浙江GIS在線監(jiān)測(cè)故障診斷

GZPD-01G局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)GIS設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的絕緣狀態(tài)情況，可以及時(shí)對(duì)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(yùn)行提供必要的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，提高GIS設(shè)備運(yùn)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(diǎn)是能對(duì)放電故障進(jìn)行識(shí)別，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度較高，能對(duì)局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。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(hào)的上升沿及持續(xù)時(shí)間極短，一般為ns級(jí)。典型GIS設(shè)備局部放電信號(hào)的頻譜可從低頻到數(shù)百M(fèi)Hz甚至1GHz以上。GIS設(shè)備的金屬同軸結(jié)構(gòu)是一個(gè)良好的波導(dǎo)，特高頻（UHF）放電信號(hào)能夠在GIS中有效地傳播。UHF信號(hào)在經(jīng)過(guò)絕緣子時(shí)，可以通過(guò)絕緣子露出金屬法蘭的部位到達(dá)GIS外部，因此可以在盆式絕緣子外部，采用特高頻傳感器對(duì)GIS內(nèi)部的UHF局放信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。UHF信號(hào)在GIS罐體內(nèi)部沒(méi)有阻隔時(shí)，衰減很小，而在經(jīng)過(guò)盆式絕緣子、轉(zhuǎn)角、T連接等部位則衰減較大。UHF信號(hào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)絕緣子，信號(hào)強(qiáng)度衰減3～6dB，因此可以根據(jù)各傳感器UHF信號(hào)的大小判斷故障位置。杭州國(guó)洲電力科技有限公司局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。浙江GIS在線監(jiān)測(cè)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(jī)、6路聲紋振動(dòng)傳感器、1路電流傳感器等構(gòu)成，聲紋振動(dòng)傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號(hào)；電流傳感器采用微型卡扣結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。各傳感器外觀及參數(shù)如下表1所示?！?路聲紋振動(dòng)傳感器采集取OLTC振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)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(dòng)桿方向，且盡量靠近OLTC的觸頭組處?！?路電流傳感器采集OLTC驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)，安裝于OLTC驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源線處?！?路聲紋振動(dòng)傳感器采集變壓器繞組及鐵芯聲紋振動(dòng)信號(hào)，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(diǎn)。為保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)的同一性，便于后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間軸線比對(duì)，所有聲紋振動(dòng)傳感器底座長(zhǎng)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(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)需求而靈活調(diào)整）變壓器聲紋在線監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)卡杭州國(guó)洲電力科技有限公司局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新技術(shù)亮點(diǎn)。

GZAFV-01系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

GIS在帶電運(yùn)行過(guò)程中除了機(jī)械故障會(huì)導(dǎo)致異常振動(dòng)外，放電性故障（如絕緣子內(nèi)部缺陷、螺絲松動(dòng)、懸浮電位放電、毛刺前列放電、金屬微粒放電等）也會(huì)導(dǎo)致聲紋振動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生。因此，通過(guò)深入研究GIS本體的聲紋振動(dòng)信號(hào)特征可發(fā)現(xiàn)GIS機(jī)械性故障及放電性故障，具有監(jiān)測(cè)***、監(jiān)測(cè)結(jié)果互相補(bǔ)充的特點(diǎn)?；诼暭y振動(dòng)信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)，可在GIS帶電運(yùn)行狀態(tài)下及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，并及時(shí)預(yù)警，從而延長(zhǎng)使用壽命，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。我公司以聲紋振動(dòng)信號(hào)為主，結(jié)合電流、位移等其他參量的在線監(jiān)測(cè)，開(kāi)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(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適用于開(kāi)關(guān)設(shè)備的帶電監(jiān)測(cè)（便攜診斷式、手持巡檢式）、在線監(jiān)測(cè)（長(zhǎng)期固定式、短期移動(dòng)式）。GZAFV-01系統(tǒng)由聲紋振動(dòng)傳感器（壓電式加速度計(jì)）、位移傳感器、電流傳感器、IED（在線監(jiān)測(cè)式）/主機(jī)（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(jī)。

技術(shù)背景斷路器在電力系統(tǒng)中起到保護(hù)和控制作用，它根據(jù)供電系統(tǒng)運(yùn)行的需要來(lái)可靠地投電力設(shè)備監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)的“中國(guó)智造者”第9頁(yè)共12頁(yè)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(yùn)行。實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的在線監(jiān)測(cè)，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(hù)工作量，增強(qiáng)檢修的針對(duì)性，***提高供電系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。振動(dòng)聲學(xué)指紋信號(hào)、線圈分合閘電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流、行程及分合閘位置是斷路器在線監(jiān)測(cè)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(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確提取振動(dòng)聲學(xué)指紋、分合閘電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流、行程及分合閘位置特征值，對(duì)判斷斷路器的健康狀態(tài)具有重要意義。GZAFV-01型聲紋振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（變壓器、電抗器）相關(guān)技術(shù)方案。

近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司狀態(tài)檢修工作不斷深化，對(duì)設(shè)備可靠性的要求不斷提高，及時(shí)、有效發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部潛伏性缺陷，保證GIS安全穩(wěn)定運(yùn)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(duì)GIS較成熟的監(jiān)測(cè)方法，主要有電氣法、聲測(cè)法及化學(xué)分析法三大類(lèi)，以上監(jiān)測(cè)方法均針對(duì)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(yùn)行中，除了放電性故障之外，機(jī)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(kāi)關(guān)觸頭接觸異常、殼體對(duì)接不平衡、導(dǎo)桿輕微彎曲等缺陷時(shí)，在開(kāi)關(guān)操作的機(jī)械力、負(fù)載電流產(chǎn)生的交變電動(dòng)力等因素的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械性運(yùn)動(dòng)，造成設(shè)備異常振動(dòng)。GIS的異常振動(dòng)對(duì)其本體有很大危害，會(huì)造成SF6氣體泄露、盆式絕緣子和絕緣支柱損傷、外殼接地點(diǎn)懸浮等缺陷，長(zhǎng)期發(fā)展可能導(dǎo)致絕緣事故的發(fā)生。因此，加強(qiáng)對(duì)GIS機(jī)械性故障的監(jiān)測(cè)，是保證GIS安全運(yùn)行的重要手段。 杭州國(guó)洲電力科技有限公司局放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)性能特點(diǎn)。杭州局放在線監(jiān)測(cè)售后服務(wù)

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

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

3.3.1.2信號(hào)包絡(luò)重合度比對(duì)分析如下圖3.6所示，信號(hào)包絡(luò)分析后可快速實(shí)現(xiàn)歷史信號(hào)重合度比對(duì)分析，更直觀地判斷OLTC運(yùn)行狀態(tài)。為量化信號(hào)重合度比對(duì)，GZAFV-01系統(tǒng)引入互相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。當(dāng)實(shí)時(shí)采集的與正常狀態(tài)的信號(hào)包絡(luò)互相關(guān)系數(shù)：◆接近1時(shí)，OLTC接近正常運(yùn)行狀態(tài)?！艚咏?時(shí)，OLTC可能存在故障。 浙江GIS在線監(jiān)測(cè)故障診斷