電力有限公司檢修分公司 姜 濤 李顯鵬

0 引言

特高頻GIS在線監(jiān)測體系是一種基于對設(shè)備絕緣狀態(tài)的在線檢測，避免引起絕緣故障和觸發(fā)局部放電的現(xiàn)象，及時發(fā)出警報，以避免不必要的損失發(fā)生，從而保證電網(wǎng)的持續(xù)穩(wěn)定運行。

特高頻傳感器易于安裝、組件簡單、耐高溫、抗干擾，其靈敏度在強電磁中表現(xiàn)十分突出。主機安置在控制室內(nèi)，其中采集與數(shù)據(jù)設(shè)置在監(jiān)控周邊。傳感器在變壓器排油閥邊，可實時監(jiān)測變壓器進行局部放電[1]。

1 技術(shù)機理

在線監(jiān)測系統(tǒng)由主機、傳感器、信息數(shù)據(jù)等不同組件完成。它是近年來國內(nèi)外研制的電氣設(shè)備內(nèi)部檢測的系統(tǒng)，是一項全新的技術(shù)。放電信號上調(diào)時間和頻譜主要發(fā)生在不同的絕緣質(zhì)介上。依據(jù)理論和研究體現(xiàn)出，絕緣油中每一個放電脈沖持續(xù)時間短，并且信號能量大都分布在30～1200MHz的波頻范圍內(nèi)[2]。由特高壓傳感器接收到的脈沖電磁波信號被發(fā)送到采集和數(shù)據(jù)處理單元對信號進行濾波，并將外部干擾分離，包括廣播信號等。數(shù)字轉(zhuǎn)換后，信號通過光纖傳輸?shù)胶蠖酥鳈C。變壓器內(nèi)部的局部放電信號可以連續(xù)監(jiān)測。

目前，對于特高壓GIS監(jiān)測設(shè)備，應(yīng)進行綜合考慮并采取相應(yīng)策略以增加監(jiān)測設(shè)備的使用效果，并發(fā)揮內(nèi)部監(jiān)測的作用，從而為主機的安全穩(wěn)定運次那個提供安全保障，可以從以下幾點提升GIS局部放電監(jiān)測質(zhì)量。

1.1 安全性

傳感器使用無源設(shè)計，具有可靠的頻率接地設(shè)計。它安置在變壓器零頻電場的區(qū)域，以保證操作人員與電力裝置的安全。

1.2 可靠性

使用最新的虛擬信號模式進行識別，集成了多年來積累的局部監(jiān)測數(shù)據(jù)。該診斷系統(tǒng)含有150萬套放電信號統(tǒng)計，以完成局部性放電的精確檢測。

1.3 靈敏度

傳感器在280至1400MHz的寬頻帶內(nèi)呈現(xiàn)出高質(zhì)的幅頻響應(yīng)，當靈敏度超過10毫米，遠遠超過CIGRE提出了減少漏失事件的標準。

1.4 免疫力

采用特高頻技術(shù)與最新的降噪算法，阻斷不同環(huán)境下的噪聲干擾，同時，檢測誤報率應(yīng)控制在6%以內(nèi)。

1.5 智能化

主機以光纖為載體，進而傳送系統(tǒng)指令，按期自檢設(shè)備記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的工作狀態(tài)。自動分析部分區(qū)域放電信號的數(shù)值，并依次識別放電的類型，提供報警閥與運行中的數(shù)值報告，同時對監(jiān)測設(shè)備和放電趨勢信息進行探討研究[3]。

2 技術(shù)優(yōu)勢

同其他檢測技術(shù)比較。特高頻法局部放電在線監(jiān)測優(yōu)點體現(xiàn)如下：

特高頻技術(shù)的運用大大的提高了數(shù)據(jù)采樣率，為更好的收集局部區(qū)域的詳細脈沖數(shù)據(jù)奠定了前提條件，同時更方便與信息的診斷。

在正常的工作環(huán)境下，抗電磁干擾系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。由石英為原材料形成的光纖，自身具有絕緣性。另外，傳感器的監(jiān)測頻率高，可以有效隔斷變電站帶電裝置發(fā)出的電磁干擾，具有較強的抗噪能力。

特高頻發(fā)出的電磁波可以準確定位，具有良好的方向性，相比脈沖電流與超聲波技術(shù)，可以更精確的對局部進行放電定位。

該技術(shù)更易于安裝，將系統(tǒng)自帶的內(nèi)置傳感器，設(shè)置在注入和排出閥門上，設(shè)備無需停電，無需改造變壓器結(jié)構(gòu)，將安裝步驟簡化的同時保證其安全性。

3 主要干擾類型及排除

GIS局部放電特高頻檢測中主要存在以下幾類干擾形式：

移動通訊、雷達及發(fā)動機等干擾，可以通過不同規(guī)格的濾波器對干擾信號進行有效抑制。

變電站架空線上尖端放電干擾，將傳感器緊貼住被測盆式絕緣子，然后用屏蔽服包裹傳感器。

開關(guān)操作產(chǎn)生的短時放電干擾，可以根據(jù)信號的波形特征和工頻相關(guān)性進行識別和消除。

4 典型應(yīng)用

一些供電局通過運用特高頻法放電系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了400kV變電站400kV電力變壓器局部放電在線檢測，并為設(shè)備運行提供了安全保障。

該技術(shù)的運用是通過在400kV變壓器排水閥處安裝一個內(nèi)置無源傳感器。另外，傳感器與處理單元間采用寬帶、同軸電纜，以保證信號傳輸?shù)恼鎸嵭浴２杉瘑卧ㄟ^對信號帶通濾波，分離外部干擾，將A/D進行轉(zhuǎn)換后進入通道內(nèi)，標識信號獲得脈沖信號，對本地信號及時處理、妥善保存[4]。采集單元由220V的主機UPS供電，支持多種物理有效鏈接，例如光纖和USB等。在線局部放電檢測和診斷系統(tǒng)收集，分析操作參數(shù)，并識別裝置內(nèi)部放電信號。系統(tǒng)軟件分為狀態(tài)監(jiān)控、漏洞診斷、危害識別，預(yù)測漏洞擴大趨勢，為維系工作人員提供有效的檢修措施。

開啟系統(tǒng)后，人工注入的驗證設(shè)備有效且靈敏。通過在變壓器外部使用高頻感應(yīng)天線進行測試，一端設(shè)置在高壓管底部周圍，另一端連接地面。高頻感應(yīng)變壓器在和高電場的連接下除法電壓進行放電。信號由外傳輸?shù)阶儔浩鞑⒂上到y(tǒng)捕獲。多項測試表明。此系統(tǒng)可以精確監(jiān)測變壓器內(nèi)外部的放電信號[5]。

5 結(jié)語

特高頻放電在線系統(tǒng)可以通過內(nèi)置的超高頻變壓器精確監(jiān)測變壓器的內(nèi)部絕緣數(shù)據(jù)，并以局域網(wǎng)為媒介將信息發(fā)送到監(jiān)控中心，進而實現(xiàn)遠程監(jiān)控并預(yù)測局部放電電源，為裝置的穩(wěn)定運行提供安全保障。另外，該系統(tǒng)的抗干擾性，與高電壓、高強場的環(huán)境極其匹配。

隨著變電站大力開展，該系統(tǒng)取得了良好的成效，實現(xiàn)了對變壓器放電的在線監(jiān)測。同時，該系統(tǒng)提供各種信息數(shù)據(jù)，高度的智能化，為及時準確檢測電力變壓器內(nèi)部漏洞提供技術(shù)上的支持。