智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)的開發(fā)及應用

金濤，虞巍，周皓，華銘，宗浩杰

（國網(wǎng)江西省電力有限公司九江供電分公司，江西 九江 332000）

國家電網(wǎng)有限公司科技項目（5218D020001A）資助。

在電力企業(yè)供電可靠性管理中，保證電氣設(shè)備的安全可靠運行是提高電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵措施之一，但隨著電氣設(shè)備運行時間的變長，會受到外界高溫、潮濕、振動等多種因素的影響，容易出現(xiàn)局放導致絕緣性能下降的情況。通過局放檢測是監(jiān)測電氣設(shè)備絕緣性能的重要方法，能夠在電氣設(shè)備出現(xiàn)運行故障之前，發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備中存在的絕緣性能不夠或降低等缺陷，從而可以提前預防電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的故障。

本文介紹了利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能移動終端、無線智能傳感器等技術(shù)開發(fā)的智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場局部放電情況的帶電檢測，降低人為因素導致的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析錯誤，具有較大的應用優(yōu)勢。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)

電氣設(shè)備局部放電的能量釋放方式一般包括電磁、聲波或者氣體形式等，常規(guī)的電氣設(shè)備局部放電檢測儀存在人工分析數(shù)據(jù)效率低、數(shù)據(jù)利用率低等問題，難以滿足現(xiàn)代電力行業(yè)的需求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以用于開發(fā)智能無線電氣設(shè)備局部放電檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線帶電檢測。

帶電進行電氣設(shè)備局部放電檢測需要采用便攜式局部放電檢測儀，在不停電的情況下完成檢測任務，可以進行高頻、超聲波等檢測。利用基于物聯(lián)網(wǎng)的智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)，可以在保證完成電氣設(shè)備局部放電檢測任務的前提下，提高局部放電檢測的工作效率。

2 智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)的開發(fā)

2.1 智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應用的過程中，主要分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層和高級應用層等，其中，數(shù)據(jù)采集層主要是借助各種類型的傳感器進行采集，實現(xiàn)對待檢測電氣設(shè)備的智能感知，各種類型的傳感器采集的數(shù)據(jù)應能夠?qū)崿F(xiàn)共享。網(wǎng)絡傳輸層可以采用無線通信技術(shù)，使得局部放電檢測儀可以隨身攜帶，保證局部放電檢測工作的方便性。高級應用層則是對所采集和傳輸過來的數(shù)據(jù)進行分析和處理，得出局部放電檢測結(jié)果，并通過友好的人機界面實現(xiàn)對電氣設(shè)備的智能化管理。

通過局部放電檢測主機可以對變壓器、GIS、開關(guān)柜、電纜等設(shè)備進行局部放電檢測，并通過無線通信網(wǎng)絡傳輸?shù)竭h程控制系統(tǒng)。當某種類型的電氣設(shè)備發(fā)生了局部放電時，此時，設(shè)備會發(fā)出電磁波信號或者超聲波信號，位于采集層的傳感器就可以將所發(fā)出的這兩種類型的信號轉(zhuǎn)化為電信號，從而傳入系統(tǒng)進行分析處理。在網(wǎng)絡傳輸層，通過WiFi、4G等無線通信技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡通信系統(tǒng)，將便攜式局部放電檢測移動終端和服務器進行通信組網(wǎng)。為了保證數(shù)據(jù)通信過程中的安全性，可以采用VPN通信網(wǎng)絡技術(shù)，采用密碼認證和身份認證等訪問控制措施，提供安全的網(wǎng)絡服務。

2.2 智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)中的傳感器

在智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)中，根據(jù)局部放電電氣設(shè)備發(fā)出的電磁波信號或者超聲波信號，主要包括高頻傳感器、超聲波傳感器、特高頻傳感器、暫態(tài)地電壓傳感器等，采用這些類型的傳感器能夠進行多種類型的電氣設(shè)備局部放電檢測。在特高頻傳感器中，則利用天線接收電磁波，并轉(zhuǎn)化為電信號，之后再經(jīng)過信號放大、濾波等環(huán)節(jié)處理，最終可以提取到所要求的信號。對于暫態(tài)地電壓傳感器，是利用電容耦合的原理，將待進行局部放電檢測的電氣設(shè)備表面的電磁信號，通過電容耦合成電信號，完成對信號的采集和提取。在利用超聲波進行信號采集時，則重點檢查電氣設(shè)備所發(fā)出的超聲波的相位、幅度以及聲波的頻率等特征數(shù)據(jù)，這種特征數(shù)據(jù)能夠發(fā)生設(shè)備出現(xiàn)絕緣缺陷的嚴重程度和具體的缺陷位置等?？傮w而言，所采集到的初始信號都需要通過放大、濾波和電平調(diào)整等信號處理，再提取信號特征，完成對信號的辨識。

3 智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)的應用

3.1 智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)的功能

智能無線局放帶電檢測系統(tǒng)在實際應用中，分為各個不同的功能模塊，分別具有不同的職責分工，完成不同的任務，保證局放帶電檢測系統(tǒng)的高效使用。在智能無線局放帶電檢測系統(tǒng)的應用層中，主要設(shè)置的功能模塊如圖1所示。

圖1 智能無線局放帶電檢測系統(tǒng)的功能模塊

從圖1中可以看出，智能無線局放帶電檢測系統(tǒng)主要包括局部放電檢測過程模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電氣設(shè)備狀態(tài)評估模塊等，各個模型下也承擔著多項不同的功能。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的智能無線局放帶電檢測系統(tǒng)，各個功能模塊都可以單獨進行維護、升級和更換。當需要對某種類型的電氣設(shè)備進行長期的局部放電檢測時，則該局放帶電檢測系統(tǒng)可以通過外網(wǎng)進行組網(wǎng)，實現(xiàn)多種類型的局部放電檢測終端長期運行監(jiān)測。

3.2 智能無線局部放電帶電檢測系統(tǒng)的應用分析

智能無線局放帶電檢測系統(tǒng)在實際應用中取得了較好的應用效果，如在局放帶電檢測系統(tǒng)中，具有圖譜印影對比功能，通過比較局放帶電檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的圖譜數(shù)據(jù)，可以采用不同的顏色辨識出電氣設(shè)備中存在的局部放電缺陷。其次，通過局放帶電檢測系統(tǒng)中的放電定位功能，可以具體定位到電氣設(shè)備出現(xiàn)局部放電的位置。當對高壓開關(guān)柜進行局部放電檢測試驗時，此時，電信號是在柜體中傳播，傳播距離越長，信號衰減的幅度越大，通過時間差可以定位電氣設(shè)備出現(xiàn)局部放電的位置。

為了檢測智能無線局放帶電檢測系統(tǒng)的應用性能，可以對該系統(tǒng)進行性能校驗試驗和現(xiàn)場實際測試，主要檢測局部放電檢測系統(tǒng)的靈敏度和準確度。通過對電氣設(shè)備進行局部放電檢測，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的螺母是否出現(xiàn)了松動或者存在雜質(zhì)。通過局部放電檢測系統(tǒng)中的無線通信模塊，還可以試一下遠距離觀察到檢測到的信號，提高對電氣設(shè)備管理的信息化水平。

4 結(jié)語

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能移動終端對現(xiàn)有的電氣設(shè)備局放檢測技術(shù)進行改進，是今后電氣設(shè)備局放檢測的發(fā)展趨勢，能夠克服現(xiàn)有局部放電檢測技術(shù)體系中的不足之處，提高檢測效率和檢測質(zhì)量。本文所分析的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能無線電氣設(shè)備局部放電檢測系統(tǒng)，可以在電氣設(shè)備局部放電檢測實際中進行應用。