DMS局部放電在線監測系統在220kV GIS設備上的應用

摘要：氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）因其優異的性能在電力系統應用日趨廣泛，在GIS設備加工、現場安裝及運行期間不可避免地產生一些缺陷，引發局部放電，積累發展可能導致絕緣擊穿。利用DMS公司超高頻（UHF）智能耦合器型局部放電在線監測系統（SmartCoupler）在線檢測GIS局部放電，從而及早發現缺陷，可以避免由這些缺陷導致的擊穿發生。

關鍵詞：氣體絕緣金屬封閉開關設備 局部放電 超高頻 智能耦合器型局部放電在線監測系統

1 GIS設備的局部放電的UHF檢測法的基本原理及應用

氣體隔離開關（GIS）中的局部放電會在外殼上產生微弱的電流，使接地線上有高頻放電脈沖流過，特高頻（UHF）法就是利用局部放電時產生的特高頻做為檢測對象的。 GIS設備結構緊湊，其中的SF6氣體具有很高的絕緣強度，處于高氣壓SF6環境中的局部放電，其放電信號的上升持續時間極短，典型GIS設備局部放電信號的頻譜可從數百MHz甚至1GHz以上。因此，在GIS內可監測的局部放電產生的特高頻（UHF） 信號。將UHF傳感器布置在盆式絕緣子處，即可接收這些從GIS設備內部傳出的信號，實現對GIS局部放電的在線監測。

因此，可以采用多個傳感器對GIS局部放電實現連續的在線監測。

2 DMS公司的超高頻（UHF）智能耦合器型局部放電在線監測系統（SmartCoupler）簡介及其在我220kV GIS 變電站的實際應用情況

SmartCoupler——智能耦合器在線監測系統是DMS公司采用超高頻（UHF）智能耦合器型在線監測系統監測GIS設備局部放電的產品，其正是采用了UHF法檢測GIS設備的局部放電情況。智能型耦合器是第一個帶有新一代內置智能特性的局部放電在線監測系統，具有高靈敏度。智能型耦合器能持續地監視GIS設備，并自動識別局部放電信號和干擾信號。如果在線監測到設備內部存在局部放電信號，就會由紅色指示燈顯示報警，并通過SCADA系統或其他手段將報警信號送往控制室。因此，不需要專業工程師對數據進行解釋。智能型耦合器是完全屏蔽的，能很好地防止無線電干擾，即使一些很小的干擾信號會漏入到GIS設備內部，智能型耦合器都能自動識別。智能型耦合器能抵御各種干擾信號，例如電磁干擾、手機干擾、發動機啟動干擾，以及現場操作而產生的干擾信號。

智能型耦合器能參與局部放電發展趨勢分析，該分析是判斷局部放電發展程度的一個有效手段。因為智能型耦合器報警只說明查找到了故障，其故障類型尚未確定。主站監測單元將列出了工作中的耦合器，以及這些耦合器探測到局部放電的具體時間。主站在線監測單元通過藍牙或LAN網將這些信息下載到PC機，并通過PC機上的相關軟件將設備的放電情況顯示出來。后臺軟件的功能有：①數據顯示；②圖譜功能；③數據遠程傳輸診斷功能；④數據歷史查詢、趨勢分析；⑤數據輸出功能；⑥告警功能；⑦參數設置功能；⑧數據存儲功能；⑨缺陷信息統計功能；⑩系統管理權限控制。

智能耦合器局部放電監測系統配置包括三個主要的部件①智能型耦合器（SmartCoupler）。UHF耦合器用于在線監測GIS內部的局部放電信號，從耦合器接收到的超高頻信號通過超高頻UHF同軸電纜傳遞到從數據采集單元內的信號處理卡上。智能型耦合器能持續地監視局部放電信號，并自動識別局部放電信號和干擾信號，智能的判斷耦合器的工作狀態是否正常，通過狀態指示燈顯示工作情況，如果在線監測到設備內部存在局部放電信號，就會由紅色指示燈顯示報警。智能型耦合器上裝有LED燈，紅色的是告警燈，燈亮指示發現內部有局放，綠色的是狀態燈，指示耦合器已經通過了它的自檢程序。智能型耦合器是密封的，防止受到環境的影響，不需要維護。一根長度為10至15米的小線徑同軸電纜與它鑄為一體，電纜帶有雙屏蔽層，在最高頻率至1GHz甚至超過它的頻率范圍內的衰耗很小。②從數據采集單元（SlaveHub）。最多能匯集來自6個智能型耦合器的電纜，耦合器采集到的放電數據經過放大，在線監測，數碼化然后通過數據電纜傳送到基本單元。③主數據采集單元（MasterHub）。主站集線器（master hub）最多能匯集來自6個智能型耦合器的電纜。主站集線器的連接終端是防水的。如果需要，主站集線器也可以與從站集線器（Slave Hub）相連，每個從站集線器最多也能連接6個輸入。主數據采集單元負責分析，存儲數據采集單元傳遞過來的數據，并且執行自檢、數據采集設置、報警設置等一系列功能。

SmartCoupler在我220kV GIS變電站的實際應用情況為：在5個間隔的220kV GIS設備出線盆式絕緣子上分相安裝了智能型耦合器（SmartCoupler），即總共安裝了5*3個智能型耦合器。這15個智能型耦合器的電纜最終被匯集到6個從數據采集單元（SlaveHub），這6個從數據采集單元又與1個主數據采集單元（MasterHub）相連。最終主數據采集單元通過LAN網將這些信息上傳到PC機，并通過PC機上的相關軟件將設備的放電情況顯示出來。

由于GIS設備是全封閉的，這對判斷分析它的運行狀況是很不利的。以上安裝了SmartCoupler的GIS設備給變電站值班員提供了準確可靠的參考數據，使得對GIS設備的運行維護變得簡單，為檢修工作提供了極大的便利。

3 結語

智能耦合器型局部放電在線監測系統（SmartCoupler）可實現對GIS局部放電信號進行快速、準確的在線定位，為準確查找絕緣缺陷與提高設備檢修效率提供了有力支持。現場應用情況表明，采用智能耦合器型局部放電在線監測系統（SmartCoupler）可有效地在復雜的運行環境下鑒別干擾信號，對GIS絕緣狀況進行準確檢測與診斷。

參考文獻：

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[2]溫定筠，彭鵬，孫亞明.GIS局部放電在線檢測技術及UHF法介紹.甘肅電力技術，16-19.

[3]張兵，何偉力，倪繼平，鄒劍芬.UHF法在GIS局部放電在線檢測中的應用.電氣時代，2010，8：86-87.

[4]DMS公司SmartCoupler產品說明.

作者簡介：

馬津（1985-），男，回族，山西長治人，畢業院校：太原理工大學電氣工程及其自動化專業，研究方向：電力。

王強（1985-），男，山西襄汾人，畢業院校：太原理工大學電氣工程及其自動化專業，研究方向：電力。