基于特高频技术的GIS局部放电在线监测系统_图文

1、 信息系统工程 2011.7.2024SYS PRACTICE 系统实践一、引言GIS 是电网运行中的重要设备,是保证供电可靠性的基础。它具有占地面积小、运行可靠性高、维护方便等特点,在国内外得到了广泛的应用。然而统计资料表明,GIS 等电气设备长期运行时受温度、雷击、过电压、自身发热等作用,绝缘会逐步老化,导致局部放电像的出现,并且会逐步扩大从而导致设备绝缘击穿,造成恶性事故。目前国内GIS 设备的绝缘状态主要通过定期进行预防性试验和检修,检测出设备内部是否存在绝缘缺陷,防止发生绝缘事故。随着国民经济的发展,社会对供电可靠性的要求越来越高,电力系统也日益壮大,传统的定期停电进行预防性试验的做

2、法不仅不能满足电网高可靠性的要求,在测试期间断电会间接带来许多经济损失,且不能真实反映设备在带电运行状态下的绝缘状态,不易发现设备在运行状态下绝缘缺陷。提出了一种基于特高频技术的GIS 局部放电在线监测方法,能在不停电状态下及时了解设备运行状况,减少停电带来的经济损失;能在运行电压下发现预防性试验无法发现的绝缘缺陷;可随时对运行设备进行绝缘监测,发现设备内部局放隐患,并能准确定位,使得GIS 的检修工作能有计划地进行,缩短检修时间和节省检修费用,从而提高GIS 运行可靠性。二、系统构成基于特高频技术的GIS 局部放电在线监测系统主要由数据中心专家软件、现场信号采集处理单元、特高频基于特高频技术

3、的GIS局部放电在线监测系统常铁军王荣亮李春茂摘要:设计了一套基于特高频技术的GIS局部放电在线监测系统,并详细介绍了系统构成的每一部分及功能,现场运行结果表明了该系统对局部放电监测可行性和有效性。关键词:特高频;GIS;局部放电;在线监测传感器和工频同步传感器组成。每套系统包含一个数据中心,每个数据中心可控制多个现场信号处理单元,每个现场信号处理单元可采集16只特高频传感器和1只工频同步传感器。系统通过特高频传感器检测GIS 内部发生的局部放电信号;通过工频感应传感器工频同步信号,传感器信号通过射频电缆传送到现场信号处理单元进行数字化处理,为减少减少网络负载,现场信号处理单元就地处理和保存设

4、备部分在线监测信息信号,局放数据经路由器进入数据中心后台监测单元,数据中心对局放数据进行可视化放电图谱统计分析、智能告警,显示局部放电位置、幅值和严重性,并通过web 网页发布,便于远程查看、操作控制。系统结构示意图如图1所示。2.1特高频传感器GIS 设备结构相当于一个同轴波导,有利于特高频图1 GIS 局部放电在线监测系统结构示意图 信息系统工程 2011.7.2025SYS PRACTICE 系统实践信号传播较远距离,GIS 内部局放产生的电磁波部分会通过盘式绝缘子的法兰连接处泄漏出来,因此将特高频传感器安装在盘式绝缘子处检测可方便检测GIS 箱体内部的局部放电信号,并且在特高频范围内(

5、500MHz -1500MHz 提取局部放电产生的电磁波信号,大大减少了外界特别是空气中电晕放电(一般在400 MHz 一下干扰信号。设计的特高频传感器测量信号动态范围大、灵敏度高,在量程范围内测量值准确反应局部放电量的变化。现场运行照片如图2所示。2.2 工频同步传感器采用电磁感应技术研制的工频同步传感器,用来产生局部放电检测用工频同步信号,克服了直接从二次设备取电带来的安全隐患,使用方便,性能优异。工频同步传感器安装在GIS 的分相腔体的盘式绝缘子上。2.3 现场信号处理单元高速采集和数字化现场的特高频传感器和工频同步传感器的模拟信号,经本地高速分析处理后,通过网络接口,以TCP/IP 协

6、议的方式将局部放电数据传送到数据中心。同时通过网口接收数据中心的配置、管理等指令。室外GIS 站的环境一般比较恶劣,现场信号处理单元特别选用了防尘、防水、防震、恒温、恒湿机柜, UPS 电源为选配件。三、技术特点 特高频传感器检测信号带宽宽、动态范围大、灵敏度高。 采用工频相位传感器感应提取工频同步信号,消除了直接从二次设备取电带来的安全隐患。 特高频信号与工频相位同步,自动实现噪声剔除及局放脉冲信号的相位鉴别。 以图形的方式显示特高频传感器的安装位置和工作状态 连续在线监测GIS 运行,记录GIS 局部放电的特高频信号特征。 根据受测设备不同位置的信号强度,可以初步确定局部放电的位置。 采用

7、了高速数据处理技术、网络传输优化,数据中心检测局放信号迅速及时。四、现场应用基于本文思想开发的特高频GIS 局部放电在线监测系统在天津红旗220KV 变电站进行了现场安装使用,在该变电站的220KV GIS 设备上安装了8个特高频局放图2 UHF 特高频传感器现场安装照片图3 系统现场运行照片 信息系统工程 2011.7.2026SYS PRACTICE 系统实践传感器,1个工频同步传感器,安装现场如图3(a 、(b 、(c 、(d 所示。现场信号采集单元轮流采集8个通道的工频传感器,每通道采集10分钟,采集处理后通过以太网上传到监控中心服务器上。服务器分析软件实时对上传数据进行分析处理,软件

8、界面如图1(e 、(f 、(g 、(h 所示。系统在现场已运行2个多月,采集了大量的监测数据,从数据分析结果图(f (g 可以看出,设备A 相存在一定的局部放电现象,从而验证了基于特高频技术的GIS 局部放电监测系统的对局部放电监测可行性和有效性。五、结束语针对GIS 等高压电气设备运行时局放监测的必要性和监测设备的实用性,结合工程现场的特点,提出了一种基于特高频技术的GIS 局部放电在线监测方法和系统设计方案,实现了对GIS 局部放电的在线监测。现场运行结果表明,文章提出的系统设计方案可以有效的检测到局部放电现象,为局部放电的深入分析打下了基础,同时安装方便,成本适中,工作稳定,具有很强的推

9、广价值。 H参考文献1肖燕,郁惟镛.GIS中局部放电在线监测研究的现状与展望J.高电压技术,2005,31(1.2郭志强.GIS中局部放电故障的研究与识别D.上海交通大学,2009,8.3黎大健,梁基重,步科伟,等.GIS中典型缺陷局部放电的超声波检测J.高压电器,2009,01.4王天健.GIS局部放电检测与故障诊断 D.北方交通大学,2010.5徐敏骅,吴晓春,陆振华.GIS局部放电检测与定位技术的现场应用J.华东电力,2009,7.(作者单位:常铁军,王荣亮,天津市电力公司高压供电公司;李春茂,北京国电辉煌科技发展有限公司(上接19页五、结论在本文介绍了一种基于全球定位系统(GPS和电子

10、地图(GIS的车辆路径诱导系统模拟退火法。实验结果表明,相比传统的Dijkstra s 算法,模拟退火法在执行时间上减少了19%。 H参考文献1王慧玲.Web-GIS实时交通信息下旅游路径规划之研究D.台湾,朝阳科技大学信息管理系,2008:21-22.2陈隆熙.一个解决TSP问题最佳解的稳定方法以TA算法为例D. 台湾:大叶大学工业工程研究所, 2002:17-19.表2算法执行时间比较3Aarts, E. H. L., F. M. J. De Bont, E. H. A. Habers and P. J. M.Van Laarhoven, Statistical cooling: a ge

11、neral approach to combinatorial optimizationsJ.Philips Journal of Research, Vol. 4, pp. 193-226, 1985.4Lundy, M. and A. Mees,Convergence of an annealing algorithmJ, Mathematical Programming, Vol. 34, pp. 111,124, 1986.5Penna, T. J. P.,“Traveling salesman problem and Tsallis statisticsJ.Physical Review E, Vol. 51, pp. R1-R3, 1995.6Abbound, N., M. Sakawa and M. Inuiguchi.“School scheduling using threshold acceptingJ. Cybernetic and Systems, Vo