电网状态监测技术

局部放电监测的背景及原理

• GIS局放检测背景及意义 

GIS（气体绝缘全封闭组合电器）利用 SF 6 气体良好的绝缘性能，把断路器、隔离开关、接地开关、 PT、CT、避雷器、母线、进出线套管、电缆终端等封闭的组装在一起，该设备占地面积小，技术先进，维护工作量小，具有较高的安全可靠性；但加工、运输、现场装配等多种原因使得 GIS 不可避免地存在绝缘缺陷而影响其长期可靠性。绝缘缺陷主要包括：罐体内部遗留的金属颗粒、导电体上的毛刺、 接触不良、固体绝缘中的空穴及裂缝、固体绝缘表面脏污等。这些缺陷通常比较微小和隐蔽，不足以导致在工频耐压试验时立即击穿，但投入运行后在正常运行电压作用下会发生局部放电，使缺陷逐渐扩大，逐渐造成沿面闪络甚至整个绝缘击穿，从而对设备的安全运行造成威胁。GIS 局部放电在线监测能够及时发现 GIS 的绝缘缺陷，避免绝缘故障，提高 GIS 的安全运行水平。基于 GIS 局部放电在线监测系统，运维人员可以将工作模式从“定期检修”改为“缺陷运维”，提高工作效率的同时，还可以降低因故障停电带来的经济损失和不良社会影响。

• 局放产生原因及缺陷类型

局部放电是由于局部电场畸变、局部场强集中，导致绝缘介质局部范围内的场强大于绝缘击穿电场强度而产生的放电现象。 GIS 中有可能出现的主要绝缘缺陷，可以总结为以下几个方面： 

（1）金属尖端放电：金属尖端包括导体和外壳内表面上的金属突起，金属突起通常是在制造和安装过程中因擦划而导致的毛刺，在稳定的工频状态下不引起击穿，但在快速暂态过电压的条件下很危险。 

（2）自由颗粒放电：金属微粒在制造、装配和运行中均有可能产生，它有积累电荷的能力，在交流电压场的影响下能够移动，在很大程度上运动与放电的可能性是随机的。 

（3）悬浮电位体放电：静电屏蔽和其它浮动部件，由于某些部件松动或浮动产生的放电，通常易于检测，放电趋向于反复。 

（4）绝缘件内部气隙放电：绝缘子在制造时或者由于应力而形成的内部空隙及裂缝，此外因环氧树脂与金属电极的收缩系数不同，长期热胀冷缩也会形成气泡或空隙。

（5）绝缘件沿面放电：绝缘子在制造安装过程中引起的表面划痕，沾附的导电颗粒或者实验闪络引起的表面烧伤痕迹而导致的局部放电。

• 检测原理

 GIS 设备中的 SF 6 气体具有很高的绝缘强度，处于高气压 SF 6 气体环境中的局部放电，脉冲波形的陡度及持续时间极短，一般为 ns 级，其频谱可从低频到数百 MHz 甚至 1 GHz 以上。研究认为， GIS 设备中的放电脉冲波不仅以横向电磁波（TEM 波）的形式传播，而且还会以横向电场波（TE 波）和横向磁场波（TM 波）的方式传播。对于 TE 波和 TM 波存在一个下限截止频率，一般为几百 MHz。当信号频率小于截止频率时，其衰减很大。而信号频率大于截止频率时，信号传播时的损失很小。由于 GIS 设备的金属同轴结构是一个良好的波导，局部放电产生的特高频信号可以有效地、几乎无衰减地沿着波导方向传播。 UHF 检测技术在 300-1500MHz 宽频带内接收局部放电所产生的特高频（UHF）电磁脉冲信号，通过 UHF 天线将电磁波信号转化为电压信号，再经过经过放大、滤波、检波后，将信号数字化，经过采集单元数据处理，生成 PRPS 图谱数据。

GOM5010 局部放电在线监测系统 

GOM5010GIS 局放在线监测系统采用分布式结构。系统由特高频传感器、信号采集单元和监控主机三部分组成。实现对 GIS 罐体中局部放电状态的监测、分析和诊断功能；并通过 IEC61850 通讯规约，把监测数据接入到远程监测诊断中心并进行综合管理展示。 

GOM5010GIS局放在线监测系统的分布式结构，主要包括：

（1）特高频传感器：将局部放电产生的特高频电磁波信号转换为电信号。

（2）信号采集单元：检测和处理特高频传感器接收到的信号，每个采集单元含有16个通道，可同时接入1-16个传感器(含一个环境噪声通道)。

（3）监控主机：对多个信号采集单元的监测结果进行处理、诊断和展示，并通过IEC61850通讯规约，把诊断结果上传。监测主机还具备远程客户端功能，可以远程查看站端各个监测点实时PRPS图谱。