基于特高頻技術(shù)的GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)_圖文

1、 信息系統(tǒng)工程 2011.7.2024SYS PRACTICE 系統(tǒng)實(shí)踐一、引言GIS 是電網(wǎng)運(yùn)行中的重要設(shè)備,是保證供電可靠性的基礎(chǔ)。它具有占地面積小、運(yùn)行可靠性高、維護(hù)方便等特點(diǎn),在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。然而統(tǒng)計(jì)資料表明,GIS 等電氣設(shè)備長期運(yùn)行時(shí)受溫度、雷擊、過電壓、自身發(fā)熱等作用,絕緣會逐步老化,導(dǎo)致局部放電像的出現(xiàn),并且會逐步擴(kuò)大從而導(dǎo)致設(shè)備絕緣擊穿,造成惡性事故。目前國內(nèi)GIS 設(shè)備的絕緣狀態(tài)主要通過定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)和檢修,檢測出設(shè)備內(nèi)部是否存在絕緣缺陷,防止發(fā)生絕緣事故。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,社會對供電可靠性的要求越來越高,電力系統(tǒng)也日益壯大,傳統(tǒng)的定期停電進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的做

2、法不僅不能滿足電網(wǎng)高可靠性的要求,在測試期間斷電會間接帶來許多經(jīng)濟(jì)損失,且不能真實(shí)反映設(shè)備在帶電運(yùn)行狀態(tài)下的絕緣狀態(tài),不易發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下絕緣缺陷。提出了一種基于特高頻技術(shù)的GIS 局部放電在線監(jiān)測方法,能在不停電狀態(tài)下及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況,減少停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失;能在運(yùn)行電壓下發(fā)現(xiàn)預(yù)防性試驗(yàn)無法發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷;可隨時(shí)對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行絕緣監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部局放隱患,并能準(zhǔn)確定位,使得GIS 的檢修工作能有計(jì)劃地進(jìn)行,縮短檢修時(shí)間和節(jié)省檢修費(fèi)用,從而提高GIS 運(yùn)行可靠性。二、系統(tǒng)構(gòu)成基于特高頻技術(shù)的GIS 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)中心專家軟件、現(xiàn)場信號采集處理單元、特高頻基于特高頻技術(shù)

3、的GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)常鐵軍王榮亮李春茂摘要:設(shè)計(jì)了一套基于特高頻技術(shù)的GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng),并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)構(gòu)成的每一部分及功能,現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果表明了該系統(tǒng)對局部放電監(jiān)測可行性和有效性。關(guān)鍵詞:特高頻;GIS;局部放電;在線監(jiān)測傳感器和工頻同步傳感器組成。每套系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)據(jù)中心,每個(gè)數(shù)據(jù)中心可控制多個(gè)現(xiàn)場信號處理單元,每個(gè)現(xiàn)場信號處理單元可采集16只特高頻傳感器和1只工頻同步傳感器。系統(tǒng)通過特高頻傳感器檢測GIS 內(nèi)部發(fā)生的局部放電信號;通過工頻感應(yīng)傳感器工頻同步信號,傳感器信號通過射頻電纜傳送到現(xiàn)場信號處理單元進(jìn)行數(shù)字化處理,為減少減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,現(xiàn)場信號處理單元就地處理和保存設(shè)

4、備部分在線監(jiān)測信息信號,局放數(shù)據(jù)經(jīng)路由器進(jìn)入數(shù)據(jù)中心后臺監(jiān)測單元,數(shù)據(jù)中心對局放數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化放電圖譜統(tǒng)計(jì)分析、智能告警,顯示局部放電位置、幅值和嚴(yán)重性,并通過web 網(wǎng)頁發(fā)布,便于遠(yuǎn)程查看、操作控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。2.1特高頻傳感器GIS 設(shè)備結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)同軸波導(dǎo),有利于特高頻圖1 GIS 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 信息系統(tǒng)工程 2011.7.2025SYS PRACTICE 系統(tǒng)實(shí)踐信號傳播較遠(yuǎn)距離,GIS 內(nèi)部局放產(chǎn)生的電磁波部分會通過盤式絕緣子的法蘭連接處泄漏出來,因此將特高頻傳感器安裝在盤式絕緣子處檢測可方便檢測GIS 箱體內(nèi)部的局部放電信號,并且在特高頻范圍內(nèi)(

5、500MHz -1500MHz 提取局部放電產(chǎn)生的電磁波信號,大大減少了外界特別是空氣中電暈放電(一般在400 MHz 一下干擾信號。設(shè)計(jì)的特高頻傳感器測量信號動態(tài)范圍大、靈敏度高,在量程范圍內(nèi)測量值準(zhǔn)確反應(yīng)局部放電量的變化?，F(xiàn)場運(yùn)行照片如圖2所示。2.2 工頻同步傳感器采用電磁感應(yīng)技術(shù)研制的工頻同步傳感器,用來產(chǎn)生局部放電檢測用工頻同步信號,克服了直接從二次設(shè)備取電帶來的安全隱患,使用方便,性能優(yōu)異。工頻同步傳感器安裝在GIS 的分相腔體的盤式絕緣子上。2.3 現(xiàn)場信號處理單元高速采集和數(shù)字化現(xiàn)場的特高頻傳感器和工頻同步傳感器的模擬信號,經(jīng)本地高速分析處理后,通過網(wǎng)絡(luò)接口,以TCP/IP 協(xié)

6、議的方式將局部放電數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心。同時(shí)通過網(wǎng)口接收數(shù)據(jù)中心的配置、管理等指令。室外GIS 站的環(huán)境一般比較惡劣,現(xiàn)場信號處理單元特別選用了防塵、防水、防震、恒溫、恒濕機(jī)柜, UPS 電源為選配件。三、技術(shù)特點(diǎn) 特高頻傳感器檢測信號帶寬寬、動態(tài)范圍大、靈敏度高。 采用工頻相位傳感器感應(yīng)提取工頻同步信號,消除了直接從二次設(shè)備取電帶來的安全隱患。 特高頻信號與工頻相位同步,自動實(shí)現(xiàn)噪聲剔除及局放脈沖信號的相位鑒別。 以圖形的方式顯示特高頻傳感器的安裝位置和工作狀態(tài) 連續(xù)在線監(jiān)測GIS 運(yùn)行,記錄GIS 局部放電的特高頻信號特征。 根據(jù)受測設(shè)備不同位置的信號強(qiáng)度,可以初步確定局部放電的位置。 采用

7、了高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)化,數(shù)據(jù)中心檢測局放信號迅速及時(shí)。四、現(xiàn)場應(yīng)用基于本文思想開發(fā)的特高頻GIS 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)在天津紅旗220KV 變電站進(jìn)行了現(xiàn)場安裝使用,在該變電站的220KV GIS 設(shè)備上安裝了8個(gè)特高頻局放圖2 UHF 特高頻傳感器現(xiàn)場安裝照片圖3 系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)行照片 信息系統(tǒng)工程 2011.7.2026SYS PRACTICE 系統(tǒng)實(shí)踐傳感器,1個(gè)工頻同步傳感器,安裝現(xiàn)場如圖3(a 、(b 、(c 、(d 所示?，F(xiàn)場信號采集單元輪流采集8個(gè)通道的工頻傳感器,每通道采集10分鐘,采集處理后通過以太網(wǎng)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器上。服務(wù)器分析軟件實(shí)時(shí)對上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,軟件

8、界面如圖1(e 、(f 、(g 、(h 所示。系統(tǒng)在現(xiàn)場已運(yùn)行2個(gè)多月,采集了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)分析結(jié)果圖(f (g 可以看出,設(shè)備A 相存在一定的局部放電現(xiàn)象,從而驗(yàn)證了基于特高頻技術(shù)的GIS 局部放電監(jiān)測系統(tǒng)的對局部放電監(jiān)測可行性和有效性。五、結(jié)束語針對GIS 等高壓電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)局放監(jiān)測的必要性和監(jiān)測設(shè)備的實(shí)用性,結(jié)合工程現(xiàn)場的特點(diǎn),提出了一種基于特高頻技術(shù)的GIS 局部放電在線監(jiān)測方法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了對GIS 局部放電的在線監(jiān)測?，F(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果表明,文章提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可以有效的檢測到局部放電現(xiàn)象,為局部放電的深入分析打下了基礎(chǔ),同時(shí)安裝方便,成本適中,工作穩(wěn)定,具有很強(qiáng)的推

9、廣價(jià)值。 H參考文獻(xiàn)1肖燕,郁惟鏞.GIS中局部放電在線監(jiān)測研究的現(xiàn)狀與展望J.高電壓技術(shù),2005,31(1.2郭志強(qiáng).GIS中局部放電故障的研究與識別D.上海交通大學(xué),2009,8.3黎大健,梁基重,步科偉,等.GIS中典型缺陷局部放電的超聲波檢測J.高壓電器,2009,01.4王天健.GIS局部放電檢測與故障診斷 D.北方交通大學(xué),2010.5徐敏驊,吳曉春,陸振華.GIS局部放電檢測與定位技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用J.華東電力,2009,7.(作者單位:常鐵軍,王榮亮,天津市電力公司高壓供電公司;李春茂,北京國電輝煌科技發(fā)展有限公司(上接19頁五、結(jié)論在本文介紹了一種基于全球定位系統(tǒng)(GPS和電子

10、地圖(GIS的車輛路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)模擬退火法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)的Dijkstra s 算法,模擬退火法在執(zhí)行時(shí)間上減少了19%。 H參考文獻(xiàn)1王慧玲.Web-GIS實(shí)時(shí)交通信息下旅游路徑規(guī)劃之研究D.臺灣,朝陽科技大學(xué)信息管理系,2008:21-22.2陳隆熙.一個(gè)解決TSP問題最佳解的穩(wěn)定方法以TA算法為例D. 臺灣:大葉大學(xué)工業(yè)工程研究所, 2002:17-19.表2算法執(zhí)行時(shí)間比較3Aarts, E. H. L., F. M. J. De Bont, E. H. A. Habers and P. J. M.Van Laarhoven, Statistical cooling: a ge

11、neral approach to combinatorial optimizationsJ.Philips Journal of Research, Vol. 4, pp. 193-226, 1985.4Lundy, M. and A. Mees,Convergence of an annealing algorithmJ, Mathematical Programming, Vol. 34, pp. 111,124, 1986.5Penna, T. J. P.,“Traveling salesman problem and Tsallis statisticsJ.Physical Review E, Vol. 51, pp. R1-R3, 1995.6Abbound, N., M. Sakawa and M. Inuiguchi.“School scheduling using threshold acceptingJ. Cybernetic and Systems, Vo