GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究

趙剛 劉煒 楊峰

摘 ? 要：GIS局部放電設(shè)備，主要是依托數(shù)字化技術(shù)和電子控制技術(shù)，對(duì)待檢測(cè)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，而設(shè)備上的電氣絕緣系統(tǒng)，也直接影響到GIS局部放電設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性?；诖耍瑥?qiáng)化其設(shè)計(jì)效率，提升GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效能，能夠極大地提升電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率，繼而為工業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)以及其他高端領(lǐng)域的發(fā)展奠定有效的電氣支撐。本文主要研究GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：GIS局部放電 ?在線檢測(cè)技術(shù) ?應(yīng)用研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TM855 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0032-02

近幾年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展以及電子科技的更新和進(jìn)步，GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)改良了以往檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)以及系統(tǒng)穩(wěn)定性不足的缺點(diǎn)，既能夠節(jié)省時(shí)間提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)還能保障GIS局部在線檢測(cè)方法、構(gòu)件系統(tǒng)組成等滿足電氣事業(yè)的發(fā)展，繼而為新科技的推出奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 ?開(kāi)展GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)研究的意義和現(xiàn)狀

1.1 意義

雖然GIS全封閉系統(tǒng)本身具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性等特點(diǎn)，但是這類(lèi)設(shè)備一旦發(fā)生故障，就要求技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行拆解和釋放，在此過(guò)程中也會(huì)遇到很多難題。首先是這類(lèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)大多做過(guò)精細(xì)處理，而且每一個(gè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)都相對(duì)復(fù)雜，想要拆解或重新組合具有很大的困難。其次是當(dāng)故障發(fā)生的時(shí)候，與GIS系統(tǒng)連接在一起的SF6本身會(huì)分解一些有毒的氣體，一來(lái)危害工作人員的人身安全，二來(lái)也會(huì)導(dǎo)致一些設(shè)備和生產(chǎn)成品遭到腐蝕，影響作業(yè)環(huán)境和作業(yè)效率。最后，GIS設(shè)備內(nèi)部的各類(lèi)元件的絕緣性質(zhì)和絕緣距離都相對(duì)較近，尤其是很多系統(tǒng)都與設(shè)備氣室直接連接，故障發(fā)生后會(huì)出現(xiàn)大面積停電的情況[1]。

1.2 現(xiàn)狀

與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)程較晚，1984年相關(guān)專家和學(xué)者對(duì)局部放電檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，并推導(dǎo)出一定的實(shí)驗(yàn)方法和公式。實(shí)踐表明，利用高頻的UKF方法能夠有效對(duì)GIS絕緣進(jìn)行在線的檢測(cè)，而且發(fā)展前景巨大。直到2010年，趙現(xiàn)平、王衛(wèi)東以及王建生等研究專家學(xué)者初步建立了有效的局部放電檢測(cè)平臺(tái)，對(duì)現(xiàn)實(shí)的設(shè)備進(jìn)行了模擬放電演練，并利用脈沖法、超聲法以及高頻法等，對(duì)放出的電流進(jìn)行測(cè)試和管理。其中，高頻電流法的靈敏度最強(qiáng)，能夠抗擊眾多干擾，適用于大部分現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。這種方法也被一直沿用至今，經(jīng)歷了幾次更新之后，系統(tǒng)漏洞也已經(jīng)基本修復(fù)，能夠很好地用于工業(yè)生產(chǎn)以及其他高端領(lǐng)域當(dāng)中。

2 ?GIS局部放電檢測(cè)技術(shù)的原理分析

2.1 類(lèi)型

在眾多電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中，放電的區(qū)域只有很少一部分，并沒(méi)有貫穿于整個(gè)電壓與導(dǎo)體之間，這種情況也就被稱為局部放電。造成局部放電的具體原因主要是局部電場(chǎng)出現(xiàn)畸變，而其他電場(chǎng)則強(qiáng)集中，使得絕緣介質(zhì)之間的氣體遭遇電擊繼而出現(xiàn)局部放電的情況，這可能是發(fā)生在絕緣體的內(nèi)部或表面，同時(shí)也可能會(huì)發(fā)生在導(dǎo)體的邊緣部分。而且絕緣體局部放電的情況也會(huì)在很大程度上腐蝕絕緣材料，繼而導(dǎo)致絕緣體被擊穿，影響工作效率。造成GIS系統(tǒng)局部放電的情況有很多，包括懸浮放電、絕緣缺陷、自由顆粒等。因此，對(duì)其放電情況進(jìn)行在線檢測(cè)，能夠有效地防止絕緣體外表被擊穿，同時(shí)也能檢測(cè)到放電的部位以及放電情況，為后續(xù)的處理以及整修帶來(lái)極大的便利[2]。

2.2 GIS局部放電在線檢測(cè)方法

GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，需要針對(duì)待檢測(cè)對(duì)象所表現(xiàn)出來(lái)的不同的特性以及現(xiàn)象。其能夠產(chǎn)生的各種熱能、聲音、光纖等，都會(huì)在很大程度上影響到后續(xù)的檢測(cè)效果。因此，依據(jù)不同的類(lèi)型，需要確定是用紅外檢測(cè)技術(shù)、聲檢測(cè)技術(shù)、光檢測(cè)技術(shù)還是電檢測(cè)技術(shù)，等等。而且不同的檢測(cè)方法其本身就具有較強(qiáng)的局限性，再加上其針對(duì)的檢測(cè)內(nèi)容不同，需要臨時(shí)改進(jìn)或更新的部分也各有差異。例如，GIS局部放電所產(chǎn)生的脈沖電流，其持續(xù)的時(shí)間可能僅有幾秒鐘，但是其頻率卻高達(dá)300～3000MHz。而且GIS的金屬殼作為一個(gè)良好的波導(dǎo)，局部放電所產(chǎn)生的超高頻信號(hào)，能夠有效并快速地傳播，接收系統(tǒng)在接收到這些信號(hào)之后，會(huì)建立其大量的橫向點(diǎn)撥和橫向磁波，用于后續(xù)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)更新。

2.3 GIS局部放電系統(tǒng)的硬軟件

在高頻信號(hào)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，GIS局部放電在線檢測(cè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成主要包括檢測(cè)診斷服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集處理單元、高頻傳感器等。每一套系統(tǒng)的構(gòu)成，都需要由多個(gè)可控的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)處理單位來(lái)搭建，以便實(shí)現(xiàn)同步檢測(cè)。軟件檢測(cè)功能則主要呈現(xiàn)警報(bào)、分析和存儲(chǔ)功能，并要求技術(shù)人員有效安裝各個(gè)通道的在線檢測(cè)圖譜，用以現(xiàn)實(shí)警報(bào)等級(jí)。除此之外，分析離線數(shù)據(jù)系統(tǒng)、二維圖譜系統(tǒng)以及三維譜圖系統(tǒng)，都需要隨時(shí)開(kāi)啟隨時(shí)待命，以有效摸清系統(tǒng)頻率、放電持續(xù)時(shí)間、密度、放電量以及放電相位之間的關(guān)系等[3]。

3 ?GIS局部放電在線檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用

3.1 局部放電類(lèi)型模式識(shí)別

主要是依據(jù)局部放電的特征來(lái)判斷系統(tǒng)共的電源類(lèi)型，也就是研究絕緣缺陷與放電現(xiàn)象之間的關(guān)系。而且依據(jù)GIS局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的判斷，放電源類(lèi)型的識(shí)別基本可以依據(jù)特征、放電模式構(gòu)造、預(yù)處理、數(shù)據(jù)獲取等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展和優(yōu)化，當(dāng)前人工神經(jīng)網(wǎng)技術(shù)在該領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而且強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)甚至能夠?qū)θ梭w進(jìn)行直接的模仿和模擬，繼而實(shí)現(xiàn)無(wú)人檢測(cè)的目的。當(dāng)前，該方法的應(yīng)用主要體現(xiàn)在訓(xùn)練向量分區(qū)算法、自組織特征映射算法、遺傳算法以及誤差反向傳播算法四個(gè)方面，應(yīng)用功能范圍非常廣泛。需要注意的是，在進(jìn)行GIS特高頻局部放電檢測(cè)時(shí)，信號(hào)可能會(huì)受到以下幾個(gè)因素的干擾，如馬達(dá)噪聲、熒光噪聲、移動(dòng)手機(jī)或電話的噪聲以及雷達(dá)噪聲等。技術(shù)人員需要事先對(duì)這些干擾進(jìn)行過(guò)濾和清除，以保證作業(yè)環(huán)境的嚴(yán)謹(jǐn)性。而且該系統(tǒng)還會(huì)對(duì)局部放電設(shè)備的信號(hào)源進(jìn)行一定的放大和濾波，要求技術(shù)人員利用電子計(jì)算機(jī)對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和優(yōu)化處理，分析放電源以及放電類(lèi)型的特征，為后續(xù)的規(guī)律整理以及技術(shù)優(yōu)化提供有效的依據(jù)。

3.2 局部放電電源定位技術(shù)

GIS局部放電在線檢測(cè)系統(tǒng)共在發(fā)現(xiàn)并更新電源信號(hào)之后，能夠依托多個(gè)傳感器的感應(yīng)，對(duì)不同的信號(hào)來(lái)源、信號(hào)強(qiáng)度以及信號(hào)的類(lèi)別進(jìn)行識(shí)別和更新，繼而幫助技術(shù)人員尋找到發(fā)生故障的放電源，以便于隨時(shí)更換和處理。例如，當(dāng)某一個(gè)GIS系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生局部放電的時(shí)候，系統(tǒng)兩側(cè)的傳感器就會(huì)感應(yīng)到局部放電源信號(hào)，并在軟件圖譜上呈現(xiàn)出一個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)捕捉時(shí)間差，讓技術(shù)人員能夠及時(shí)有效地找到這個(gè)發(fā)生故障的放電源，既縮短了發(fā)現(xiàn)故障位置的時(shí)間，也在很大程度上提升了工作效率。

4 ?結(jié)語(yǔ)

隨著電氣事業(yè)的逐漸發(fā)展和升級(jí)，當(dāng)前一些高端技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到該領(lǐng)域中，優(yōu)化了經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)秩序，也在很大程度上促進(jìn)了科學(xué)事業(yè)的發(fā)展。GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)，能夠很好地尋找到待檢測(cè)系統(tǒng)的放電源，既節(jié)省了時(shí)間和人力工作，同時(shí)也為后續(xù)高端技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及新科技的運(yùn)行提供了便捷條件。因此，在進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)該有效制定合理的檢測(cè)方法和檢測(cè)效力，滿足在線檢測(cè)需求的同時(shí)，為新技術(shù)的更新和電力事業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高明.GIS設(shè)備局部放電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究[D].江蘇大學(xué)，2019.

[2] 張?zhí)靾?GIS變電站絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)，2018.

[3] 郭路遙.GIS設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)有效性研究[D].華北電力大學(xué)，2018.