一、開關柜局放檢測及需求分析
高壓開關柜運行中由于生產(chǎn)工藝缺陷、運輸安裝破損以及高溫高濕環(huán)境因素影響，絕緣介質(zhì)在長期高壓工作電場作用下會不斷劣化，產(chǎn)生局部放電的累積效應可能會擊穿絕緣，引發(fā)嚴重供電事故并給電網(wǎng)帶來巨大損失。開關柜的局放現(xiàn)象主要以電磁輻射、超聲波以及光、熱等形式釋放能量，通過檢測這些信號特征量來判定局放強度、頻次和位置，主流方法有脈沖電流法、暫態(tài)地電壓法、超聲波法和特高頻法，各方法優(yōu)缺點如表1所示。
表1 局放檢測方法及特點
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檢測方法 |
優(yōu)點 |
缺點 |
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脈沖電流法 |
脈沖信息量豐富；靈敏度高 |
抗電磁干擾能力差 |
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暫態(tài)地電壓法 |
靈敏度高；定位準確；對介質(zhì)內(nèi)部放電敏感 |
對介質(zhì)外部放電不敏感 |
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超聲波法 |
不受電磁干擾影響；對介質(zhì)外部放電敏感 |
對介質(zhì)內(nèi)部放電不敏感 |
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特高頻法 |
可故障定位；抗干擾能力強 |
安裝復雜，成本高 |
聯(lián)合暫態(tài)地電壓和超聲波分析法可多方面感知電氣設備內(nèi)、外部局放信號，且具有高靈敏度及高抗干擾特性，是檢測開關柜絕緣缺陷發(fā)生、發(fā)展和嚴重程度可行性較高的方案。目前行業(yè)內(nèi)利用TEV和AE傳感器進行局放檢測設備有手持式巡檢儀和局放在線監(jiān)測系統(tǒng)兩大類。
手持式巡檢儀結構設計緊湊，輕巧便攜，適用于常規(guī)巡檢，但受限于常規(guī)巡檢的定期性，因此可能會導致對局放信號的漏檢，從而錯過開關柜黃金檢修時機；局放在線監(jiān)測系統(tǒng)可對開關柜進行實時監(jiān)測，并能對絕緣狀態(tài)進行準確分析，但其只能用于所安裝的固定開關柜，缺乏靈活性，且成本較高。但目前現(xiàn)場中往往需要既具有便攜性高、成本低等特點，又具有針對重點開關柜進行持續(xù)監(jiān)測與綜合分析功能的系統(tǒng)。
我公司結合多年對高壓開關柜保護、局放檢測的實踐經(jīng)驗，依托華北電力大學強大的電力系統(tǒng)安全理論優(yōu)勢，開發(fā)出基于暫態(tài)對地電壓及超聲波的聯(lián)合檢測的局放重癥監(jiān)護系統(tǒng)。大大提升現(xiàn)有局放檢測系統(tǒng)的技術水平，暫態(tài)地電壓和超聲波檢測手段相互印證，具有高準確性、高靈敏度、高抗干擾性和功能強大等特點。系統(tǒng)兼有良好的便攜性和靈活性，彌補了局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的固有缺陷，解決了手持式可能出現(xiàn)漏檢情況，且擁有開關柜絕緣狀態(tài)的全天候重癥監(jiān)護能力。
1. 系統(tǒng)結構功能
STL-PDIC重癥監(jiān)護系統(tǒng)由傳感器、加固便攜高速采集系統(tǒng)和局放信號綜合分析和診斷軟件組成?？伸`活配置暫態(tài)對地電壓傳感器及超聲波傳感器，對局放信號四通道同步高速采集，具備實時記錄及多圖譜分析功能，通過人工智能分析系統(tǒng)進行模式準確識別，可實現(xiàn)對設備絕緣故障及時預警，既可對可疑開關柜進行全天候重癥監(jiān)護，亦可用于開關柜常規(guī)巡檢。
2. 技術特點及優(yōu)勢
Ø可覆蓋20kHz～1.5GHz超寬頻段的信號，具有同步四通道局放數(shù)據(jù)高速采集能力；
Ø系統(tǒng)組成集成度高，由傳感器及加固便攜工控計算機構成，滿足常規(guī)巡檢的便攜性需求；可實現(xiàn)對出現(xiàn)局放的開關柜進行全天候重癥監(jiān)護；亦可在常規(guī)巡檢中同時檢測多柜體局部放電情況，記錄實時放電波形，避免手持式使用中可能出現(xiàn)的漏檢情況，并可進行分級預警；
Ø通過波形分析對數(shù)據(jù)進行可視化處理，統(tǒng)計開關柜放電頻次及放電程度，幫助用戶輕松可靠確定局放情況；
Ø可對多臺開關柜局部放電數(shù)據(jù)進行綜合管理，應用數(shù)字濾波、頻譜分析和選頻測量等技術有效濾除干擾信號，具備PR、PRPD、PRPS、相關性等多種圖譜展示方式；
Ø具有局放狀況趨勢對比功能及深度學習功能的人工智能分析系統(tǒng)，在實際應用中可對局放模式準確識別，并準確判別局放發(fā)生位置和嚴重程度。
STL-PDIC重癥監(jiān)護系統(tǒng)可用于充氣式開關柜、空氣式開關柜以及箱式變電站等眾多場景。在實際中有如下應用模式：
Ø常規(guī)巡檢：可對多個開關柜巡檢，移動傳感器和檢測系統(tǒng)進行局放檢測及數(shù)據(jù)記錄；
Ø在線監(jiān)測：可同時對四臺開關柜進行長時間監(jiān)測，通過局放數(shù)據(jù)趨勢分析并判斷柜體絕緣狀態(tài)；
Ø重癥監(jiān)護：可對存在局放的開關柜同時安裝四套傳感器，進行長時間全天候連續(xù)重癥監(jiān)護，確定局放程度及發(fā)生位置。通過記錄不同位置放電量及監(jiān)測時間內(nèi)放電次數(shù)，確定放電程度，綜合分析開關柜絕緣狀態(tài)。
STL-PDIC重癥監(jiān)護系統(tǒng)功能強大、配置靈活，既可用于常規(guī)巡檢，又可進行長時間在線監(jiān)測，尤其適用于對可疑設備進行重癥監(jiān)護確定其絕緣狀態(tài)。
