一種GIS設(shè)備超聲波局部放電檢測(cè)系統(tǒng)

劉 釗，劉勝軍，岳明明

（1.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司保定供電分公司，河北 保定071000；2.石家莊華電供熱集團(tuán)有限公司，河北 石家莊050000）

為了準(zhǔn)確獲取GIS設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)量，針對(duì)GIS設(shè)備開(kāi)展的帶電檢測(cè)項(xiàng)目有5種[2]，其中超聲波局放檢測(cè)技術(shù)就是通過(guò)檢測(cè)運(yùn)行中GIS設(shè)備內(nèi)部局部放電時(shí)，伴隨產(chǎn)生的帶寬在20～200kHz聲波信號(hào)，來(lái)反映GIS內(nèi)部局放量大小的帶電檢測(cè)手段。根據(jù)行業(yè)技術(shù)規(guī)程要求110kV及220kV等級(jí)每年至少進(jìn)行1次超聲波局放帶電檢測(cè)，363kV及以上電壓等級(jí)每年進(jìn)行2次[3]。

開(kāi)展超聲波局放檢測(cè)時(shí)，應(yīng)將超聲波傳感器緊貼在GIS設(shè)備腔體外壁上，測(cè)點(diǎn)選取一般遵循GIS殼體軸線方向每間隔0.5m左右選取一處的原則，并在斷路器斷口處、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、導(dǎo)體連接部件等重點(diǎn)部位處均應(yīng)設(shè)置測(cè)點(diǎn)。應(yīng)每次保持測(cè)量點(diǎn)的位置一致，以便于進(jìn)行比較分析。簡(jiǎn)單來(lái)講，站內(nèi)GIS設(shè)備超聲波局放測(cè)點(diǎn)數(shù)量與變電站規(guī)模以及電壓等級(jí)有關(guān)，例如保定地區(qū)220kV變電站內(nèi)GIS超聲波局部放電測(cè)點(diǎn)最多的站高達(dá)1386個(gè)，最少的測(cè)點(diǎn)也有742個(gè)。

1 現(xiàn)階段存在的問(wèn)題

測(cè)試點(diǎn)位置選擇不規(guī)范及遺漏測(cè)點(diǎn)。相關(guān)規(guī)程對(duì)測(cè)試點(diǎn)有明確規(guī)定，例如斷路器斷口必須設(shè)置測(cè)點(diǎn)、母線上的測(cè)點(diǎn)間隔不大于0.5m且測(cè)點(diǎn)宜選取在母線筒下側(cè)等，由于專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)欠缺或者培訓(xùn)不細(xì)致或者現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)位置特殊不好開(kāi)展測(cè)量等原因，測(cè)試點(diǎn)選擇不規(guī)范、遺漏測(cè)點(diǎn)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

每次檢測(cè)測(cè)點(diǎn)位置難保一致。為保持?jǐn)?shù)據(jù)有效性，便于對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行縱向比較分析，須保持每個(gè)測(cè)點(diǎn)的位置固定?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員對(duì)超聲波測(cè)點(diǎn)的選擇受主觀意識(shí)影響很大，在三維立體的GIS設(shè)備體上選擇若干滿足規(guī)程要求的測(cè)試點(diǎn)，每名測(cè)試人員都會(huì)有不一樣的選擇方法，況且每年開(kāi)展測(cè)試時(shí)的工作人員不固定，這樣基本不能保證每次測(cè)試測(cè)點(diǎn)的一致性，造成歷年測(cè)試數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ鹊恼`差，從而導(dǎo)致對(duì)設(shè)備狀態(tài)的誤判斷。即便測(cè)試人員固定，但時(shí)隔一個(gè)檢測(cè)周期，也很難選出同樣的測(cè)點(diǎn)。

測(cè)點(diǎn)命名復(fù)雜。每次測(cè)試完畢后，工作人員首先需要對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行命名，然后記錄數(shù)據(jù)。目前測(cè)試點(diǎn)的命名方法是以測(cè)點(diǎn)所在位置命名的，例如“133間隔與134間隔間靠近133間隔第一通盆東側(cè)”“212間隔A相斷路器斷口”等。這種命名方式復(fù)雜且籠統(tǒng)模糊，如舉例中133間隔與134間隔靠近133間隔第一個(gè)通盆東側(cè)有無(wú)數(shù)個(gè)測(cè)點(diǎn)；212間隔A相斷路器斷口橫切面圓周上也可找出無(wú)數(shù)個(gè)測(cè)點(diǎn)，并且這種命名方式增加了后期紙上記錄數(shù)據(jù)以及電子數(shù)據(jù)錄入的工作量。

后期數(shù)據(jù)處理工作繁重。由于測(cè)試點(diǎn)繁多，工作人員每測(cè)完一個(gè)點(diǎn)都需要給該點(diǎn)命名，記錄數(shù)據(jù)，并且要將紙上記錄的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)并上傳到公司生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）里，如此導(dǎo)致了后期數(shù)據(jù)處理所須時(shí)間較長(zhǎng)，降低了工作效率并且增加了錯(cuò)誤率。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

為克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種GIS設(shè)備超聲波局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)小巧靈活、便于布置、操作方便，不影響GIS設(shè)備安全運(yùn)行，能夠避免測(cè)試點(diǎn)位置不合理、命名復(fù)雜及其造成的工作量大的問(wèn)題。

如圖1所示，該系統(tǒng)由超聲波傳感器、定位板、移動(dòng)終端3部分組成。其中超聲波傳感器為接觸式且須滿足國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

如圖2所示，定位板由主體、上耳板、下耳板及定位通孔組成。定位板主體為軟磁板，能貼附于GIS設(shè)備外壁上且不影響設(shè)備的正常運(yùn)行；上耳板外表面為編碼區(qū)，該編碼區(qū)內(nèi)噴涂該定位板的唯一編碼，編碼采用變電站名加阿拉伯?dāng)?shù)字的方式；下耳板外表面為掃碼區(qū)，該區(qū)域內(nèi)噴涂有唯一的二維碼或條形碼。定位通孔處露出的GIS設(shè)備外壁為測(cè)點(diǎn)位置即放置超聲波傳感器的位置。需要對(duì)GIS設(shè)備的局部放電進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，操作人員將超聲波傳感器放置在定位通孔位置并與GIS設(shè)備外壁接觸從而進(jìn)行測(cè)量，這樣可以為超聲波傳感器檢測(cè)提供統(tǒng)一的位置，每次檢測(cè)時(shí)即使操作人員不同，也能夠保證測(cè)點(diǎn)相同，方便同一測(cè)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)的縱向比較。

移動(dòng)終端為手機(jī)、平板電腦或者具有識(shí)別條形碼和二維碼功能的GIS超聲波局部放電檢測(cè)儀。移動(dòng)終端中設(shè)置有信息輸入單元、信息處理單元、信息存儲(chǔ)單元、顯示單元及報(bào)警單元。當(dāng)移動(dòng)終端掃描定位板下耳板上的二維碼或條形碼后，顯示屏上會(huì)顯示該測(cè)點(diǎn)所在位置的相關(guān)信息，位置信息以文字和立體圖示的方式展現(xiàn)，還會(huì)顯示該測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)設(shè)備的生產(chǎn)廠家、出廠及投入運(yùn)行的時(shí)間、歷次檢測(cè)數(shù)據(jù)（包括檢測(cè)時(shí)間、溫濕度、檢測(cè)數(shù)據(jù)以及所用測(cè)試儀器型號(hào)等），顯示屏還會(huì)彈出數(shù)據(jù)錄入界面操作人員可以將超聲波傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)錄入界面進(jìn)行輸入，數(shù)據(jù)包括空氣背景、金屬背景和檢測(cè)數(shù)值，其中空氣和金屬背景是指測(cè)試環(huán)境里空氣中和金屬架構(gòu)上存在的無(wú)法排除的固有干擾數(shù)值。移動(dòng)終端中的信息處理單元將輸入的檢測(cè)數(shù)值與歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，無(wú)異常時(shí)，數(shù)據(jù)保存如果出現(xiàn)異常即超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，報(bào)警單元的報(bào)警燈或者蜂鳴器會(huì)起到提示作用，數(shù)據(jù)保存。最終保存的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳送至專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中。

實(shí)際工作中GIS設(shè)備須在不同位置設(shè)置多個(gè)定位板，移動(dòng)終端可以是一個(gè)，依次進(jìn)行所有定位板的掃碼工作并上傳數(shù)據(jù)，也可以是多個(gè)，同時(shí)進(jìn)行掃碼工作并上傳數(shù)據(jù)。首次使用該檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，需要將定位板逐一定位、布置，定位板一經(jīng)固定不得隨意移動(dòng)，之后每次進(jìn)行GIS超聲波局部放電測(cè)試時(shí)只須要按照定位板標(biāo)定的測(cè)點(diǎn)逐一進(jìn)行測(cè)試并將測(cè)試數(shù)據(jù)上傳保存即可。

3 結(jié)束語(yǔ)

本GIS設(shè)備超聲波局部放電檢測(cè)系統(tǒng)借助小巧靈活、設(shè)置方便的定位板為超聲波傳感器提供精確的測(cè)點(diǎn)位置，即定位通孔位置，保證了每一次檢測(cè)位置的一致，使得每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的多次檢測(cè)數(shù)據(jù)比較更具有參考價(jià)值，同時(shí)，定位板上的編碼為測(cè)點(diǎn)提供了簡(jiǎn)單的命名并公開(kāi)顯示，可供操作人員進(jìn)行比對(duì)參考，通過(guò)移動(dòng)終端掃描定位板上的條形碼或者二維碼，能夠?yàn)椴僮魅藛T在線顯示測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)設(shè)備的信息和歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)，操作人員通過(guò)移動(dòng)終端錄入檢測(cè)數(shù)據(jù)并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，提示操作人員檢測(cè)數(shù)據(jù)是否存在異常，有利于操作人員屏蔽錯(cuò)誤信息，使得檢測(cè)數(shù)據(jù)的利用更加準(zhǔn)確有效，避免了異常數(shù)據(jù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾。此外，操作人員通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)信息的錄入和上傳，簡(jiǎn)化了工作流程，使操作人員從繁重的數(shù)據(jù)整理上報(bào)工作中解放出來(lái)。本系統(tǒng)已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家實(shí)用新型及發(fā)明型專(zhuān)利，其中實(shí)用新型專(zhuān)利ZL201721589267.4已于2018年06月01日獲得授權(quán)。