gis局部放電在線監(jiān)測方法綜述

gis局部放電在線監(jiān)測方法綜述

0gis局放內(nèi)容分析,其認為,對于現(xiàn)代對于中心的內(nèi)局部屋頂是反映gis絕緣性的重要參數(shù)之一。這不僅是gis絕緣性能力的象征和表現(xiàn)形式，也是絕緣性能力的原因。所以,檢測GIS局放能發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部早期的絕緣缺陷,以便采取措施,避免其發(fā)展。本文主要從GIS中監(jiān)測局部放電的方法、目前國內(nèi)外研制的設(shè)備、近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)、故障類別判斷等幾方面進行綜述與評價。1局部充電1.1無砂體GIS中局放產(chǎn)生的原因有幾種:①絕緣體內(nèi)部存在自由移動的金屬微粒;②絕緣體內(nèi)或高壓導(dǎo)體上存在針尖狀突出物;③由于制造原因在絕緣表面上可能存在固定的微粒;④附近存在懸浮電位體或?qū)w間連接點接觸不好;⑤輕微局放或制造時造成絕緣體內(nèi)部或表面存在氣隙、裂紋等。1.2gis局域中的績效評估方法1.2.1電測量法(1)耦合探測局的電力系統(tǒng)又稱脈沖電流法,它利用貼在GIS外殼上的電容電極耦合探測局放在導(dǎo)體芯上引起的電壓變化。該法結(jié)構(gòu)簡單,便于實現(xiàn)。但在現(xiàn)場測試時,無法識別與多種噪聲混雜在一起的局放信號,因此此方法的使用推廣受到限制。(2)傳感器好放電源好英國Strathclyde大學(xué)提出。其主要優(yōu)點是靈敏度高,并通過放電源到不同傳感器的時間差對放電源精確定位。但對傳感器的要求很高,此法成本昂貴。1.2.2非電測量法非電測法監(jiān)測GIS局放信號的優(yōu)勢為可避免電氣干擾,但實用方面也有不足。(1)抗靜電磁干擾能力由于GIS內(nèi)部產(chǎn)生局放時會產(chǎn)生沖擊振動及聲音,因此可用腔體外壁上安裝的超聲波傳感器測量局放量Q。它是目前除UHF法外最成熟的PD監(jiān)測方法,抗電磁干擾性能好,但由于聲音信號在SF6氣體中的傳輸速率很低(約140m/s),信號通過不同物質(zhì)時傳播速率不同,不同材料的邊界處還會產(chǎn)生反射,因此信號模式很復(fù)雜,且其高頻部分衰減很快。它要求操作人員須有豐富經(jīng)驗或受過良好的培訓(xùn),另外,長期監(jiān)測時需要的傳感器較多,現(xiàn)場使用很不方便。(2)影響pd測量的因素通過分析GIS中局放所引起的氣體生成物的含量來確定局放的程度,但GIS中的吸附劑和干燥劑會影響化學(xué)方法的測量;斷路器正常開斷時產(chǎn)生的電弧的氣體生成物也會產(chǎn)生影響;脈沖放電產(chǎn)生的分解物被大量的SF6氣體稀釋,因此用化學(xué)方法監(jiān)測PD的靈敏度很差。另外,該方法不能作為長期監(jiān)測的方法來使用。(3)“生存法”光電倍增器可監(jiān)測到甚至一個光子的發(fā)射,但由于射線被SF6氣體和玻璃強烈地吸收,因此有“死角”出現(xiàn)。該法監(jiān)測已知位置的放電源較有效,不具備定位故障能力,且由于GIS內(nèi)壁光滑而引起反射帶來的影響使靈敏度不高。表1比較和說明了5種方法的性能。比較5種方法可得出:對GIS產(chǎn)生局放信號的監(jiān)測方法中UHF和超聲波法較實用可行。2其他單位和測量系統(tǒng)146(1)清華大學(xué)1995～1997年相繼研制和開發(fā)的基于UHF法的便攜式局放檢測儀和330kVGIS局放在線檢測系統(tǒng)均為外部傳感器監(jiān)測,具有很強的實用性,且便于放電源的定位。目前該系統(tǒng)在安康水電廠已投入使用,取得了良好的效果。(2)西安交通大學(xué)1998年研制成功一種超寬頻帶局放傳感器,并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析儀測量頻率響應(yīng)特性證實效果良好。(3)英國Strathclyde大學(xué)與NGC和ScottishPowerplc聯(lián)合開發(fā)了UHF監(jiān)測系統(tǒng)。對快速暫態(tài)過電壓,在耦合器輸出處和UHF信號調(diào)節(jié)處安裝鉗位二極管監(jiān)測系統(tǒng)保護,便于日常監(jiān)測和出現(xiàn)事故后的情況分析,該系統(tǒng)采取在線、事故和歷史3種工作模式。(4)瑞士Zurich大學(xué)的Neuhold開發(fā)出一種結(jié)合寬、窄帶的多通道、高靈敏度、實時響應(yīng)的GIS局放測量系統(tǒng)。每個測量通道包括一個低噪聲寬帶傳感器,帶有自動高壓暫態(tài)保護。適宜于現(xiàn)場及開發(fā)過程中的實驗室測試和復(fù)雜GIS的長期監(jiān)測,可實現(xiàn)對故障源的監(jiān)測、定位和識別。(5)挪威TransiNorAs公司的Schei最近研制出一種新的超聲波絕緣分析器。針對自由移動微粒、固定微粒和突出物以及漂浮物引起的局放,該設(shè)備對其監(jiān)測、定位和模式識別,特別適用于普通的檢修人員而非超聲波方面的專家使用。3近年來，國際新技術(shù)3.1相位門極控制法2001年日本名古屋大學(xué)的ToshihiroHoshino提出一種新的GIS中由局放引起的電磁場的監(jiān)測技術(shù)——相位門極控制法。如圖1,它是通過分析在SF6氣體中的局放信號和空氣中的外部噪聲所引起的電磁波的區(qū)別,根據(jù)在空氣和SF6氣體中局放和電壓相位角間的關(guān)系的不同而作為判斷依據(jù)。3.2固體雜質(zhì)放俄羅斯科學(xué)家Arakelian于2000年提出一種新的物理—化學(xué)診斷方法,其基本原理是:由于SF6中包含一些雜質(zhì)(O2,N2,CF4等),當(dāng)局放發(fā)生時,在溫度和壓力作用下,密度、濕度和酸堿度等參數(shù)會變化,根據(jù)產(chǎn)生的化合物的種類和密度判斷出局放的程度。該法適于絕緣故障輔助分析。3.3故障經(jīng)驗和干擾波變換日本大阪大學(xué)的Kawada于2000年提出一種用于寬帶電磁波(EM)動態(tài)頻譜分析的小波方法。這種非接觸式監(jiān)測故障征兆方法使用由高斯函數(shù)產(chǎn)生的Gabor函數(shù)的實部作為母小波,對電磁波信號進行小波變換。經(jīng)小波變換后的局放信號與其它干擾波(如FM廣播信號)能清晰分辨并得出結(jié)論:Q很低時,電磁波的主要部分在120～200MHz高頻段;Q增加時,主要部分轉(zhuǎn)換到20～80MHz低頻段,且低頻段的耐壓值上升。3.4無線電干涉系統(tǒng)2002年日本Kawada又提出一種新的用于監(jiān)測局放源的超寬頻帶UHF的無線電抗干擾系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)不同頻率提取的兩個經(jīng)傅立葉變換后的EM信號間的相位差來判斷局放程度,并計算從局放源發(fā)射的電磁波的方向,不需要安裝天線,減少測量現(xiàn)場的操作時間。3.5基于分fmdd方法的放電建模方法英國Strathclyde大學(xué)的Judd提出一種用于分析電磁場的有限時域差分(FDTD)方法。將電場E和磁場H在空間和時間上都取離散表達形式,對任意位置的放電信號(即使是快速暫態(tài)量)都能用數(shù)學(xué)變量表達。在整個結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的電場模型下,放電信號的位置和特性都變化很大,因此該方法對分析這類問題很有效。4自由金屬粒的特性以往,針對變壓器的故障模式識別做的工作較多,可作借鑒。由GIS試驗可知,用IEC270局放、窄帶VHF/UHF局放和寬帶UHF檢測電路測得的局放模式間無差別。因此可為每種缺陷定義一典型的局放相位模式,它與所用的檢測系統(tǒng)及其它參數(shù)如測量頻率等無關(guān)。下面根據(jù)不同的放電源類型說明檢測到的局放信號特征:(1)針狀突出物放電顯示為負峰值上有間歇性的低脈沖,約0.5～1pC。電壓升高時放電趨于穩(wěn)定,同時在正半周上偶爾出現(xiàn)脈沖。(2)自由金屬微粒自由金屬微粒的跳躍與工頻和相位無關(guān),其產(chǎn)生的是一種完全隨機模式的脈沖。另外,如觀察到微粒不是跳躍狀態(tài),而是快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一系列的脈沖的話,也是由自由金屬微粒造成的,此現(xiàn)象特別易識別。(3)懸浮電位體GIS中元件的電容值一般都很大,附近存在懸浮電位體時,產(chǎn)生的Q較大,在正負半周有信號發(fā)生。此模式較特殊,可判別。近幾年,為解決故障類型判別又出現(xiàn)許多新方法。文中提到應(yīng)用不規(guī)則分析和樹方法可區(qū)別出不同的缺陷。兩種方法互補,使用時,如一種方法無效時,可用另一種方法判別。另外,還有專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、不規(guī)則圖形壓縮技術(shù)和日本Toshiba公司提出的比值方法。單一種故障識別方法不可能準確判斷出缺陷模式,須綜合其它方法才能得出準確結(jié)論。5特殊局放類型和q的判別和定位a.常用的GIS局放在線監(jiān)測方法,超高頻法和超聲波法最有效,國內(nèi)外對其研究最多;b.每種測試方法各有優(yōu)缺點,適于不同故障類別,在現(xiàn)場使用局放監(jiān)測GIS