特高频传感器GIS局放在线监测系统

1.概述 特高频传感器GIS局放在线监测系统

本公司研发的GIS局放在线监测系统，用于特高频局部放电的在线监测。系统由特高频传感器、就地采集单元和后台诊断平台组成。

特高频传感器：检测GIS等高压设备内部绝缘局部放电信号，通过同轴电缆将信号送至就地采集单元。

就地采集单元：对信号进行降噪、滤波、识别，并通过光纤/网线将结果送至后台诊断平台；

后台诊断平台：在线监测系统与就地采集单元通信，完成对局部放电信号的诊断和定位，生成报警信号。实现在主控室或远程调度中心同步显示现场监测数据。

安装局放在线监测系统必要性：

1.1.现状描述：

过去普遍认为GIS属于无需检修或检修周期长的设备，但从近40年的运行经验来看，绝缘故障始终是影响GIS可靠性的重要因素之一。1998年CIGRE统计了国外1967年到1992年间所有GIS绝缘故障率，这些故障率均超过了GIS绝缘所要求的0.1次/（百年间隔）的指标，且随着电压等级的增高，绝缘故障率逐步增大。

鉴于以上统计情况表明，在GIS发生故障之前，能够检测并判断它的内部缺陷状况，并提前预报，就显得尤为重要。

1.2.项目预期目标：

该项目致力于提高生产核心业务的工作效率，降低生产检修工作成本，因此各项应用提升管理、社会、经济等多方面效益。

1)管理效益方面：

本次项目的研究和推广将全面提升电力设备的管理水平，为发电站进一步实施状态检修打下良好基础；该系统采用全面集成化管理，可实现同一间隔不同时间点和不同间隔同一时间点的各项检测数据及特征图谱的对比分析，从而实现了监测数据的标准化，便于流程化和统一化的管理，进一步提高了公司的管理效益。

2)经济效益方面：

通过局放在线监测系统对GIS设备运行状态进行的了解和掌握，可对设备的使用性能、运行寿命、利用程度进行评估，以便合理安排检修策略，同时可以大量减少现场巡视人员的工作量，大大降低了公司的GIS检修成本；该项目的研究成果将能直接用于加强生产管理的精细化管理，进一步提高生产运维效率，通过对GIS设备运行状态的综合评估，改变原来的周期性检修方式；从而提高经济效益。我公司的局放在线监测系统可以实时监测GIS等高压电气设备在运行过程中的局部放电情况，可以及时对设备绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为设备正常运行提供必要的指导依据，提高电力系统运行的可靠性和安全性，为营造和谐稳定的社会贡献了重要力量。

2.特高频传感器GIS局放在线监测系统简介及本系统研制的依据

2.1系统简介

GIS局放监测系统是本公司总结多年局放测量的现场处理经验，采用传感器技术、信号处理器、计算机等技术手段和算法实现的新一代高性能数字化局放在线监测装置。

智能综合在线监测系统基于B/S架构的全称为Browser/Server，即浏览器/服务器结构上；客户端无需安装，有Web浏览器即可；BS架构可以直接放在广域网上，通过一定的权限控制实现多客户访问的目的，交互性较强；BS架构无需升级多个客户端，升级服务器即可，可以随时更新版本，而无需用户重新下载。并且B/S是基于网页语言的、与操作系统无关，所以智能综合在线监测系统可以在windows、linux上运行，也可以在deepin深度操作系统等国产操作系统上运行。并且智能综合在线监测系统为方便更多用户使用，支持中英文切换功能。

本产品已在多个变电站和发电站经过长期运行测试，包括室内外环境，表现出可靠的稳定性能。在现场，该产品成功检测到被监测设备的放电性故障，有效预防了重大事故。实际应用证实，本产品符合现场环境要求。

2.2产品研制的依据

Ø 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 DL/T 593

Ø 3.6kV～～40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备 DL/T 404

Ø 3.6kV～～40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备 GB 3906

Ø 局部放电测量GB/T 7354

Ø 电力设备局部放电现场测量导则 DL/T 417

Ø 高电压试验技术 第一部分：一般试验要求 GB/T 16927.1

Ø 高电压试验技术 第二部分：测量系统 GB/T 16927.2

Ø 高电压试验技术 第三部分: 现场试验的定义及要求 GB/T 16927.

3.系统监测原理及特点

GIS局放监测系统采用国际特高频局放监测技术，这是目前国际上针对GIS等设备广泛认可的状态检测方法。国际大电网会议CIGRE WG33/23-12 工作组的研究指出，特高频法（UHF）在抗干扰能力、检测范围和对所有放电类型的敏感性方面表现优异。我们公司提供多种监测模式的解决方案，适用于各类高压电器，确保能够及时检测设备缺陷，从而有效预防GIS设备的电力事故。

3.1监测原理

特高频局部放电在线监测利用国际上的UHF技术，通过UHF传感器精确捕捉局部放电产生的特高频电磁信号，从而实现缺陷的检测与定位。此外，该技术能够在现场复杂干扰环境中保持高信噪比和灵敏度。

传统的局部放电监测技术测量频率较低，测量频带与周围环境的强干扰源频带重叠，易受外界干扰的影响，不易去除干扰信号检测到放电信号，所以很难应用于在线局放监测。而局放超高频信号（UHF）监测技术，则是在300～1500MHz宽带内接收局部放电所产生的局部放电超高频（UHF）电磁脉冲信号。GIS内部充有高气压SF6气体，其绝缘强度和击穿场强都很高。当局放在很小的范围发生时，气体击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流（其上升时间小于1ns），并向四周辐射出特高频电磁波（高达数GHz）。GIS设备的腔体结构相当于一个良好的同轴波导，非常有利于电磁波的传播。

特高频检测法就是利用特高频天线采集局部放电所产生的特高频电磁波信号（300MHz~3GHz），从而实现GIS局部放电的检测。当电力设备内部绝缘缺陷产生局部放电时，激发出的电磁波便可通过特高频传感器进行检测。

特高频检测法基本原理图：

3.2特高频监测模式特点

采用特高频传感器，其接收在UHF频段传感局部放电所产生的电磁脉冲信号，在检测灵敏度和抗干扰能力方面显示出良好的特性，目前已成为局部放电在线监测的主导传感方法，具有以下特点。

1) 避开了电网中主要的电磁干扰频段， 具有良好的抗电磁干扰能力， 且对振动噪声不敏感；

2) 对各种放电缺陷均较敏感， 即使采用体外传感监测方式，也可获得足够高的监测灵敏度；

3) 根据放电脉冲的波形特征和UHF信号的频谱特征，可进行故障诊断及定位；

4) 有效检测范围大，检测点少，检测效率高，适用于在线监测。