一、概述
1.背景介紹
高壓開(kāi)關(guān)柜在配電網(wǎng)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其安全運(yùn)行對(duì)供電可靠性起著舉足輕重的作用。開(kāi)關(guān)柜在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行中，受到生產(chǎn)工藝、安裝手段以及電、熱、機(jī)械和環(huán)境因素影響，其絕緣介質(zhì)會(huì)不斷劣化。通過(guò)檢測(cè)局部放電可發(fā)現(xiàn)設(shè)備微小的缺陷，以及分析運(yùn)行中介質(zhì)絕緣劣化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜存在隱患的及時(shí)預(yù)警，避免供電事故和電網(wǎng)大面積停電帶來(lái)的巨大損失。
我公司結(jié)合多年來(lái)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜保護(hù)、檢測(cè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，依托華北電力大學(xué)強(qiáng)大的電力系統(tǒng)安全理論優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了高抗干擾性、檢測(cè)全面、定位準(zhǔn)確的STL-PDM開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2.局部放電在線監(jiān)測(cè)的重要性
局部放電是引起電介質(zhì)絕緣老化的重要原因之一。據(jù)中國(guó)電力科學(xué)院對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜故障統(tǒng)計(jì)，絕緣故障與載流故障約占開(kāi)關(guān)柜總故障的近四成幾率。通過(guò)測(cè)定開(kāi)關(guān)柜局部放電強(qiáng)度和頻次，可判斷絕緣材料存在的局部缺陷和當(dāng)前的運(yùn)行狀況，局部放電的測(cè)量是評(píng)估設(shè)備狀況和發(fā)展趨勢(shì)的有效方法。
發(fā)達(dá)國(guó)家局部放電檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了三、四十年，我國(guó)局部放電檢測(cè)技術(shù)起步較晚，但是發(fā)展較快，目前正處于開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的實(shí)用化及常態(tài)化階段。
二、STL-PDM開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1.系統(tǒng)介紹
STL-PDM開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是斯德?tīng)栯姎忾L(zhǎng)期關(guān)注并致力于高壓開(kāi)關(guān)柜的安全監(jiān)測(cè)、預(yù)警、保護(hù)方面的研究，不斷經(jīng)過(guò)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的局部放電、電弧光等方面研究和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)積累，并依托華北電力大學(xué)強(qiáng)大理論優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合開(kāi)發(fā)的開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
本系統(tǒng)是運(yùn)用新型傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和放電識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)的新型高性能、數(shù)字化局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有對(duì)尖角毛刺、自由金屬顆粒群、懸浮放電、絕緣件內(nèi)部裂紋、絕緣件表面放電等多種放電現(xiàn)象的智能診斷判別能力，并可以對(duì)發(fā)生局部放電的開(kāi)關(guān)柜準(zhǔn)確定位。
監(jiān)測(cè)終端實(shí)時(shí)采集、分析和處理由傳感器檢測(cè)到的信息，并將初步處理后的信息上傳給服務(wù)器。服務(wù)器接收、存儲(chǔ)、處理和綜合分析局放數(shù)據(jù)。依據(jù)多種放電模型專家數(shù)據(jù)庫(kù)，將接收到的數(shù)據(jù)與專家數(shù)據(jù)庫(kù)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向和縱向?qū)Ρ?，得到開(kāi)關(guān)柜局部放電強(qiáng)弱及變化趨勢(shì)等信息，并形成二維曲線圖表和三維立體圖形供運(yùn)行維護(hù)人員查看。一旦開(kāi)關(guān)柜發(fā)生局部放電，系統(tǒng)可及時(shí)預(yù)警提示放電發(fā)生強(qiáng)度、位置和時(shí)間等信息，并在在專家數(shù)據(jù)庫(kù)中留存，作為局部放電趨勢(shì)發(fā)展的判斷依據(jù)。
系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，不僅可以在聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)上查詢和管理開(kāi)關(guān)柜的放電數(shù)據(jù)。還可選配Web服務(wù)器及信息發(fā)布功能，支持手機(jī)和平板電腦在線查詢報(bào)警信息，方便運(yùn)維人員及時(shí)掌握開(kāi)關(guān)柜局部放電趨勢(shì)，并實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的智慧運(yùn)維和狀態(tài)檢修。
2.系統(tǒng)組成
STL-PDM開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由高性能傳感器、局部放電監(jiān)測(cè)終端、局部放電綜合分析服務(wù)器組成。
高性能傳感器：暫態(tài)對(duì)地電壓傳感器（TEV傳感器）、超聲波傳感器（AE傳感器）。
監(jiān)測(cè)終端：采集傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并做初步分析和處理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至局部放電綜合分析服務(wù)器。
綜合分析服務(wù)器：實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端上傳的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)和監(jiān)測(cè)顯示，并通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和信號(hào)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行放電狀態(tài)評(píng)估、放電程度多級(jí)預(yù)警，以及設(shè)備統(tǒng)一管理和局放告警信息發(fā)布等功能。
3.技術(shù)特點(diǎn)
（1）超寬頻段的信號(hào)捕獲能力，可以覆蓋從20kHz～1.5GHz的超寬頻帶。
（2）運(yùn)用多種分析算法和準(zhǔn)確的局放檢測(cè)技術(shù)，確切地判斷局放活動(dòng)狀態(tài)，及區(qū)分現(xiàn)場(chǎng)干擾。
（3）專業(yè)的局部放電分析，針對(duì)局部放電信號(hào)特性可運(yùn)用脈沖序列分析（PSA）、頻域譜分析（FDS）、小波分析（WA）、時(shí)頻圖（TF map）等不同的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，幫助您獲得真實(shí)有效的局部放電信息。局部放電模式識(shí)別算法以局部放電相位譜圖（PRPD）為基礎(chǔ)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分布（MSD），可以對(duì)內(nèi)部放電、電暈放電、懸浮電位放電等較為典型的放電類型做出分類識(shí)別。
（4）準(zhǔn)確的故障定位：能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)生局部放電的開(kāi)關(guān)柜準(zhǔn)確定位。
（5）全數(shù)字化設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的電磁兼容性和抗干擾能力，保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
（6）多樣化的故障報(bào)警模式，當(dāng)局部放電量超標(biāo)時(shí)，及時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)主動(dòng)向上一級(jí)管理設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)分析出放電信息，并以二維和三維模式顯示。
（7）設(shè)備管理方便，站內(nèi)數(shù)臺(tái)監(jiān)測(cè)終端可獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)分別記錄，可以就地顯示，也可以上傳到服務(wù)器顯示。
（8）客戶可以根據(jù)需要選配Web發(fā)布功能，可在數(shù)據(jù)采集終端、PC機(jī)和智能手機(jī)等平臺(tái)上通過(guò)專用客戶端軟件或?yàn)g覽器隨時(shí)、隨地查看開(kāi)關(guān)柜放電波形、放電圖譜分析、放電報(bào)警等信息。
4.系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
（1）具有同步采樣技術(shù)，多達(dá)256臺(tái)開(kāi)關(guān)柜可以在同一時(shí)刻進(jìn)行局部放電信號(hào)采集，橫向比較各個(gè)設(shè)備的健康狀況，可實(shí)現(xiàn)發(fā)生局部放電的開(kāi)關(guān)柜定位；
（2）傳感器采用非侵入式安裝，無(wú)需停電安裝，工程量小，不影響開(kāi)關(guān)柜本身絕緣性能；
（3）為開(kāi)關(guān)柜提供不間斷的實(shí)時(shí)絕緣狀況檢測(cè)，絕緣損壞可以被早期發(fā)現(xiàn)、及時(shí)干預(yù)，以防止破壞性放電導(dǎo)致絕緣劣化加劇；
（4）預(yù)診斷告警，防止故障性災(zāi)難的發(fā)生，降低或避免損失；
（5）設(shè)備和系統(tǒng)使用壽命增加，可用率提高；
（6）降低維護(hù)成本，降低故障率，減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間；
（7）軟件功能強(qiáng)大，支持PC、手機(jī)和平板電腦等進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和管理。
