gis可靠性统计在电气故障特征提取中的应用

gis可靠性统计在电气故障特征提取中的应用

0gis局放在线监测技术现状近年来，gis在电网的打开和制造中得到了迅速发展。20世纪80年代，中国首次投资了gis。目前，gis使用寿命达到30年，这是一段尚未发生的时期。最近,国内GIS事故发生不断,根据CIGRE23.10工作组的国际调查报告,GIS故障中约60%左右是绝缘故障引起的。局部放电作为GIS绝缘劣化的前兆和主要原因,已被国内外学者广泛研究。目前,国内和国际上GIS的局部放电在线监测技术正在蓬勃发展,并取得了一定的成绩,GIS的局部放电在线监测方法大致可以分为两大类型:电测法和非电测法,各种测试方法性能对比见表1。对于GIS中局放的各种检测方法,CIGRE得出的普遍结论是:(1)声学检测法、常规电测法和UHF法都有良好的灵敏度;(2)声学和UHF法可对局放源进行定位,而常规电测法不可以;(3)常规电测法需要一个外部耦合电容,不能用于运行中的GIS。目前声学检测法适宜于现场检测,而UHF法可用于局放的连续在线监测,化学和光学检测法的灵敏度较低,一般不用于在线检测。综上所述,站内GIS局部放电在线监测一般采用超高频法。1高压法的局部放电校正方法及食谱1.1外置式局放传感器超高频传感器分为内置式和外置式局放传感器,内置式传感器直接安装在GIS本体上,外置式局放传感器安装在GIS的盆式绝缘子中(要求GIS盆式绝缘子不能为全金属封闭,如果是全金属封闭的盆式绝缘子,无法使用外置式局放传感器)。UHF传感器在GIS上的布置见图1。以珠海220kV琴韵站使用的韩国某公司生产的传感器为例,研究内置式传感器和外置式传感器的优缺点对比。外置式传感器和内置式传感器的区别见表2。优点是内置传感器的灵敏度比外置式的传感器灵敏度高,在同样的测量要求中,这样安装内置式传感器的数量可以少一些,节约成本,同时传感器安装在GIS内部,不易老化,从另外一个方面也提高了使用寿命。1.2传感器的安装此处以珠海琴韵智能变电站的建设为例,探讨和研究GIS局部放电内置式传感器的安装,传感器布置原则:GIS超高频传感器的布置要求能够覆盖整个GIS的所有部位,根据IEC60270—2000的规定,在发生5pC的局放的时候,传感器能够监测到5pC的放电信号。1.2.1局放装置测量工况传感器布置步骤见图2。经韩国PSD公司针对大部分GIS结构试验测定,各类设备参考衰减率见图3。传感器Margin计算说明见图4。图4解释为例如内置型传感器在检测到5pC放电时,传感器输出功率为-21dBm,传感器输出电缆衰减损失一般在3dBm左右,局放检测装置系统最小能检测到-60dBm,这样这个传感器能够探测到的空间为60-3-21=36dB。图4中的测量点之间损失为24dB,说明传感器能够测量点,同时还能测量到更远的地方的5pC的信号。1.2.2传感器局放抗辩对于内置型传感器,能够检测到5pC的信号,最大通过60-11-4=45dB衰减后的信号能被内置型传感器检测到。考虑到背景信号,一般控制在单侧35dB。在左右两个内置型的传感器能够检测两个传感器中间发生的局放,左右两个传感器最远的检测范围为35dB+35dB=70dB的衰减。在70dB范围内都能被检测到。一般控制在两个传感器最远衰减不超过60~70dB左右。这样在中间任何位置发生的局放信号都能被检测到。内置式传感器的检测范围分析见图5。1.2.3安装传感器及使应力监测间隔间安装的传感器在靠近套管出线侧的分支母线每相安装一个局放传感器,在双母线中间连接部位分别每相安装传感器,这样传感器能够监测间隔内以及间隔间母线的局放信号。站内现场传感器的布置见图6。1.2.4检测传感器的选取1)根据GIS布置图和接线图,见图7,模拟传感器安装位置。2)测定传感器与传感器之间的衰减,满足两个相连的传感器中的任何一个传感器能够检测到信号。3)站内部分220kVGIS间隔传感器的布置,如图7,图7中实线部分为现有间隔,虚部分为备用间隔,图7中数字11-17为现场智能终端柜的安装位置,其中局放子IED安装于智能终端柜内,指的是数字化变电站中的智能电子设备,用于将现场采集到的局放信号传送到在线监测后台。2现场应用效果分析2.1现场测试基于珠海琴韵智能变电站的建设,先后在试验室和运行现场对GIS局部放电在线监测系统进行了功能性测试,具体如下。2.1.1局部放电测试将内置式UHF超高频传感器以预先安装在GIS上,外置式UHF超高频传感器安装在对应内置式UHF超高频传感器最近的盆式绝缘子浇注口处。针对平高东芝220kVGIS在交流耐压试验过程中同时进行局部放电测试,加压至460kV然后按照下列步骤进行:(1)电压等级降至252kV,并维持5min;(2)电压等级降至175kV,并维持5min;(3)电压等级降至126kV,并维持5min。针对以上3个阶段进行局部放电测试。2.1.2测试设备测试采用韩国某公司生产的UHF局部放电测量系统,设备参数见表3。2.1.3sensor0101nr电路设计测试结果见图8,图8中共采用4个测试通道,其中通道1(sensor0101)和通道2连接内置式传感器,通道4连接外置式传感器,通道8连接噪音传感器。以图8(c)为例,从左到右,上排:通道1、通道2,下排:通道4、通道8。2.2外置式传感器的安装3)由图8(a)、(b)对比可知,噪音传感器对干扰信号的采集及软硬件屏蔽具有极其重要且明显的作用。琴韵站应用效果:常规GIS站通常通过带电测试GIS局部放电来诊断设备状态,采用外置式传感器,通过接收不同气室连接处的盘式绝缘子处的UHF信号来判断有无局放,但由于运行环境的限制,常出现大量干扰信号,影响工作人员分析判断。同时,部分GIS由于结构原因,空间十分狭小,造成现场测量十分不便,安全性也不高。安装内置式传感器的UHF局部放电在线监测系统可以排除大部分干扰信号,方便工作人员分析,判断。同时也大大提高了人员及设备的安全性。3uhf内置式传感器的应用前景GIS局部放电UHF在线监测技术作为一种新型的故障诊断方法,对于GIS内部绝缘故障具有良好的诊断效果,安装内置式传感器测试相对于采用外置式传感器带电测试又具有抗干扰能力强、实时监测设备状态、安全系数高等明显的优越性,尤其是针对近年来智能电网的大规模发展,具有广泛的应用前景。同时,针对UHF局部放电测试技术在数字化变电站中的应用,还存在一些问题:GIS局部放电在线监测系统在站内现场应用中往往作为独立系统运行,数字化变电站中在与其他监测系统的配合往往不够完善,存在多套系统并列运行的局面。笔者建议在设备选型、采购时局部放电测试系统与在线监测主系统考虑由同一制造厂研发,这样可避免由于两套系统彼此数据端口不开放