一種局部放電綜合管理系統(tǒng)在配電設備中的應用.doc

一種局部放電綜合管理系統(tǒng)在配電設備中的應用 毛恒 （廈門紅相電力設備股份有限公司，福建廈門361001） 摘要：針對高壓配電設備絕緣故障的檢測，提出了一種基于暫態(tài)對地電壓和超聲波綜合檢測技術的配電設備局部放電綜合管理系統(tǒng)，通過使用該管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電設備局部放電檢測、管理、分析、定位和應用的統(tǒng)一。實際應用表明，該系統(tǒng)能夠及時、有效、快捷地發(fā)現(xiàn)配電設備絕緣故障問題。 關鍵詞：局部放電；配電設備；絕緣故障；暫態(tài)對地電壓；超聲波；綜合管理系統(tǒng) 0引言 配電設備作為電網(wǎng)的重要組成部分，是保證對終端客戶可靠供電的主要設備，其運行的安全可靠性直接影響到城市經(jīng)濟的發(fā)展。但是，由于配電設備在惡劣的環(huán)境中運行，容易形成絕緣缺陷，進而故障頻發(fā)。根據(jù)xxxx年全國635kV開關柜事故統(tǒng)計，絕緣和載流故障引起的總事故占40.2%1?3，廣東電網(wǎng)公司對1992xx年間開關設備故障類型的統(tǒng)計結(jié)果顯示，絕緣與載流性故障的比例甚至高達66%4，可見，由絕緣和接觸不良導致的故障所占比率是很高的，并且在事故潛伏期都可能產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，局部放電的強弱能夠及時反映絕 緣狀態(tài)水平5。因此，對配電設備局部放電進行檢測來判斷絕緣狀態(tài)，對于配電設備的綜合診斷、前期預警以及保護人員和設備安全具有很大的意義。 配電設備局部放電檢測技術在國外發(fā)展較早，但目前國內(nèi)相關技術還不夠成熟。傳統(tǒng)的檢測體系是根據(jù)規(guī)程定期進行 檢測，由于設備存在潛在的不安全期和實驗條件不夠等因素而往往檢測不到信號，不能及時排除隱患，同時必須停電操 作，存在很大的盲目性6。為克服預防性檢修體系的局限性，減少停電，應對配電設備開展狀態(tài)檢修。 從狀態(tài)檢修的實際意義來說，電力公司目前利用的僅僅是狀態(tài)檢修的手段，而狀態(tài)檢修的目的在于通過局部放電檢測數(shù)據(jù)的積累及分析發(fā)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)中的異?，F(xiàn)象，并總結(jié)出指導檢修的普遍性規(guī)律。但是，目前國內(nèi)開關設備的狀態(tài)檢修仍存在“重檢測、輕管理”的現(xiàn)象，以及數(shù)據(jù)安全性較差、分析數(shù)據(jù)不足、檢修策略過于簡單等缺陷。目前仍然沒有很好地解決現(xiàn)場檢測、數(shù)據(jù)存儲、管理、分析和應用的關系，亟需加以改進和完善。本文提出一個系統(tǒng)化解決方案，能很好地解決開關設備從局放檢測、數(shù)據(jù)管理、科學分析、故障定位到應用的問題，達到科學檢修的目的。 1局部放電檢測技術 高壓開關柜絕緣性能的劣化會導致局部放電的產(chǎn)生，局部放電是指電氣設備絕緣結(jié)構(gòu)中某個區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的放電現(xiàn)象，這種放電只是絕緣結(jié)構(gòu)在該區(qū)域內(nèi)局部被破壞，但若局部放電長期存在，會不斷侵蝕其周圍的絕緣介質(zhì)，最終可能導致整個絕緣系統(tǒng)失效，所以局部放電是造成絕緣惡化的主要原因，同時它也是絕緣惡化的重要征兆和表現(xiàn)形式7。目前高壓配電設備局部放電檢測運用較廣的技術是暫態(tài)對地電壓檢測技術和超聲波檢測技術。 本項目在消化和吸收國內(nèi)外先進技術和成熟經(jīng)驗的基礎上，通過技術創(chuàng)新，基于暫態(tài)對地電壓和超聲波檢測技術的綜合應用，構(gòu)建了一個閉環(huán)式配電設備局部放電綜合管理系統(tǒng)。 2配電設備局部放電綜合管理系統(tǒng) 2.1綜合管理系統(tǒng)組織架構(gòu) 該綜合管理系統(tǒng)包括檢測設備、綜合管理系統(tǒng)兩大部分，其中檢測設備包含局部放電巡檢設備和局部放電定位設備，實現(xiàn)配電設備局部放電的現(xiàn)場檢測和故障點定位；綜合管理系統(tǒng)實現(xiàn)對檢測設備檢測的局部放電數(shù)據(jù)的集中管理、分析和應用。系統(tǒng)組織架構(gòu)如圖1所示。 2.2綜合管理系統(tǒng)工作流程 運維部門根據(jù)所轄區(qū)域配電設備情況，在綜合管理系統(tǒng)中建立相應變電站和設備的臺賬信息，不僅可以對所有設備的廠家、型號、投運年限、使用情況進行系統(tǒng)的管理，還可以根據(jù)下達的檢測任務將相應的站臺信息直接下載到局部放電檢測終端中，該檢測終端進行配電設備的局部放電檢測，檢測獲得的數(shù)據(jù)再上傳到后臺綜合管理系統(tǒng)，并通過數(shù)據(jù)庫的導入和導出進行檢測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果的共享和交流，通過趨勢分析、橫向分析、閾值比較分析、統(tǒng)計分析等分析算法對數(shù)據(jù)進行綜合分析，如果分析結(jié)果異常，可使用局部放電定位儀對設備故障點進行定位，從而實現(xiàn)了配電設備局部放電檢測數(shù)據(jù)存儲、匯總、共享、分析、定位和應用的高度統(tǒng)一，并根據(jù)綜合分析結(jié)果為用戶提供基本的輔助決策建議。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。 該系統(tǒng)保障了檢測數(shù)據(jù)管理的安全性和規(guī)范性，通過集中與共享檢測數(shù)據(jù)滿足了進行配電設備狀態(tài)分析對數(shù)據(jù)充足性、廣泛性的要求；應用各種分析方式了解開關設備的局部放電情況，應用有效的狀態(tài)分析模型從檢測數(shù)據(jù)中總結(jié)開關設備的運行狀態(tài)，經(jīng)過長期大量數(shù)據(jù)積累，總結(jié)分析結(jié)果，還可形成一套標準或?qū)t，指導開關設備進行有效的狀態(tài)檢修。 3局部放電的分析技術 本項目通過研究國內(nèi)外流行的狀態(tài)檢修數(shù)據(jù)分析方法，利用趨勢分析技術、橫向分析技術、閾值比較技術、故障概率統(tǒng)計技術、綜合分析技術等對開關柜的局部放電檢測數(shù)據(jù)進行智能化分析8。通過多種分析結(jié)果綜合評判檢測對象的絕緣狀態(tài)，判斷絕緣故障，并利用輔助決策模型給出相應的輔助決策建議。 3.3.3TEV定位的判斷 利用同一放電源到不同探測器的時間差，用兩個探測器對局部放電點進行定位。首先在開關柜的橫向進行定位，當兩個傳感器同時觸發(fā)時，說明放電位置在兩個傳感器的中線上。同理，在開關柜的縱向進行定位，同樣確定一條中線，兩條中線的交點就是局部放電的具體位置。 3.4統(tǒng)計分析 該分析是以電力公司所有的配電設備為統(tǒng)計樣本，對各個變電站不同電壓等級開關柜一定時間段內(nèi)的整體運行情況進行概率分布計算，得到其典型統(tǒng)計參數(shù)，并結(jié)合假設一定的概率分布模型，計算與故障概率值對應的放電水平，即放電判斷閾值。統(tǒng)計分析首先需要開展廣泛的現(xiàn)場測試，以獲取足夠的統(tǒng)計樣本，根據(jù)電力公司的具體條件選擇合理的正常設備概率，據(jù)此可以大致判斷具體設備的絕緣狀態(tài)。 3.5綜合分析 對開關柜局部放電的數(shù)據(jù)進行分析，不能單一地以某一種分析技術來判斷設備是否存在故障，而應綜合各種分析技術，進行綜合判斷分析，對檢測的數(shù)據(jù)要進行收集、匯總、分析，再加以應用，并需遵循以下原則：基于任何檢測技術的數(shù)據(jù)都是有用的，基于任何檢測技術的數(shù)據(jù)都有其局限性，規(guī)律隱藏在長期、連續(xù)的測試數(shù)據(jù)當中，實施狀態(tài)檢修，既需要充分利用現(xiàn)有的規(guī)律，更需要對現(xiàn)有規(guī)律的持續(xù)完善和補充。 4系統(tǒng)應用 xx年我公司應用該系統(tǒng)對某配變站進行了常規(guī)局部放電檢測，并利用后臺管理軟件對數(shù)據(jù)進行了分析，同時采用局部放電定位儀進行定位，根據(jù)結(jié)果提供了初步的狀態(tài)檢修輔助決策建議。 在對某配電站進行局放檢測時，發(fā)現(xiàn)整個35kV開關柜室背景值較高，但很難判斷出站內(nèi)是否放電及其位置，使用該設備對站內(nèi)的所有開關柜設備普測一遍，發(fā)現(xiàn)35kVZS5開關柜的值更高，并且用超聲波耳機聲音監(jiān)測，其內(nèi)部放電聲音明顯，可聽見“噼、啪”聲，然后再將該站所有開關設備測試數(shù)據(jù)導入后臺管理軟件進行橫向分析，分析結(jié)果如圖3所示，發(fā)現(xiàn)該開關柜兩側(cè)的測試值逐步下降，綜合分析后，初步確定為該柜存在放電缺陷。 后經(jīng)采用局部放電定位儀進行定位，發(fā)現(xiàn)該柜子有明顯放電，建議檢修。檢修發(fā)現(xiàn)的確是該柜子穿板套管內(nèi)均壓環(huán)彈片因接觸不良產(chǎn)生放電，如圖4所示，可見放電痕跡明顯，取下彈片后，測試值明顯減小。 5結(jié)語 配電設備絕緣故障檢測定位與綜合管理系統(tǒng)創(chuàng)造性地將配電設備局部放電檢測、定位、存儲、管理與分析應用整合在一起，其有效應用有利于及時發(fā)現(xiàn)設備潛在的運行隱患，采取有效的防控措施，降低事故發(fā)生概率；有利于科學地進行檢修需求決策，將極大地保障配電設備的安全性與可靠性。通過該項目能根據(jù)配電設備的絕緣狀況制定合理的檢修策略，從而避免周期性停電檢修造成的經(jīng)濟損失，大大提高電力公司的經(jīng)濟效益和社會效益。 參考文獻 1田勇，田景林.610kV開關柜事故統(tǒng)計分析與改進意見J.東北電力技術，1996（8）：5?10，13. 2袁大陸.全國電力系統(tǒng)高壓開關設備10年運行狀況述評J.電力設備，2000（1）：29?34. 3宋杲，崔景春，袁大陸.xx年高壓開關設備運行統(tǒng)計分析J.電力設備，xx，7（2）：10?14. 4李端姣，鄭曉光，陳錦清.廣東電力系統(tǒng)高壓開關設備運行狀況分析J.廣東電力，xx，17（3）：32?34. 5馮義，劉鵬，涂明濤.10kV配電設備狀態(tài)監(jiān)測技術應用初探C/xx年全國輸變電設備狀態(tài)檢修技術交流研討會論文集，xx：38?44. 6裴斌斌，張麗，郭燦新，等.基于超聲的局放檢測系統(tǒng)J.電工技術，xx（11）：43?44. 7HongT，F(xiàn)angMTC，HilderD.PDclassificationbyamodularneuralworkBasedontaskdepositionJ.IEEETransactionsonDielectricsandE