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工藝缺陷、運輸安裝破損以及高溫高濕環境因素影響，絕緣介質在長期高壓工作電場作用下會不斷劣化，產生局部放電的累積效應可能會擊穿絕緣，引發嚴重供電事故并給電網帶來巨大損失。開關柜的局放現象主要以電磁輻射、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、暫態地電壓法、超聲波法和特高頻法，各方法優缺點如表1所示。
表1 局放檢測方法及特點
|
檢測方法 |
優點 |
缺點 |
|
脈沖電流法 |
脈沖信息量豐富；靈敏度高 |
抗電磁干擾能力差 |
|
暫態地電壓法 |
靈敏度高；定位準確；對介質內部放電敏感 |
對介質外部放電不敏感 |
|
超聲波法 |
不受電磁干擾影響；對介質外部放電敏感 |
對介質內部放電不敏感 |
|
特高頻法 |
可故障定位；抗干擾能力強 |
安裝復雜，成本高 |
聯合暫態地電壓和超聲波分析法可多方面感知電氣設備內、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生、發展和嚴重程度可行性較高的方案。目前行業內利用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測系統兩大類。
手持式巡檢儀結構設計緊湊，輕巧便攜，適用于常規巡檢，但受限于常規巡檢的定期性，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；局放在線監測系統可對開關柜進行實時監測，并能對絕緣狀態進行準確分析，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監測與綜合分析功能的系統。
我公司結合多年對高壓開關柜保護、局放檢測的實踐經驗，依托華北電力大學強大的電力系統安全理論優勢，開發出基于暫態對地電壓及超聲波的聯合檢測的局放重癥監護系統。大大提升現有局放檢測系統的技術水平，暫態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。系統兼有良好的便攜性和靈活性，彌補了局放在線監測系統的固有缺陷，解決了手持式可能出現漏檢情況，且擁有開關柜絕緣狀態的全天候重癥監護能力。
1. 系統結構功能
STL-PDIC重癥監護系統由傳感器、加固便攜高速采集系統和局放信號綜合分析和診斷軟件組成。可靈活配置暫態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進行模式準確識別，可實現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護，亦可用于開關柜常規巡檢。
2. 技術特點及優勢
Ø可覆蓋20kHz～1.5GHz超寬頻段的信號，具有同步四通道局放數據高速采集能力；
Ø系統組成集成度高，由傳感器及加固便攜工控計算機構成，滿足常規巡檢的便攜性需求；可實現對出現局放的開關柜進行全天候重癥監護；亦可在常規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的漏檢情況，并可進行分級預警；
Ø通過波形分析對數據進行可視化處理，統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據進行綜合管理，應用數字濾波、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，在實際應用中可對局放模式準確識別，并準確判別局放發生位置和嚴重程度。
STL-PDIC重癥監護系統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常規巡檢：可對多個開關柜巡檢，移動傳感器和檢測系統進行局放檢測及數據記錄；
Ø在線監測：可同時對四臺開關柜進行長時間監測，通過局放數據趨勢分析并判斷柜體絕緣狀態；
Ø重癥監護：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重癥監護，確定局放程度及發生位置。通過記錄不同位置放電量及監測時間內放電次數，確定放電程度，綜合分析開關柜絕緣狀態。
STL-PDIC重癥監護系統功能強大、配置靈活，既可用于常規巡檢，又可進行長時間在線監測，尤其適用于對可疑設備進行重癥監護確定其絕緣狀態。
