GZPD-01T型變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電力變壓器的運(yùn)行可靠性主要取決于其絕緣的可靠性，而現(xiàn)有的檢修及絕緣預(yù)防性試驗(yàn)制度存在以下不足：a.試驗(yàn)條件和運(yùn)行條件有差別，離線試驗(yàn)不能*反映設(shè)備在運(yùn)行條件下的絕緣狀況。b.絕緣故障本身有一個(gè)發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程，并與運(yùn)行條件有關(guān)，不易在定期的預(yù)防性試驗(yàn)中準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。

GZPD-01T型變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一、意義

電力變壓器的運(yùn)行可靠性主要取決于其絕緣的可靠性，而現(xiàn)有的檢修及絕緣預(yù)防性試驗(yàn)制度存在以下不足：a.試驗(yàn)條件和運(yùn)行條件有差別，離線試驗(yàn)不能*反映設(shè)備在運(yùn)行條件下的絕緣狀況。b.絕緣故障本身有一個(gè)發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程，并與運(yùn)行條件有關(guān)，不易在定期的預(yù)防性試驗(yàn)中準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)故障統(tǒng)計(jì)表明，突發(fā)性故障在超高壓變壓器事故中占有相當(dāng)大的比重。c.定期大小維修和絕緣預(yù)防性試驗(yàn)均需停電離線進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，工作量大，并造成大量的電量損失和可能的設(shè)備損害。所以，在帶電測(cè)量的基礎(chǔ)上，提出了運(yùn)行條件下對(duì)變壓器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

隨著電力體制改革，企業(yè)面對(duì)市場(chǎng)，需要提高自身的的競(jìng)爭(zhēng)能力，電力設(shè)備的狀態(tài)檢修工作已越來(lái)越受到重視。近年，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)組織召開(kāi)了多次狀態(tài)檢修與在線監(jiān)測(cè)的專題會(huì)議，與會(huì)專家*認(rèn)為應(yīng)大力發(fā)展在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，優(yōu)化檢修策略。

本項(xiàng)目選擇對(duì)主變絕緣狀況反映比較及時(shí)準(zhǔn)確的局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)運(yùn)行變壓器的當(dāng)前狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析判斷，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)提供決策參考，對(duì)設(shè)備存在的故障或潛在故障的判斷提供依據(jù)。這對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障，避免運(yùn)行事故是非常必要的，從而為電力企業(yè)提高大型電力變壓器安全運(yùn)行水平和事故預(yù)知能力，有效降低事故率，優(yōu)化檢修策略，提高維護(hù)檢修的技術(shù)水平，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

GZPD-01T型變壓器局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用脈沖電流法檢測(cè)變壓器局部放電產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)（基于IEC60270標(biāo)準(zhǔn)），可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器局部放電的在線監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)充分利用了高頻脈沖電流傳感器技術(shù)，并結(jié)合了我公司在絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面的技術(shù)成果，使系統(tǒng)在傳感技術(shù)、在線抗干擾、在線高速數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)等方面具有自己的獨(dú)到之處和性。

GZPD-01T型變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

這種基于狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的電力設(shè)備狀態(tài)檢修，與傳統(tǒng)的基于預(yù)防性試驗(yàn)的檢修方式相比較，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、為設(shè)備提供不間斷的基于實(shí)時(shí)工況的檢測(cè)；

2、預(yù)診斷告警，防止故障性災(zāi)難的發(fā)生，降低或避免損失；

3、設(shè)備和系統(tǒng)使用壽命增加，可用率提高；

4、降低維護(hù)成本，降低故障率，減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間；

5、可以在設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行，無(wú)論采用在線或離線的局放監(jiān)測(cè)都無(wú)需將設(shè)備停機(jī)，只要在設(shè)備承受工作電壓的情況下即可進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高了設(shè)備可用率和用戶供電可靠性；

6、可以及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，一般而言，發(fā)生故障前早期存在局部放電現(xiàn)象的可能性很大，如內(nèi)部缺陷、懸浮顆粒等，及早發(fā)現(xiàn)局放并進(jìn)行維護(hù)處理，避免大規(guī)模停機(jī)故障發(fā)生；

7、具有一定的抗干擾能力，能夠提供較好的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

電力變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析、診斷一直是電力部門期待解決的問(wèn)題。隨著傳感技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)處理技術(shù)及診斷技術(shù)的發(fā)展，為建立變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，變壓器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累為絕緣診斷提供了依據(jù)，但能否有效提取局部放電信號(hào)一直是在線監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)，抗干擾技術(shù)的研究與應(yīng)用仍是該領(lǐng)域的關(guān)鍵。

國(guó)內(nèi)某大學(xué)和某高壓研究所也在研究局部放電在線監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)。國(guó)外的一些大公司，采用這項(xiàng)技術(shù)的相對(duì)較多，如德國(guó)LEMEK公司、美國(guó)德欣機(jī)電公司，澳大利亞紅相公司等，產(chǎn)品也已經(jīng)初步開(kāi)始在國(guó)內(nèi)試用，但是局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只是這些公司系列化產(chǎn)品中的一種，針對(duì)性、專業(yè)性不是很強(qiáng)。

杭州國(guó)洲電力科技有限公司是致力于開(kāi)發(fā)該產(chǎn)品的專業(yè)公司，技術(shù)力量雄厚，在局部放電在線監(jiān)測(cè)的抗干擾技術(shù)上有較大突破，其局部放電產(chǎn)品的性能*，指標(biāo)國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品，達(dá)到或超越國(guó)外產(chǎn)品。

該系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)具有很高的技術(shù)含量，代表了未來(lái)電力系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行向科學(xué)化、現(xiàn)代化發(fā)展的趨向。

與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，該系統(tǒng)在傳感器、在線抗干擾、在線數(shù)據(jù)分析技術(shù)等方面具有自己的獨(dú)到之處和技術(shù)上的性。   

       國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品傳感器取樣方式比較表

單位	出線端		套管末屏	接地線
	套管	CT		中性點(diǎn)	鐵芯接地	外殼接地
AVO（美國(guó)）			√
加拿大魁北克省水電局				√		√
LEMKE （德國(guó)）			√			√
清華大學(xué)			√	√
本產(chǎn)品				√	√	√

 國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品抗干擾措施及功能比較表

單位	抗干擾措施
	差動(dòng) 平衡	極性 鑒別	周期性脈沖過(guò)濾	異常周期數(shù)統(tǒng)計(jì)	閾值	統(tǒng)計(jì) 譜圖	趨勢(shì)圖
AVO（美國(guó)）					√	√	√
加拿大魁北克省水電局	√				√	√
LEMKE （德國(guó)）					√	√
清華大學(xué)					√	√	√
本產(chǎn)品			√	√	√	√	√

三、功能特點(diǎn)

1、顯示工頻周期放電圖、二維及三維放電譜圖；利用數(shù)據(jù)庫(kù)，可記錄、存儲(chǔ)相關(guān)參數(shù)，并提供放電趨勢(shì)分析、歷史查詢、預(yù)警報(bào)警及打印報(bào)表等功能。

2、可定時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程自動(dòng)化；也可人工實(shí)時(shí)啟動(dòng)及關(guān)閉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3、可采通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)，既可連廠站內(nèi)局域網(wǎng)，也可通過(guò)各種方式接入廣域網(wǎng)。

4、抗干擾*。綜合應(yīng)用同步采集、脈沖對(duì)比、周期性信號(hào)濾除、相位開(kāi)窗、動(dòng)態(tài)閾值等多項(xiàng)抗干擾方法，有效消除或抑制干擾，保證采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

5、根據(jù)虛擬儀器原理，靠軟件實(shí)現(xiàn)各種功能。其功能強(qiáng)大，靈活性強(qiáng)，便于擴(kuò)展多參數(shù)監(jiān)測(cè)和多臺(tái)設(shè)備巡回監(jiān)測(cè)，且便于維護(hù)和升級(jí)。

6、傳感器采用穿心式可開(kāi)合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便安全，可實(shí)現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行條件下進(jìn)行安裝，避免停電給用戶帶來(lái)的困擾。

7、GZPD-01T型型固定式局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可同時(shí)監(jiān)測(cè)同一變電站的多臺(tái)主變，適合安裝在發(fā)電廠、變電站的中控室或繼保室中，系統(tǒng)的控制單元、工作站安放在19”標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機(jī)柜中。安裝在主變鐵芯接地線、中性點(diǎn)接地線、殼體接地線上的脈沖電流傳感器將耦合到的信號(hào)經(jīng)同軸電纜傳輸至局放采集器，采集器通過(guò)工業(yè)總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)系統(tǒng)定時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集處理并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)需要，系統(tǒng)亦可將數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)端上位機(jī)中。

 四、技術(shù)參數(shù)

高頻脈沖電流傳感器工作頻帶	50kHz～30MHz
zui小可檢測(cè)放電量	20pC
放電脈沖的分辨率	10µs
相位分辨率	0.18°
系統(tǒng)適用范圍	高壓變壓器，發(fā)電機(jī)，高壓電纜等
現(xiàn)場(chǎng)溫度范圍	-25℃～70℃
工作電源	180V～240V交流電源
組網(wǎng)方式	485MODBUS-RTU
單條總線容量	200臺(tái)局放采集裝置
采集時(shí)間間隔	20秒-24小時(shí)可設(shè)置

五、系統(tǒng)原理及組成

1、系統(tǒng)原理   

系統(tǒng)通過(guò)安裝在主變鐵芯接地線和中性點(diǎn)接地線的傳感器檢測(cè)變壓器內(nèi)部放電信號(hào)，通過(guò)安裝在殼體接地線上的脈沖電流傳感器檢測(cè)外部干擾信號(hào)。傳感器采集到的高頻脈沖信號(hào)經(jīng)同軸電纜傳輸至變壓器傍邊的數(shù)據(jù)采集裝置，分析后的數(shù)據(jù)經(jīng)485總線傳輸至主控室。

局放信號(hào)識(shí)別原理：當(dāng)變壓器內(nèi)部有放電發(fā)生時(shí)，內(nèi)部放電信號(hào)會(huì)通過(guò)電容效應(yīng)耦合到變壓器鐵芯上，進(jìn)而通過(guò)鐵芯接地線傳導(dǎo)到變壓器外殼；而當(dāng)外界電暈等干擾信號(hào)發(fā)生時(shí)，外界信號(hào)會(huì)經(jīng)套管電容或繞組電容傳導(dǎo)到變壓器外殼通過(guò)外殼接地線流入大地；因此通過(guò)對(duì)比鐵芯接地線和箱體接地線上的信號(hào)大小，即可判斷出哪些信號(hào)是變壓器內(nèi)部放電，哪些是外界干擾信號(hào)。

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變壓器局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，共分三層：傳感器層、數(shù)據(jù)采集層、監(jiān)測(cè)預(yù)警及分析診斷層。

傳感器和數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)分布安裝在被監(jiān)測(cè)設(shè)備上，實(shí)時(shí)采集電氣設(shè)備的局放脈沖信號(hào)，并通過(guò)總線傳輸?shù)介g隔層的監(jiān)測(cè)設(shè)備中用于分析。

3、高頻脈沖電流互感器

HFCT系列高頻脈沖電流互感器是我公司為測(cè)量局部放電信號(hào)設(shè)計(jì)的非入侵式傳感器，內(nèi)徑有50mm，67mm，100mm等多種型號(hào)。該傳感器采用穿心式可開(kāi)合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便安全。為了捕獲線路終端的局部放電量，HFCT互感器可以安裝在電纜輸入套管/浪涌電容器的接地線上，或開(kāi)關(guān)設(shè)備中電流互感器的二次繞組上，或變壓器的中性線上,或電纜等設(shè)備的或屏蔽層接地線上。

主要技術(shù)指標(biāo)：

1）響應(yīng)速度很快：建立時(shí)間為ns量級(jí)；

2）靈敏度高：可測(cè)量zui小局放脈沖電流的幅度為±0.5mA；

3）線性度好，輸出失真?。壕址琶}沖電流幅度為±0.5mA-±1000mA無(wú)失真；

4）使用方便，可開(kāi)合非入侵式設(shè)計(jì)；

5)主頻波段為 2-30MHz；

6)溫度范圍：－55ºC～＋85ºC，無(wú)惡性化學(xué)氣體。

4、數(shù)據(jù)采集裝置

  采用嵌入式能處理器，在保證高速采樣的同時(shí)，大幅降低了系統(tǒng)功耗。各臺(tái)數(shù)據(jù)采集裝置通過(guò)485總線和MODBUS-RTU協(xié)議組網(wǎng)，遠(yuǎn)程通訊。具有我公司的同步采樣技術(shù)的使用，使得多達(dá)256臺(tái)設(shè)備可以在同一時(shí)刻進(jìn)行局放信號(hào)采集，橫向比較各個(gè)設(shè)備的健康狀況成為可能。

 5、分析和診斷軟件

分析和診斷軟件對(duì)監(jiān)測(cè)裝置傳輸來(lái)得數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，分析內(nèi)容主要包括：

1）局放信號(hào)的幅值、放電量、頻度的趨勢(shì)分析。對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，分析可以針對(duì)一段時(shí)間的曲線也可以是針對(duì)某一具體時(shí)間柱狀圖。所有曲線均可以打印。

2） 局放信號(hào)幅值、放電量、頻度的zui大值和平均值的趨勢(shì)分析。平均值和zui大值趨勢(shì)分析可以按照小時(shí)、日、月等不同的時(shí)間間隔進(jìn)行。

3） 局放信號(hào)的脈沖幅值、頻度和相位的二維顯示。

4） 局放趨勢(shì)變化和報(bào)警原因的輔助診斷。

5） 報(bào)警記錄查詢。

6） 生成選定時(shí)間范圍內(nèi)的分析和診斷報(bào)告。

分析軟件除上述功能外，還可以在線查看和修改監(jiān)測(cè)裝置報(bào)警值，采集時(shí)間間隔等。

六、現(xiàn)場(chǎng)安裝

1、安裝說(shuō)明

1）系統(tǒng)可采用一體化工控機(jī)作上位機(jī)，該一體化工控機(jī)可按用戶要求靈活安裝；或采用標(biāo)準(zhǔn)電力機(jī)柜，將上位機(jī)安裝于機(jī)柜內(nèi)。

2）采集單元就近安裝在變壓器身上或變壓器旁邊，上位機(jī)通過(guò)485總線連接各變壓器旁邊的數(shù)據(jù)采集單元；

3）高頻脈沖電流傳感器采用開(kāi)合式設(shè)計(jì)，卡扣在變壓器的鐵芯接地線及外殼接地線上，再與變壓器旁邊的數(shù)據(jù)采集模塊相連；