GIS局放 可研报告

1、可行性报告（XX专业）项目：1. GIS局放技术改造可行性研究报告2. XXXX技术改造可行性研究报告3. XXXX技术改造可行性研究报告 XXXXX2012年12月7日预算编号申报单位XXXXX计划完成时间201X年XX月项目名称：1.GIS局放在线监测装置技术改造技术改造必要性：GIS是电力系统的重要设备，是保证供电可靠性的基础，一旦发生故障必将引起局部以致全部地区停电，大型电力GIS的故障可能造成的经济损失巨大，甚至由于故障的突发性会因爆炸造成人员的伤亡。随着经济的发展，社会对供电可靠性的要求越来越高，而导致设备故障的主要原因是其绝缘性能的劣化。局部放电既是GIS绝缘劣化的征兆和表现形式

2、，又是绝缘进一步劣化的原因，由于绝缘击穿的后果经常比较严重，因而受到国内外的关注。显然，对GIS进行局部放电检测能够有效地发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展，提高GIS的可靠性。它还可以弥补耐压试验的不足，通过局部放电在线监测能发现GIS制造和安装的“清洁度"，能发现绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷、差错，并能确定故障位置，从而进行有效的处理，确保设备的安全运行。因此，开展GIS局部放电在线监测研究具有十分重要的现实意义。技术改造可行性：一般情况下，为了解GIS等设备的绝缘状况，保证高压电气设备在运行中保持良好的绝缘性能,会定期对高压设备做一系列的停电检修，最常见

3、的是做电气设备绝缘预防性试验,通过试验,掌握设备绝缘状况,及时发现绝缘内部隐藏的缺陷,并通过检修加以消除,严重者必须予以更换,以免设备在运行中发生绝缘击穿,造成停电或设备损坏等不可挽回的损失。但这些试验的缺点是，不能实时监测并且必须停电，对GIS进行局部放电在线检测能够有效地发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展，提高GIS的可靠性。GIS局部放电在线监测系统采用先进的软硬件模块化设计思路，硬件部分由内置式或外置式特高频(UHF)传感器、超声波传感器、数据集中器、监控后台、机械附件等组成，软件部分由高速数据采集系统，专家图谱指纹识别模块、数据库模块、人机交互界面、报告编辑打印

4、模块等部分组成，提供了GIS局放在线监测的全套解决方案。同时支持与第三方平台的完美对接，适用于110kV以上的变电站、电厂升压站等装有GIS、HGIS设备及封闭母线的发、供电企业，大型工矿企业等。该监测系统实时的采集各种监测数据，并能够通过IEC61850标准，实现与站内的在线监测后台实现数据通讯，通过综合数据通信网，还能与远方的状态监测主站系统通讯，实现远程监控和运行状态分析。系统能够在第一时间内发现GIS等高压电气设备内部潜伏性故障，根据综合监测数据的分析结果，估算出GIS的运行特性和寿命损失，为设备安全运行提供可靠依据。为实现真正意义上的无人值守，避免事故发生，减少维护费用，起到积极促进

5、的作用。审查意见：（是否同意立项；费用确认）项目经费预算 单位：万元科目金 额申请资助自 筹备 注（一）直接费用1.人员费（1）研究机构人员费（2）临时工工资2.设备及软件费（1）购置（2）试制3.业务费（1）材料费（2）资料费（3）外协测试试验及加工费（4）会议费（5）差旅费4.其他直接费用（二）间接费用1.现有仪器设备使用费2.直接管理费用3.其他间接费用（三）协作研究支出协作支出1合 计XXXX技术改造项目可行性研究报告一、前言1.项目名称： XXXX技术改造项目2.项目性质： 技术改造3.编制人： 4.项目负责部门： 5.项目负责人： 二、项目提出的背景及改造的必要性：1.项目提出的背

6、景：人们随着GIS在电力系统中的重要性的提高，为保证GIS长期可靠运行，对其绝缘诊断也愈来愈得到重视。作为判断GIS绝缘状况的有效手段，GIS中局部放电的检测技术也迅速发展起来。GIS局部放电在线监测装置可对GIS设备进行状态实施在线监控，能够有效地发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展，提高设备的可靠性，通过局部放电在线监测能发现GIS制造和安装的“清洁度"，能发现绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷、差错，并能确定故障位置，从而进行有效的处理，确保设备的安全运行。2.进行技术改造的必要性：局部放电对绝缘设备的破坏要经过长期、缓慢的发展过程才能显现。通常情况下局部放电是

7、不会造成绝缘体穿透性击穿的，但是却有可能使机电介质的局部发生损坏。对绝缘的破坏有两种情况：一是放电点对绝缘的直接轰击，造成局部绝缘破坏，逐步扩大，使绝缘击穿；二是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，电导增加后导致击穿。这些情况对于高压电气设备来讲是一种隐患。所以监测局部放电是必要及重要l 及时发现设备内部的局部放电隐患，保证系统安全，为设备状态检修提供依据。l 实现局部放电故障点定位l 实现对被检测设备局部放电历史趋势的观察l 放电模式识别及故障类型诊断3.调查研究的主要依据、过程及结论：依据国家电网公司变电设备在线监测系统技术导则要求，基于在线监测技术的发展水

8、平、在线监测系统应用效果以及变电设备重要程度，存在以下情况之一的宜配置： 存在潜伏性绝缘缺陷； 存在严重家族性绝缘缺陷； 运行时间超过 15 年； 运行位置特别重要。4.原系统的基本情况：XXXXX现有220KVGISX台，目前都没有安装在线装置。三、方案论证：GIS局部放电在线监测单元是公司依托多年的变电站在线监测相关产品开发经验，利用了传感器技术、高速数据采集技术、电磁抗干扰技术、数字信号处理技术等先进技术，其采用特高频(UHF)检测原理，具有内置式和外置式两种传感器可供选择。该设备具有灵敏度高、抗干扰能力强、定位准确、使用方便等特点，通过采用软硬结合的多重滤波等最新技术有效地解决了现场强

9、干扰环境下局部放电信号检测的灵敏度问题。该产品适用于110kV以上的变电站、电厂升压站等装有GIS、HGIS设备及封闭母线的发、供电企业，大型工矿企业等。l 采用各传感器直接数字化转换后再进行数字信号传输，可以实现分布式安装，然后将所有传感器数字化后的信号通过光纤传输到GIS附近的集控单元，由现场集控单元对传感器采集到的信号进一步压缩调理后通过光纤传输到后台。l 全新设计的超宽频传感器：传感器采用全密封多腔体屏蔽设计，具有极强的电磁兼容性和抗干扰能力，同时运用数字滤波、动态耙值、时域开窗等综合抗干扰技术，几乎能完全去除空间电磁干扰，实现强干扰环境下局部放电在线监测。保证测量数据的可靠性；l 通

10、过采用多路传感器监测整个变电站的GIS设备的局部放电情况，可以实现GIS全站范围内各处局部放电的在线检测。l 具有宽频带大动态范围的局部放电信号调理功能：模拟信号的输入带宽达到了800MHz，动态范围-85dBm-25dBm，实验室比较研究证明，检测的最小局部放电量小于10pc。l 强大的频谱分析和频点滤波，能实时反映干扰信号的频谱成分并可实施窄带滤波，在不损失真实局放信号的条件下，可降低背景噪声6090%；l 在线监测数据的自动采集软件，实时自动连续采集局部放电数据、监测报警显示，通过后台分析处理数据，显示提取的局部放电信号特征量，并在数据分析界面显示分析结果。若设备发生异常，则软件能自动报

11、警。l 系统软件界面友好、方便使用，能对监测数据进行大容量、长时间保留，有利于GIS设备的管理。四、项目规模和科研主要内容：1、检测原理局部放电测量的方法很多，都是根据局部放电过程中所发生的物理和化学效应，通过测量局部放电所产生的电荷交换、能量的损失、发射的电磁波、发出的声和光以及生成一些新的生成物等信息，来表征局 部放电的状态。这些信息总结起来有电信息和非电信息两大类，由此局部放电测量方法可以分为电测法和非电测法两大类，其具体主要可分为以下几种方法脉冲电流检测法它利用贴在GIS外壳上的电容电极耦合探测局部放电在导体芯上引起的电压变化。该方法原理是在产生一次局部放电时，试品Cx两端产生一个瞬时

12、电压变化u，此时若经过电Ck耦合到一检测阻抗Zd上，回路就会产生一脉冲电流I，将脉冲电流经检测阻抗产生的脉冲电压信息，予以检测、放大和显示等处理，就可以测定局部放电的一些基本参量（主要是放电量q）。主要优点是检测灵敏度较高、抗电磁干扰能力强、脉冲分辨率高等；缺点是测试频率较低、信息量少。该方法结构简单，便于实现。 但是在现场测试时，无法识别与多种噪声混杂在一起的局部放电信号，因此这种法的使用推广受到了很大限制特高频UHF检测原理GIS在发生局部放电时都会出现正负电荷中和的现象，并且伴随这一现象都会形成一个陡的电流脉冲向周围辐射电磁波。该方法主要是通过对GIS内部产生局部放电时所发射的超高频电磁

13、波进行接收，从而达到对局部放电的定位和检测。这种检测方法的主要优点是测量频率比较高、检测频率范围可以调节、抗电磁波干扰性能强、灵敏度较高等。超声波检测法GIS设备中发生局部放电时，器瞬间释放的能力将放电源周围的介质加热使其体积膨胀，此时的放电源如同一个声源，向外发出声波，由于放电时间很短，所发射的声波频谱很宽，可达到数MHz。通常采用超声波传感器采集GIS设备局放放电时发出的超声波信号；通过检测声信号的幅度、相位、频域图谱、时域图谱，以及与运行电压之间的关系；可以有效反映GIS设备绝缘缺陷的程度和位置，如自由颗粒缺陷、局部放电缺陷、悬浮电位和松动缺陷等。该方法可以同时适应在线和离线检测，且检测

14、结果相同；其缺点是不能进行定量判断，只能作为辅助测量。光学检测法光电倍增器可以监测到甚至一个光子的发射，但是由于射线被SE气体和玻璃强烈地吸收，因此有“死角”出现，该方法对于已知放电源位 置的监测比较有效，但不具备对故障的定位能力。并且由于GIS内壁光滑而引起 的反射带来的影响，造成灵敏度不高。通过对上面方法的比较，我们可以得出以下结论：在对GIS中产生的局部放电信号的监测方法中，UHF法是比较适用可行的方法，具体体现如下的优势： 抗干扰能力强：UHF法的检测频率范围为300MHz3000MHz(目前国内外GIS 局部放电的现场实测中频率不超过1700MHzt321)，可避开空气中电晕等低频段

15、的干扰，所测信号能全面反映绝缘系统GIS放电的本质特征。 灵敏度高：可检测到高达O508pC的放电量，这是其他监测方法所无法比拟的，且可用于运行中的设备。故障定位精度高：可高达±01m，且适用于各种类型的缺陷。GIS局放在线监测系统是基于特高频（UHF）法体外检测GIS内部局部放电的原理：特高频探头接收GIS内部由局部放电辐射出的特高频波段的电磁波。当GIS内部局部放电发生时，局部放电过程会产生宽频带的电磁暂态和电磁波。不同类型局部放电的电击穿过程不尽相同，从而产生不同幅值和陡度的脉冲电流，因此产生不同频率成分的电磁暂态和电磁波。例如：空气中电晕放电所产生的脉冲电流具有比较低的陡度，

16、能够产生比较低频率的电磁暂态，主要分布在200MHz以下；相比之下，SF6气体中局部放电所产生的脉冲电流具有比较高的陡度，所产生的电磁暂态的频率能够达到1GHz以上。2、局放定位原理UHF传感的局部放电定位基于以下两个原理：UHF信号传播过程中衰减比较快，离开放电源的距离不同，放电信号的幅值显著不同，因此，通过比较UHF放电信号的幅值可以进行放电的粗略定位。局部放电的UHF电磁脉冲具有ns时间量级的起始沿，采用多个UHF传感器同时测量，能够得到ns量级准确度的脉冲时差，基于此时差测量，可实现m量级准确度的放电源定位。3、结构特征系统主要由超高频天线传感器、现场局放数据采集处理单元、高频电缆或光

17、纤、后台工控机等组成。UHF传感器安装于母线的绝缘盆子，或出线间隔中的合适位置的绝缘盆子处，局部放电产生的超高频电磁波经超高频天线传感器接收后，通过现场局放数据采集处理单元实现信号调理放大，传输到后台工控机进行数据存储，然后与标准的放电模式库进行自动的类型识别、数据分析诊断，从而判断设备是否存在放电故障。4、通讯系统的实现通讯模板采取良好隔离，防止由于异常干扰电压损坏主机，有防止主机死机的良好措施，具备自启动功能及远方启动功能，并能对系统、软件和数据进行备份和恢复。5、 抗干扰性解决方案在局部放电的在线监测中，主要存在两个问题：一个是抗干扰的问题，另一个是数据的解释和绝缘故障模式识别问题。(一

18、)抗干扰问题 由于干扰的种类是多样的，表现出的特性也不同，找出一种有效的方法来抑制所有的干扰是很难的，因此需要针对不同的干扰源，采取不同的措施，综合运 用，达到抗干扰的目的。干扰信号主要通过2种途径进入检测系统：一是通过电磁耦合进入检测系统，因此检测系统应有很好的屏蔽，采用隔离或光电光纤系统传输监测信号也可抑制干扰；另外检测系统本身产生的噪声，它和局部放电信号混叠在一起，用上述方法不可能抑制这种干扰通道，而需采取其它措施。(二)数据的解释和绝缘故障模式识别实际应用中，人们不仅关注能否从局部放电信号中诊断出GIS综合绝缘状况，还希望能从中获取更为详细的信息，例如绝缘劣化原因、故障类型、严重程度以

19、及故障点位置等等。因此必须识别出各种放电类型的特点，估算出放电强度，并进行局部放电点定位。如何从检测到的PD信号中判断局部放电类型以及GIS的绝 缘状况是在线监测技术的难点之一。这方面国内外己经做了大量的研究工作，但 是仍然没有很好的解决这个问题。6、监控系统的实现GIS局部放电在线监测系统后台采用统一的界面和后台中文管理软件，共用一台监控主机，可实现真正意义上的用户配置。每个标准监测系统自成一个在线监测子系统，可以独立运行。系统采用满足监测数据传输所需要的、标准的、可靠的以太网络总线结构。系统支持省调主站要求的通讯规约及接口，支持IEC61850标准及规约，可无条件开放接口及协议文本，必要时能进行转换，便于系统的扩展和兼容；在统一的平台接入前，能通过内部局域网实现数据上传。后台系统配置完整的、安全的、可靠的操作系统、应用软件和数据库软件，数据库中能存放即时数据和10年以上的历史数据。在上位机安装有监控工作站软件系统，具有收集数据和对监测设备故障诊断的功能。软件系统的功能主要有：l 多种分析模式可选；l 三维趋势图、放电幅值-相位散点图、放电次数-相位谱图、放电次数-幅值谱图以及PRPD谱图分析；l 放电故障发