一種高壓室開關柜局放探測及定位系統裝置設計摘要：本文通過對目前配網不停電作業方式的現狀分析，實現不停電狀態下的開關柜運行狀態監測，通過暫態地電壓、超聲波、非接觸等技術手段，評估推送異常信息及檢修策略建議，為運維人員制定檢修策略提供數據支持。關鍵詞：不停電；高壓開關柜；帶電實時監測；非接觸式0引言高壓開關柜在長期運行和裝配過程中存在的人為因素、電效應、熱效應以及化學效應等因素會造成絕緣劣化，導致電氣絕緣強度降低，引起局部放電，造成開關柜故障，甚至停運，對電力系統正常運行造成影響。高壓開關柜是電力系統中非常重要的電氣設備，目前10kV、35kV金屬封閉開關成套設備已經廣泛應用于電力系統中的各個變電站。電氣設備在長期運行中必然存在由于電、熱、化學等因素導致的絕緣劣化現象。根據1998年-2002年間全國電力系統6-10kV開關柜事故統計，絕緣和載流部分引起的故障占總數的40.2%，其中由于絕緣部分的閃絡造成的事故占絕緣事故總數的79%。近年來電力系統開關柜燒損及爆炸事故時有發生，已經嚴重威脅到現場工作人員的安全和電網的穩定運行。1現狀1.1局部放電檢測發展現狀:目前局部放電的檢測方法主要有UHF法（UHF）、超聲波法以及暫態地電位法（TEV）等等。UHF法通過天線傳感器接收局部放電過程中輻射的UHF電磁波，從而實現局部放電的檢測。超聲波法通過接收局部放電產生的超聲波信號實現對局部放電的檢測。TEV法是通過容性傳感器探頭測量局部放電過程中設備表面的暫態對地電壓脈沖，找出順勢脈沖路徑的方向，從而實現局部放電的檢測定位。上述局部放電檢測方法在GIS、發電機、電纜以及絕緣子的局部放電檢測中得到了廣泛應用，但對于開關柜局部放電的檢測來說，目前的分析還相對較少，尚沒有確立一種有效的局部放電檢測手段。在高壓開關柜的故障診斷與狀態評估方面，目前采取的措施主要是在停電狀態下進行的，即以離線、現場試驗的方式進行，且由于高壓開關柜內故障檢測實驗的周期較長，不能及時發現在兩次實驗之間發生的缺陷。因此，尚不存在實用、可供參考的遠程實時診斷技術與故障預警系統。1.2高壓開關柜故障機理技術發展現狀在電氣設備的絕緣系統中，各部位的電場強度往往是不相等的，當局部區域的電場強度達到該區域的擊穿場強時，該區域就會出現放電，但放電并沒有貫穿施加電壓的兩導體之間，即整個絕緣系統尚未擊穿，這種現象稱之為局部放電。局部放電一般不會引起絕緣的貫通性擊穿，但是可以導致電介質（特別是有機電介質）的局部損壞。若局部放電長期存在，則在一定條件下可能造成絕緣介質電氣強度的降低。因此局部放電對絕緣設備的破壞是一個緩慢的發展過程，對于高壓電氣設備來說是一種隱患。國網社旗縣公司電網中的開關柜數目眾多，長期工作在高溫、高壓、潮濕等惡劣環境下的開關柜，其絕緣性能很容易受到破壞。并且具有設備基數數量巨大、檢測人員數量少等特點。因巡檢人員數量與設備數量的嚴重的比例差距，所以做不到全面的定期巡檢的工作，這樣往往容易遺漏隱患設備。1）原有檢測方式由人工采用手持式測試儀器，對每個開關柜進行超聲波和地電波進行檢測，記錄檢測數據后，分析得出結果。2）原有檢測缺陷方式在站點較多，且每個站點內開關柜數量較多的情況下，人工檢測效率比較低，檢測數據量龐大，整理不便，需要花費的人力和時間都比較大，并且人工檢測需要專業的技術培訓，需要花費大量的時間。2研究內容為了適應開關柜不停電狀態檢修工作的發展要求，基于物聯網、智能傳感器等智能化技術，實現不停電狀態下的開關柜運行狀態監測，通過暫態地電壓、超聲波、非接觸等技術手段，評估推送異常信息及檢修策略建議，為運維人員制定檢修策略提供數據支持。項目結合國網公司“新基建”等公司重點工作，促進“大云物移智鏈”等新技術與電網業務深度融合的情況，以智慧物聯等先進技術手段解決公司實際難題的背景”。結合社旗供電公司主要解決生產一線問題的宗旨，提出了基于空間電磁波探測的高壓開關柜多傳感器檢測技術發展方向，結合智能運檢新技術，通過應用“云大物移智”技術，設計的基于物聯網技術的中低壓線路關鍵點防外力破壞智能管理機制，實現數據采集自動化、故障定位非接觸。本課題主要開展高壓開關柜帶電實時監測及GIS設備內部故障檢測技術分析，擬綜合利用暫態地電位檢測技術（TEV）、超聲波檢測技術、溫濕度檢測技術等制定高壓開關柜內部運行情況進行實時監控方案，實現帶電實時監測和狀態評估。同時通過長時間在線監測的方式，積累大量關于高壓開關柜各運行部件的本體數據、工況及環境數據，全面準確地掌握開關柜的實際運行情況，并運用多源異構數據分析技術及大數據理論與方法，建立高壓開關柜的運行情況與故障情況進行準確診斷策略，在必要的時刻為運維部門提供智能預警支持，輔助其制定更加經濟性的檢修計劃。1)典型的高壓開關柜局部放電模型研究可用于高壓開關柜的局部放電多方法聯合檢測平臺與基于卷積神經網絡的局部放電圖譜分析診斷系統研發成功后，還需要使用基于蜂窩的窄帶物聯網技術進行數據傳輸，搭建一個成本低、能耗低、可靠性高、安全性高的數據傳輸平臺對于本系統的研發具有畫龍點睛的意義，最終的目的是研發出一套基于物聯網的多源融合分布式局部放電檢測系統。2）特高頻（UHF）技術傳感器設計：特高頻傳感器選用非接觸式全向電磁波空間定位檢測技術，可無需接觸設備360度無線監測設備局放,無監測死角，一臺傳感器可監測半徑20米范圍；采用全向傳感器檢測開關柜中局部放電在特高頻頻段（300MHz～3GHz）范圍內所產生的電磁波信號。裝置無需接觸設備，安裝在高壓室墻壁、無需停電，可根據實際情況安裝在任意位置；系統及傳感器具備優良的抗干擾和環境適應性，對噪聲、超聲驅鼠器、工頻電場和磁場、高頻電磁波、通信信號干擾、溫濕度、灰塵環境適應能力超強.3）智能控制裝置及一體化設計開關柜局部放電監測裝置和開關柜局放智能傳感器綜合使用的情況下可以對該高壓室進行局放判斷及定位，通過采用特高頻原理的高壓室設備局放監測裝置來判斷站內是否存在局放異常現場及放電類型，放電特征，再通過開關柜局放智能傳感器監測的數據情況判斷出具體放電的開關柜位置，從而提高巡檢效率及準確性。3創新點1）提出非接觸式全向電磁波空間定位傳感器檢測技術，無需接觸設備360度無線監測設備局放,無監測死角，一臺傳感器可監測半徑20米范圍；2）電磁波空間定位數據模型具備優良的抗干擾和環境適應性，對噪聲、驅鼠器超聲、工頻電場和磁場、高頻電磁波、通信信號干擾、溫濕度、灰塵環境適應能力超強。4結語通過本文的研究，得出結論：該技術分析結論可實現智能運維大數據監測及分析，提升管理效率；能減少因為長周期巡檢帶來的事故隱患，保障設備運行安全。擴展后可自動識別開關柜內的絕緣子、斷路器、電纜等有可能發生的全部四種典型缺陷，滿足云大物移智要求，可以有效提升開關柜監測技術水平。參考文獻：［1]周曉虹.不停電作業的技術創新與管理[J].上海電力,2010,23(4):311-