周志新

(云南電網(wǎng)公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000)

1 前言

GIS是全封閉組合電力設(shè)備，一旦出現(xiàn)事故，造成的后果比分離式敞開設(shè)備嚴(yán)重得多，故障修復(fù)時間也較長。針對GIS局放常見的監(jiān)測方法有脈沖電流法、無線電干擾法、介質(zhì)損耗分析法等等。常規(guī)的放電周期分析方法由于數(shù)據(jù)量大，不利于遠(yuǎn)程傳輸，也難以大量保存，因此針對遠(yuǎn)程監(jiān)測的GIS應(yīng)用，以下介紹聲電聯(lián)合的方法和簡易特征數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?/p>

2 聲－電聯(lián)合監(jiān)測

2.1 聲－電聯(lián)合監(jiān)測方法

超聲檢測法和電磁能量檢測法是針對局放測量、特征識別的兩種主要分析手段，但兩種檢測方法各有優(yōu)缺點(diǎn)、根據(jù)局放發(fā)生的兩種不同能量形式，結(jié)合超聲檢測法和電磁能量檢測法的優(yōu)點(diǎn)，既不會影響測試的準(zhǔn)確性，又可提高測試的抗干擾性并確保在線監(jiān)測不發(fā)生誤判。該方法的應(yīng)用能夠?qū)χ攸c(diǎn)關(guān)注的變壓器、互感器或GIS設(shè)備的狀態(tài)提供健康狀態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)早期的絕緣缺陷或故障。

2.2 聲電聯(lián)合檢測基本實(shí)現(xiàn)原理

超聲波主要用于檢測GIS設(shè)備平面的微振動信號，選用30－300 kHz帶磁性吸附頭的芬蘭產(chǎn)超聲波傳感器，靈敏度可達(dá)0.1 mV。電磁脈沖采用荷蘭產(chǎn)高頻電流鉗形傳感器RFCT，頻率范圍0.5～15 MH，靈敏度0.25 V/A。硬件采用采樣率100M高速AD，采用高精度對時脈沖嚴(yán)格保證兩路信號的實(shí)時采集。

同時該采集模塊采用高度集成與多應(yīng)用擴(kuò)展的硬件架構(gòu)，不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，還可以實(shí)現(xiàn)本地顯示，通過本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)試和分析。這對于嵌入式系統(tǒng)升級較為方便。同時內(nèi)部采用了相互獨(dú)立的濾波設(shè)計(jì)，超聲波采用20～400 k范圍的帶通濾波器，而電磁脈沖通道采用0.5～20 M范圍。

由以上硬件架構(gòu)可見，每個獨(dú)立雙通道聲電聯(lián)合模塊也是獨(dú)立的局部放電儀，因?yàn)椴捎梅逯禉z測技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)測只需傳輸峰值數(shù)據(jù)或超限數(shù)據(jù)，極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。同時還可以設(shè)置峰值觸發(fā)，即只有信號幅度達(dá)到某個規(guī)定門限時，模塊的采集單元才開始工作，其他時間均處于休眠低功耗狀態(tài)，這樣最大程度減少了電量損耗。

2.3 聲電聯(lián)合技術(shù)特點(diǎn)

由于采用高速采集捕捉局部放電信號，在線監(jiān)測模塊的耗電較大，給現(xiàn)場供電帶來壓力。同時由于數(shù)據(jù)量大，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時存在較大的傳輸負(fù)荷。因此本項(xiàng)目采用了峰值捕捉設(shè)計(jì)理念，可以較大程度減少數(shù)據(jù)負(fù)荷。同時為保證現(xiàn)場安裝應(yīng)用的靈活性，采用433 M無線通信技術(shù)，將各監(jiān)測點(diǎn)信號通過本地?zé)o線終端收集，從而在站內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，最后通過以太網(wǎng)或其他通信方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程管理后臺，再經(jīng)后臺進(jìn)行趨勢分析、統(tǒng)計(jì)計(jì)算和相關(guān)圖譜展示。

2.4 聲電聯(lián)合的檢測應(yīng)用績效

通過現(xiàn)場應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)超聲波和電磁脈沖確實(shí)有較好的互補(bǔ)效果，超聲波的電磁干擾抑制能力強(qiáng)，但是主要用于檢測較為明顯的局部放電信號，如內(nèi)部放電，表面放電等，同時也包括端子松動帶來的異常振動信號。電磁脈沖能夠較靈敏的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常頻率信號，當(dāng)然由于系統(tǒng)噪音比較明顯，一般仍需技術(shù)處理后將本底噪音濾除后才能進(jìn)行判斷。但是通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)也存在明顯局部放電信號的特征圖譜具備較明顯的周期性，如表現(xiàn)為5～20 Hz的條紋信號。由于本篇主要對聲電聯(lián)合的功能模塊架構(gòu)進(jìn)行分析，對于特征圖譜的分析研究這里不做詳細(xì)分析。

3 聲電聯(lián)合監(jiān)測技術(shù)的拓展應(yīng)用

峰值檢波技術(shù)在射頻信號檢測中有較成熟的技術(shù)架構(gòu)，具備響應(yīng)快速、靈敏度高、檢波后數(shù)據(jù)負(fù)荷小的特點(diǎn)。因此配置峰值檢波模塊后，可以將特高頻UHF頻段的信號壓縮為20 M以內(nèi)的峰值信號，可以直接接入HFCT端口進(jìn)行采集。

供電是現(xiàn)場模塊需要重點(diǎn)考慮的問題。另外管理后臺針對數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢和聲電信號的關(guān)聯(lián)特征進(jìn)行計(jì)算以實(shí)現(xiàn)故障類別的識別是必要的。通過多通道的局部放電信號監(jiān)測，可以對故障發(fā)生的區(qū)域以及區(qū)域局部放電信號的嚴(yán)重程度進(jìn)行定位判斷。同時為準(zhǔn)確分析噪音與放電周期的關(guān)系，可以結(jié)合工頻周期相位的監(jiān)測對比，即對幅度－相位曲線進(jìn)行分析，但是對放電周期的分析通常數(shù)據(jù)量大，不適合遠(yuǎn)程長期監(jiān)測，建議通過遠(yuǎn)程監(jiān)測發(fā)現(xiàn)可疑局放后再安排便攜式局放試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行細(xì)致分析。最后，考慮到現(xiàn)場環(huán)境的不穩(wěn)定性，輔以溫濕度監(jiān)測功能能夠在一定程度上起到較好的補(bǔ)充作用。

4 結(jié)束語

采用超聲波和電磁波兩種檢測方法可以對GIS的局放現(xiàn)象實(shí)施在線不停電監(jiān)測，重點(diǎn)通過關(guān)鍵參數(shù)的發(fā)展趨勢和異常累計(jì)數(shù)據(jù)分析故障、潛在故障、故障嚴(yán)重程度及故障的位置等，具有重大意義及推廣價值。

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