浙江GIS在線監(jiān)測故障診斷

GZPD-01G局放在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行，實時監(jiān)測GIS設(shè)備在運行過程中的絕緣狀態(tài)情況，可以及時對GIS設(shè)備絕緣異常狀態(tài)和放電性故障做出預(yù)警，為GIS設(shè)備的安全運行提供必要的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，提高GIS設(shè)備運行的可靠性、安全性和有效性。本系統(tǒng)采用特高頻法（UHF）及超聲波（PD）法，優(yōu)點是能對放電故障進行識別，抗干擾能力強，靈敏度較高，能對局部放電進行實時監(jiān)測。系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)1、系統(tǒng)工作原理處于高壓SF6氣體環(huán)境中的局部放電，其放電信號的上升沿及持續(xù)時間極短，一般為ns級。典型GIS設(shè)備局部放電信號的頻譜可從低頻到數(shù)百MHz甚至1GHz以上。GIS設(shè)備的金屬同軸結(jié)構(gòu)是一個良好的波導(dǎo)，特高頻（UHF）放電信號能夠在GIS中有效地傳播。UHF信號在經(jīng)過絕緣子時，可以通過絕緣子露出金屬法蘭的部位到達GIS外部，因此可以在盆式絕緣子外部，采用特高頻傳感器對GIS內(nèi)部的UHF局放信號進行監(jiān)測。UHF信號在GIS罐體內(nèi)部沒有阻隔時，衰減很小，而在經(jīng)過盆式絕緣子、轉(zhuǎn)角、T連接等部位則衰減較大。UHF信號每經(jīng)過一個絕緣子，信號強度衰減3～6dB，因此可以根據(jù)各傳感器UHF信號的大小判斷故障位置。杭州國洲電力科技有限公司局部放電在線監(jiān)測技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對比。浙江GIS在線監(jiān)測故障診斷

3.2.1感知層的傳感器GZAFV-01系統(tǒng)的感知層如上圖3.1所示，由IED/主機、6路聲紋振動傳感器、1路電流傳感器等構(gòu)成，聲紋振動傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號；電流傳感器采用微型卡扣結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場安裝。各傳感器外觀及參數(shù)如下表1所示。◆3路聲紋振動傳感器采集取OLTC振動信號，通過固定底座安裝在變壓器外壁，安裝位置選取平行于OLTC的垂直傳動桿方向，且盡量靠近OLTC的觸頭組處。◆1路電流傳感器采集OLTC驅(qū)動電機電流信號，安裝于OLTC驅(qū)動電機電源線處。◆3路聲紋振動傳感器采集變壓器繞組及鐵芯聲紋振動信號，安裝位置選取于上夾件底部、非冷卻器側(cè)油箱表面中部、油箱頂部中心點。為保持監(jiān)測點的同一性，便于后期監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間軸線比對，所有聲紋振動傳感器底座長期固定在變壓器外壁上。安裝示意圖如下圖3所示。（備注：傳感器安裝的數(shù)量及位置可根據(jù)被測設(shè)備的監(jiān)測需求而靈活調(diào)整）變壓器聲紋在線監(jiān)測監(jiān)測卡杭州國洲電力科技有限公司局部放電在線監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新技術(shù)亮點。

GZAFV-01系統(tǒng)的功能特點

GIS在帶電運行過程中除了機械故障會導(dǎo)致異常振動外，放電性故障（如絕緣子內(nèi)部缺陷、螺絲松動、懸浮電位放電、毛刺前列放電、金屬微粒放電等）也會導(dǎo)致聲紋振動信號的產(chǎn)生。因此，通過深入研究GIS本體的聲紋振動信號特征可發(fā)現(xiàn)GIS機械性故障及放電性故障，具有監(jiān)測***、監(jiān)測結(jié)果互相補充的特點。基于聲紋振動信號的在線監(jiān)測，可在GIS帶電運行狀態(tài)下及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，并及時預(yù)警，從而延長使用壽命，提高電網(wǎng)運行的可靠性。我公司以聲紋振動信號為主，結(jié)合電流、位移等其他參量的在線監(jiān)測，開發(fā)了故障診斷算法（***軟著權(quán)）并提取相關(guān)特征參量研制完成的GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統(tǒng)，適用于開關(guān)設(shè)備的帶電監(jiān)測（便攜診斷式、手持巡檢式）、在線監(jiān)測（長期固定式、短期移動式）。GZAFV-01系統(tǒng)由聲紋振動傳感器（壓電式加速度計）、位移傳感器、電流傳感器、IED（在線監(jiān)測式）/主機（便攜/手持式）、云服務(wù)器、通訊單元、供電單元等組件構(gòu)成，架構(gòu)示意圖如下圖3.1所示，標(biāo)準(zhǔn)1U的IED/便攜式主機。

技術(shù)背景斷路器在電力系統(tǒng)中起到保護和控制作用，它根據(jù)供電系統(tǒng)運行的需要來可靠地投電力設(shè)備監(jiān)測及診斷技術(shù)的“中國智造者”第9頁共12頁入或切除相應(yīng)的線路或電氣設(shè)備，以確保電力系統(tǒng)安全運行。實現(xiàn)對斷路器的在線監(jiān)測，準(zhǔn)確得知斷路器的工作狀態(tài)和故障部位，可以有效減小維護工作量，增強檢修的針對性，***提高供電系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性。振動聲學(xué)指紋信號、線圈分合閘電流、儲能電機電流、行程及分合閘位置是斷路器在線監(jiān)測中非常重要的參數(shù)，是衡量斷路器性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，因此通過在線監(jiān)測系統(tǒng)準(zhǔn)確提取振動聲學(xué)指紋、分合閘電流、儲能電機電流、行程及分合閘位置特征值，對判斷斷路器的健康狀態(tài)具有重要意義。GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統(tǒng)（變壓器、電抗器）相關(guān)技術(shù)方案。

近年來，國家電網(wǎng)公司狀態(tài)檢修工作不斷深化，對設(shè)備可靠性的要求不斷提高，及時、有效發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部潛伏性缺陷，保證GIS安全穩(wěn)定運行、合理安排檢修周期成為狀態(tài)檢修模式下的當(dāng)務(wù)之急。

目前針對GIS較成熟的監(jiān)測方法，主要有電氣法、聲測法及化學(xué)分析法三大類，以上監(jiān)測方法均針對的是放電性故障所產(chǎn)生的電磁、聲、光、電弧分解產(chǎn)物等物理量。但在GIS的運行中，除了放電性故障之外，機械性故障也是導(dǎo)致事故發(fā)生的一大主要原因，當(dāng)GIS存在開關(guān)觸頭接觸異常、殼體對接不平衡、導(dǎo)桿輕微彎曲等缺陷時，在開關(guān)操作的機械力、負載電流產(chǎn)生的交變電動力等因素的作用下會產(chǎn)生機械性運動，造成設(shè)備異常振動。GIS的異常振動對其本體有很大危害，會造成SF6氣體泄露、盆式絕緣子和絕緣支柱損傷、外殼接地點懸浮等缺陷，長期發(fā)展可能導(dǎo)致絕緣事故的發(fā)生。因此，加強對GIS機械性故障的監(jiān)測，是保證GIS安全運行的重要手段。 杭州國洲電力科技有限公司局放在線監(jiān)測技術(shù)性能特點。杭州局放在線監(jiān)測售后服務(wù)

杭州國洲電力科技有限公司振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。浙江GIS在線監(jiān)測故障診斷

3.3.1.1信號包絡(luò)分析為提高在線監(jiān)測的準(zhǔn)確度，GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機通常采用高采樣率獲取聲紋振動及驅(qū)動電機電流的信號，然而大量的數(shù)據(jù)不利于快速、準(zhǔn)確存儲與分析。因而采用包絡(luò)分析，簡化并反映原始信號特征，便于后續(xù)分析與處理。傳統(tǒng)希爾伯特變換進行包絡(luò)分析時存在提取深度不足、存在幅值偏差等問題，因此采用小波變換和希爾伯特變換結(jié)合的信號包絡(luò)分析。聲紋振動和電流的信號包絡(luò)分析如下圖3.5的a、b所示。

3.3.1.2信號包絡(luò)重合度比對分析如下圖3.6所示，信號包絡(luò)分析后可快速實現(xiàn)歷史信號重合度比對分析，更直觀地判斷OLTC運行狀態(tài)。為量化信號重合度比對，GZAFV-01系統(tǒng)引入互相關(guān)系數(shù)的計算。當(dāng)實時采集的與正常狀態(tài)的信號包絡(luò)互相關(guān)系數(shù)：◆接近1時，OLTC接近正常運行狀態(tài)。◆接近0時，OLTC可能存在故障。 浙江GIS在線監(jiān)測故障診斷