一種高壓室開關(guān)柜局放探測及定位系統(tǒng)裝置設(shè)計

一種高壓室開關(guān)柜局放探測及定位系統(tǒng)裝置設(shè)計摘要：本文通過對目前配網(wǎng)不停電作業(yè)方式的現(xiàn)狀分析，實現(xiàn)不停電狀態(tài)下的開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，通過暫態(tài)地電壓、超聲波、非接觸等技術(shù)手段，評估推送異常信息及檢修策略建議，為運(yùn)維人員制定檢修策略提供數(shù)據(jù)支持。關(guān)鍵詞：不停電；高壓開關(guān)柜；帶電實時監(jiān)測；非接觸式0引言高壓開關(guān)柜在長期運(yùn)行和裝配過程中存在的人為因素、電效應(yīng)、熱效應(yīng)以及化學(xué)效應(yīng)等因素會造成絕緣劣化，導(dǎo)致電氣絕緣強(qiáng)度降低，引起局部放電，造成開關(guān)柜故障，甚至停運(yùn)，對電力系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響。高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備，目前10kV、35kV金屬封閉開關(guān)成套設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的各個變電站。電氣設(shè)備在長期運(yùn)行中必然存在由于電、熱、化學(xué)等因素導(dǎo)致的絕緣劣化現(xiàn)象。根據(jù)1998年-2002年間全國電力系統(tǒng)6-10kV開關(guān)柜事故統(tǒng)計，絕緣和載流部分引起的故障占總數(shù)的40.2%，其中由于絕緣部分的閃絡(luò)造成的事故占絕緣事故總數(shù)的79%。近年來電力系統(tǒng)開關(guān)柜燒損及爆炸事故時有發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到現(xiàn)場工作人員的安全和電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。1現(xiàn)狀1.1局部放電檢測發(fā)展現(xiàn)狀:目前局部放電的檢測方法主要有UHF法（UHF）、超聲波法以及暫態(tài)地電位法（TEV）等等。UHF法通過天線傳感器接收局部放電過程中輻射的UHF電磁波，從而實現(xiàn)局部放電的檢測。超聲波法通過接收局部放電產(chǎn)生的超聲波信號實現(xiàn)對局部放電的檢測。TEV法是通過容性傳感器探頭測量局部放電過程中設(shè)備表面的暫態(tài)對地電壓脈沖，找出順勢脈沖路徑的方向，從而實現(xiàn)局部放電的檢測定位。上述局部放電檢測方法在GIS、發(fā)電機(jī)、電纜以及絕緣子的局部放電檢測中得到了廣泛應(yīng)用，但對于開關(guān)柜局部放電的檢測來說，目前的分析還相對較少，尚沒有確立一種有效的局部放電檢測手段。在高壓開關(guān)柜的故障診斷與狀態(tài)評估方面，目前采取的措施主要是在停電狀態(tài)下進(jìn)行的，即以離線、現(xiàn)場試驗的方式進(jìn)行，且由于高壓開關(guān)柜內(nèi)故障檢測實驗的周期較長，不能及時發(fā)現(xiàn)在兩次實驗之間發(fā)生的缺陷。因此，尚不存在實用、可供參考的遠(yuǎn)程實時診斷技術(shù)與故障預(yù)警系統(tǒng)。1.2高壓開關(guān)柜故障機(jī)理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀在電氣設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中，各部位的電場強(qiáng)度往往是不相等的，當(dāng)局部區(qū)域的電場強(qiáng)度達(dá)到該區(qū)域的擊穿場強(qiáng)時，該區(qū)域就會出現(xiàn)放電，但放電并沒有貫穿施加電壓的兩導(dǎo)體之間，即整個絕緣系統(tǒng)尚未擊穿，這種現(xiàn)象稱之為局部放電。局部放電一般不會引起絕緣的貫通性擊穿，但是可以導(dǎo)致電介質(zhì)（特別是有機(jī)電介質(zhì)）的局部損壞。若局部放電長期存在，則在一定條件下可能造成絕緣介質(zhì)電氣強(qiáng)度的降低。因此局部放電對絕緣設(shè)備的破壞是一個緩慢的發(fā)展過程，對于高壓電氣設(shè)備來說是一種隱患。國網(wǎng)社旗縣公司電網(wǎng)中的開關(guān)柜數(shù)目眾多，長期工作在高溫、高壓、潮濕等惡劣環(huán)境下的開關(guān)柜，其絕緣性能很容易受到破壞。并且具有設(shè)備基數(shù)數(shù)量巨大、檢測人員數(shù)量少等特點。因巡檢人員數(shù)量與設(shè)備數(shù)量的嚴(yán)重的比例差距，所以做不到全面的定期巡檢的工作，這樣往往容易遺漏隱患設(shè)備。1）原有檢測方式由人工采用手持式測試儀器，對每個開關(guān)柜進(jìn)行超聲波和地電波進(jìn)行檢測，記錄檢測數(shù)據(jù)后，分析得出結(jié)果。2）原有檢測缺陷方式在站點較多，且每個站點內(nèi)開關(guān)柜數(shù)量較多的情況下，人工檢測效率比較低，檢測數(shù)據(jù)量龐大，整理不便，需要花費(fèi)的人力和時間都比較大，并且人工檢測需要專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，需要花費(fèi)大量的時間。2研究內(nèi)容為了適應(yīng)開關(guān)柜不停電狀態(tài)檢修工作的發(fā)展要求，基于物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器等智能化技術(shù)，實現(xiàn)不停電狀態(tài)下的開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，通過暫態(tài)地電壓、超聲波、非接觸等技術(shù)手段，評估推送異常信息及檢修策略建議，為運(yùn)維人員制定檢修策略提供數(shù)據(jù)支持。項目結(jié)合國網(wǎng)公司“新基建”等公司重點工作，促進(jìn)“大云物移智鏈”等新技術(shù)與電網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合的情況，以智慧物聯(lián)等先進(jìn)技術(shù)手段解決公司實際難題的背景”。結(jié)合社旗供電公司主要解決生產(chǎn)一線問題的宗旨，提出了基于空間電磁波探測的高壓開關(guān)柜多傳感器檢測技術(shù)發(fā)展方向，結(jié)合智能運(yùn)檢新技術(shù)，通過應(yīng)用“云大物移智”技術(shù)，設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中低壓線路關(guān)鍵點防外力破壞智能管理機(jī)制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化、故障定位非接觸。本課題主要開展高壓開關(guān)柜帶電實時監(jiān)測及GIS設(shè)備內(nèi)部故障檢測技術(shù)分析，擬綜合利用暫態(tài)地電位檢測技術(shù)（TEV）、超聲波檢測技術(shù)、溫濕度檢測技術(shù)等制定高壓開關(guān)柜內(nèi)部運(yùn)行情況進(jìn)行實時監(jiān)控方案，實現(xiàn)帶電實時監(jiān)測和狀態(tài)評估。同時通過長時間在線監(jiān)測的方式，積累大量關(guān)于高壓開關(guān)柜各運(yùn)行部件的本體數(shù)據(jù)、工況及環(huán)境數(shù)據(jù)，全面準(zhǔn)確地掌握開關(guān)柜的實際運(yùn)行情況，并運(yùn)用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)分析技術(shù)及大數(shù)據(jù)理論與方法，建立高壓開關(guān)柜的運(yùn)行情況與故障情況進(jìn)行準(zhǔn)確診斷策略，在必要的時刻為運(yùn)維部門提供智能預(yù)警支持，輔助其制定更加經(jīng)濟(jì)性的檢修計劃。1)典型的高壓開關(guān)柜局部放電模型研究可用于高壓開關(guān)柜的局部放電多方法聯(lián)合檢測平臺與基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的局部放電圖譜分析診斷系統(tǒng)研發(fā)成功后，還需要使用基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，搭建一個成本低、能耗低、可靠性高、安全性高的數(shù)據(jù)傳輸平臺對于本系統(tǒng)的研發(fā)具有畫龍點睛的意義，最終的目的是研發(fā)出一套基于物聯(lián)網(wǎng)的多源融合分布式局部放電檢測系統(tǒng)。2）特高頻（UHF）技術(shù)傳感器設(shè)計：特高頻傳感器選用非接觸式全向電磁波空間定位檢測技術(shù)，可無需接觸設(shè)備360度無線監(jiān)測設(shè)備局放,無監(jiān)測死角，一臺傳感器可監(jiān)測半徑20米范圍；采用全向傳感器檢測開關(guān)柜中局部放電在特高頻頻段（300MHz～3GHz）范圍內(nèi)所產(chǎn)生的電磁波信號。裝置無需接觸設(shè)備，安裝在高壓室墻壁、無需停電，可根據(jù)實際情況安裝在任意位置；系統(tǒng)及傳感器具備優(yōu)良的抗干擾和環(huán)境適應(yīng)性，對噪聲、超聲驅(qū)鼠器、工頻電場和磁場、高頻電磁波、通信信號干擾、溫濕度、灰塵環(huán)境適應(yīng)能力超強(qiáng).3）智能控制裝置及一體化設(shè)計開關(guān)柜局部放電監(jiān)測裝置和開關(guān)柜局放智能傳感器綜合使用的情況下可以對該高壓室進(jìn)行局放判斷及定位，通過采用特高頻原理的高壓室設(shè)備局放監(jiān)測裝置來判斷站內(nèi)是否存在局放異?，F(xiàn)場及放電類型，放電特征，再通過開關(guān)柜局放智能傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)情況判斷出具體放電的開關(guān)柜位置，從而提高巡檢效率及準(zhǔn)確性。3創(chuàng)新點1）提出非接觸式全向電磁波空間定位傳感器檢測技術(shù)，無需接觸設(shè)備360度無線監(jiān)測設(shè)備局放,無監(jiān)測死角，一臺傳感器可監(jiān)測半徑20米范圍；2）電磁波空間定位數(shù)據(jù)模型具備優(yōu)良的抗干擾和環(huán)境適應(yīng)性，對噪聲、驅(qū)鼠器超聲、工頻電場和磁場、高頻電磁波、通信信號干擾、溫濕度、灰塵環(huán)境適應(yīng)能力超強(qiáng)。4結(jié)語通過本文的研究，得出結(jié)論：該技術(shù)分析結(jié)論可實現(xiàn)智能運(yùn)維大數(shù)據(jù)監(jiān)測及分析，提升管理效率；能減少因為長周期巡檢帶來的事故隱患，保障設(shè)備運(yùn)行安全。擴(kuò)展后可自動識別開關(guān)柜內(nèi)的絕緣子、斷路器、電纜等有可能發(fā)生的全部四種典型缺陷，滿足云大物移智要求，可以有效提升開關(guān)柜監(jiān)測技術(shù)水平。參考文獻(xiàn)：［1]周曉虹.不停電作業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與管理[J].上海電力,2010,23(4):311-