一種高壓室開(kāi)關(guān)柜局放探測(cè)及定位系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)

一種高壓室開(kāi)關(guān)柜局放探測(cè)及定位系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)摘要：本文通過(guò)對(duì)目前配網(wǎng)不停電作業(yè)方式的現(xiàn)狀分析，實(shí)現(xiàn)不停電狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)暫態(tài)地電壓、超聲波、非接觸等技術(shù)手段，評(píng)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(kāi)關(guān)柜；帶電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；非接觸式0引言高壓開(kāi)關(guān)柜在長(zhǎng)期運(yùn)行和裝配過(guò)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(huì)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(kāi)關(guān)柜故障，甚至停運(yùn)，對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響。高壓開(kāi)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(kāi)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(gè)變電站。電氣設(shè)備在長(zhǎng)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(guó)電力系統(tǒng)6-10kV開(kāi)關(guān)柜事故統(tǒng)計(jì)，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(lái)電力系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜燒損及爆炸事故時(shí)有發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到現(xiàn)場(chǎng)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(cè)發(fā)展現(xiàn)狀:目前局部放電的檢測(cè)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(guò)天線傳感器接收局部放電過(guò)程中輻射的UHF電磁波，從而實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)。超聲波法通過(guò)接收局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的檢測(cè)。TEV法是通過(guò)容性傳感器探頭測(cè)量局部放電過(guò)程中設(shè)備表面的暫態(tài)對(duì)地電壓脈沖，找出順勢(shì)脈沖路徑的方向，從而實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)定位。上述局部放電檢測(cè)方法在GIS、發(fā)電機(jī)、電纜以及絕緣子的局部放電檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，但對(duì)于開(kāi)關(guān)柜局部放電的檢測(cè)來(lái)說(shuō)，目前的分析還相對(duì)較少，尚沒(méi)有確立一種有效的局部放電檢測(cè)手段。在高壓開(kāi)關(guān)柜的故障診斷與狀態(tài)評(píng)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(chǎng)試驗(yàn)的方式進(jìn)行，且由于高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)故障檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的周期較長(zhǎng)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)在兩次實(shí)驗(yàn)之間發(fā)生的缺陷。因此，尚不存在實(shí)用、可供參考的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)診斷技術(shù)與故障預(yù)警系統(tǒng)。1.2高壓開(kāi)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(chǎng)強(qiáng)度往往是不相等的，當(dāng)局部區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到該區(qū)域的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)放電，但放電并沒(méi)有貫穿施加電壓的兩導(dǎo)體之間，即整個(gè)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(huì)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(zhǎng)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(duì)絕緣設(shè)備的破壞是一個(gè)緩慢的發(fā)展過(guò)程，對(duì)于高壓電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)是一種隱患。國(guó)網(wǎng)社旗縣公司電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)柜數(shù)目眾多，長(zhǎng)期工作在高溫、高壓、潮濕等惡劣環(huán)境下的開(kāi)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(cè)人員數(shù)量少等特點(diǎn)。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(cè)方式由人工采用手持式測(cè)試儀器，對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行超聲波和地電波進(jìn)行檢測(cè)，記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)后，分析得出結(jié)果。2）原有檢測(cè)缺陷方式在站點(diǎn)較多，且每個(gè)站點(diǎn)內(nèi)開(kāi)關(guān)柜數(shù)量較多的情況下，人工檢測(cè)效率比較低，檢測(cè)數(shù)據(jù)量龐大，整理不便，需要花費(fèi)的人力和時(shí)間都比較大，并且人工檢測(cè)需要專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，需要花費(fèi)大量的時(shí)間。2研究?jī)?nèi)容為了適應(yīng)開(kāi)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(shí)現(xiàn)不停電狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)暫態(tài)地電壓、超聲波、非接觸等技術(shù)手段，評(píng)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(xiàng)目結(jié)合國(guó)網(wǎng)公司“新基建”等公司重點(diǎn)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(shí)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(wèn)題的宗旨，提出了基于空間電磁波探測(cè)的高壓開(kāi)關(guān)柜多傳感器檢測(cè)技術(shù)發(fā)展方向，結(jié)合智能運(yùn)檢新技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用“云大物移智”技術(shù)，設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中低壓線路關(guān)鍵點(diǎn)防外力破壞智能管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、故障定位非接觸。本課題主要開(kāi)展高壓開(kāi)關(guān)柜帶電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及GIS設(shè)備內(nèi)部故障檢測(cè)技術(shù)分析，擬綜合利用暫態(tài)地電位檢測(cè)技術(shù)（TEV）、超聲波檢測(cè)技術(shù)、溫濕度檢測(cè)技術(shù)等制定高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控方案，實(shí)現(xiàn)帶電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)估。同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間在線監(jiān)測(cè)的方式，積累大量關(guān)于高壓開(kāi)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(kāi)關(guān)柜的實(shí)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(kāi)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(shí)刻為運(yùn)維部門(mén)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(jì)劃。1)典型的高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電模型研究可用于高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電多方法聯(lián)合檢測(cè)平臺(tái)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(gè)成本低、能耗低、可靠性高、安全性高的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)對(duì)于本系統(tǒng)的研發(fā)具有畫(huà)龍點(diǎn)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(cè)系統(tǒng)。2）特高頻（UHF）技術(shù)傳感器設(shè)計(jì)：特高頻傳感器選用非接觸式全向電磁波空間定位檢測(cè)技術(shù)，可無(wú)需接觸設(shè)備360度無(wú)線監(jiān)測(cè)設(shè)備局放,無(wú)監(jiān)測(cè)死角，一臺(tái)傳感器可監(jiān)測(cè)半徑20米范圍；采用全向傳感器檢測(cè)開(kāi)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(hào)。裝置無(wú)需接觸設(shè)備，安裝在高壓室墻壁、無(wú)需停電，可根據(jù)實(shí)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(duì)噪聲、超聲驅(qū)鼠器、工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)、高頻電磁波、通信信號(hào)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(jì)開(kāi)關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)裝置和開(kāi)關(guān)柜局放智能傳感器綜合使用的情況下可以對(duì)該高壓室進(jìn)行局放判斷及定位，通過(guò)采用特高頻原理的高壓室設(shè)備局放監(jiān)測(cè)裝置來(lái)判斷站內(nèi)是否存在局放異?，F(xiàn)場(chǎng)及放電類型，放電特征，再通過(guò)開(kāi)關(guān)柜局放智能傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)情況判斷出具體放電的開(kāi)關(guān)柜位置，從而提高巡檢效率及準(zhǔn)確性。3創(chuàng)新點(diǎn)1）提出非接觸式全向電磁波空間定位傳感器檢測(cè)技術(shù)，無(wú)需接觸設(shè)備360度無(wú)線監(jiān)測(cè)設(shè)備局放,無(wú)監(jiān)測(cè)死角，一臺(tái)傳感器可監(jiān)測(cè)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(duì)噪聲、驅(qū)鼠器超聲、工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)、高頻電磁波、通信信號(hào)干擾、溫濕度、灰塵環(huán)境適應(yīng)能力超強(qiáng)。4結(jié)語(yǔ)通過(guò)本文的研究，得出結(jié)論：該技術(shù)分析結(jié)論可實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及分析，提升管理效率；能減少因?yàn)殚L(zhǎng)周期巡檢帶來(lái)的事故隱患，保障設(shè)備運(yùn)行安全。擴(kuò)展后可自動(dòng)識(shí)別開(kāi)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(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)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-