基于RFID射頻標簽的開關設備局放檢測技術研究

胡 卡，潘章達，韓 煦，陳 宇，李夏蔚（國網湖北省電力公司檢修公司，湖北武漢430050）

基于RFID射頻標簽的開關設備局放檢測技術研究

胡 卡，潘章達，韓 煦，陳 宇，李夏蔚（國網湖北省電力公司檢修公司，湖北武漢430050）

本項目擬在前期取得的大量成果的基礎上研究基于物聯(lián)網的高壓開關柜局部放電帶電檢測智能管理體系，建立局放測試數(shù)據(jù)庫，以提高現(xiàn)場局放測試數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。結合目前的網絡技術和大數(shù)據(jù)挖掘技術，研究局放數(shù)據(jù)管理與診斷的實現(xiàn)方法，降低基層局放測試人員對技術和經驗的要求；結合物聯(lián)網技術，研究基于物聯(lián)網的局放數(shù)據(jù)采集和管理方法，以技術手段解決管理問題中的數(shù)據(jù)真實性問題。

RFID；局部放電檢測；物聯(lián)網

1 引言

高壓設備的絕緣能力是決定安全穩(wěn)定運行的重要因素。局部放電檢測是反映高壓設備絕緣狀況的有效手段，也是當前研究和應用的熱點，目前在高壓開關柜設備局放檢測中，常用的是特高頻檢測、超聲、高頻和暫態(tài)地電壓檢測設備，這些設備的大量應用，發(fā)現(xiàn)了不少缺陷，解決了大量的事故隱患，取得了很好的應用效果。但同時我們也看到應用中存在很多問題如：①局放測試設備和技術各異，甚至同一種測試技術不同設備測試結果的展示方式差異也很大，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，不利于測試結果的相互比較和歷史測試數(shù)據(jù)利用；②其中，射頻識別技術在電力領域也得到了廣泛的應用，涉及到電力設備的巡檢、電力設備的標識化管理、電力設備動態(tài)缺陷管理、電力系統(tǒng)的安全作業(yè)等，對實現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息化，保障電力系統(tǒng)的安全運行起到了積極的作用。

局部放電時電氣設備絕緣部分被擊穿的電氣放電，將引起設備絕緣系統(tǒng)劣化，逐漸導致絕緣損壞。導致高壓開關柜局部放電的因素很多包括：設備維護不夠，年久失修。如母排和絕緣瓷瓶上有嚴重的灰塵和銹蝕現(xiàn)象將導致局部放電；安裝因素。如安裝時避雷器與母排距離過近，產生局部放電；設備使用環(huán)境惡劣。如小室陰暗潮濕，開關柜內部受潮嚴重有凝露現(xiàn)象，將導致局部放電；施工工藝因素，如連接部分的螺栓未擰緊，將導致局部放電。而常規(guī)的非耐壓和耐壓試驗難以發(fā)現(xiàn)局部放電這類絕緣性的缺陷，局部放電將導致電力設備絕緣的劣化和缺陷的惡性循環(huán)，嚴重時甚至會導致絕艷事故。局部放電檢測可以避免電力設備在運行中發(fā)生突發(fā)性的絕緣損壞事故，因此局部放電檢測對于電力設備正常運行有其必要性[1]。

2 帶電檢測技術分析

目前在高壓開關柜設備局放檢測中，常用的是特高頻檢測、超聲波和暫態(tài)地電壓檢測等方法。特高頻電磁波檢測方法是通過電信號的方式對高壓開關柜進行局放檢測，高壓開關柜內部局部放電會激發(fā)電磁波信號，電磁波會經空氣通道從開關柜柜體縫隙或觀察窗傳播出來。通過將特高頻電磁波檢測傳感器放置在柜體縫隙或觀察窗處，即可通過儀器顯示數(shù)值實現(xiàn)對高壓開關柜局部放電檢測。

超聲波檢測法是采用聲信號的方式對高壓開關柜進行局放檢測，開關柜局部放電會激發(fā)超聲波信號，超聲波信號可經空氣耦合引起開關柜外殼振動。通過超聲波局放檢測傳感器，可檢測到聲波引起柜體振動情況，進而實現(xiàn)對開關柜局部放電的檢測。

暫態(tài)地電壓檢測法采用電信號對高壓開關柜進行檢測，當開關柜內局部放電會激發(fā)電磁波信號，電磁波會快速由帶電體向非帶電體遷移，如開關柜柜體。由于受趨膚效應影響，電子將僅集中在內表面，但會沿著開關柜不連續(xù)處向外表面?zhèn)鞑ィ⒀赝鈿は虼蟮貍鞑ィM而在外殼上產生對地的暫態(tài)地位。通過使用暫態(tài)地電波傳感器貼附在開關柜外殼上，即可檢測到暫態(tài)電位變化，進而實現(xiàn)對開關柜的局部放電的檢測。

超聲波局放檢測法是聲音測量法，對空氣介質類型比較敏感，適合檢測空氣介質放電，比較適合檢測套管、終端、絕緣子的表面放電。但易受現(xiàn)場機械振動的干擾，傳播過程衰減大，定位精度易受內部反射、折射等現(xiàn)象的影響[2]。

特高頻電磁波檢測法和暫態(tài)地電壓檢測法是電磁測量法，對脈沖的變化速度比較敏感，比較適合介質內部放電，能夠精確定位，在傳播過程中衰減也較小。但分辨率不高，易受到外界電磁干擾，對放電頻譜較低的套管、終端、絕緣子表面放電不敏感。

針對目前局放測試設備和技術各異，甚至同一種測試技術不同設備測試結果的展示方式差異也很大，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，不利于測試結果的相互比較和歷史測試數(shù)據(jù)利用等弊端，采用超聲波檢測法和特高頻檢測法相結合的方式實現(xiàn)對設備局部放電的精確檢測，并制定了標準化高壓開關柜局部放電檢測流程。對高壓開關柜局部放電檢測時，首先使用超聲波檢測法和暫態(tài)地電壓檢測法對站內所有開關柜進行局放檢測。當發(fā)現(xiàn)異常信號時，綜合兩種方式及局部精確定位對存在異常信號的高壓開關柜進行診斷性測量，判斷局部放電類型及危險程度[3]。

3 RFID射頻標簽的應用

電力設備巡檢有效保證電力設備設備安全、提高電力設備可靠率、確保電力設備最小故障率的一項基礎工作。目前，國內普遍采用的是人工巡視、手工紙介質記錄的工作方式，這幾種方式存在著人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作、巡檢數(shù)據(jù)信息化程度低等缺陷。

射頻識別（RFID）是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸。無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。標簽包含了電子存儲的信息，數(shù)米之內都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內[4]。

開關設備局放檢測RFID系統(tǒng)由開關設備巡檢點處集成UHFRFID射頻標簽、便攜式PDA智能巡檢終端、4G無線傳輸、設備巡檢信息數(shù)據(jù)庫、設備管理服務器、技術工作站等組成。開關設備局放檢測數(shù)據(jù)通過PDA智能終端或無線傳輸寫入RFID射頻標簽，通過4G無線傳輸至設備巡檢數(shù)據(jù)庫可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳與查看。下次巡檢時可用便攜式PDA智能巡檢終端進行數(shù)據(jù)的查詢，以免漏檢、重檢等問題[5]。

由于采用RFID射頻技術，配合具有射頻讀寫識別功能的PDA終端。電力設備檢修部門在巡檢工作上第一次實現(xiàn)了無紙化數(shù)據(jù)采集與讀取，同時使設備和電力設備管理部門有效的監(jiān)督巡檢人員的工作情況，實現(xiàn)巡檢工作電子化、信息化、智能化，從而最大程度提高工作效率，保證了電力設備、電力設備的低故障率安全運行，推動電力設備企業(yè)的科技創(chuàng)一流工作，具有廣泛的應用前景。

4 結語

RFID射頻標簽的開關設備局放檢測技術的應用，采用標準化的局放測試設備和測試技術流程，統(tǒng)一了局放測試數(shù)據(jù)規(guī)范，利于測試結果的相互比較和歷史測試數(shù)據(jù)利用；射頻標簽的使用，是識別技術在高壓開關柜局放檢測的應用，實現(xiàn)了巡檢工作電子化、信息化、智能化，電力設備的標識化管理對實現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息化，保障電力系統(tǒng)的安全運行起到了積極的作用。

[1]白凱祥.基于RFID射頻識別的開關設備智能巡檢系統(tǒng)設計[J].中國電業(yè)：技術版，2013（12）.

[2]胡云石.基于RFID射頻識別的變電所設備智能巡檢系統(tǒng)設計[J].電氣時代，2013（5）：60～62.

[3]董 晶.大規(guī)模物聯(lián)網應用中的基于射頻識別技術智能變電站巡檢系統(tǒng)研究[J].城市建設理論研究：電子版，2011（31）.

[4]肖 軍.物聯(lián)網和IPv6技術在智能變電站中應用研究[D].華北電力大學，2014.

[5]關 欣.基于RFID技術的電力巡檢終端設計與實現(xiàn)[D].大連理工大學，2015.

TM507

A

2095-2066（2016）32-0074-02

2016-11-2

胡 卡（1985-），男，湖北隨州人，工程師，工學碩士，畢業(yè)于武漢理工大學，電機與電器專業(yè)，就職于國網湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設備檢修二班檢修工，從事超高壓變電一次設備開關、刀閘、GIS設備的檢修與維護工作。

潘章達（1984-），男，湖北黃岡人，高級工程師，工學碩士，畢業(yè)于武漢大學，電氣工程學專業(yè)，就職于國網湖北省電力公司檢修公司，任運檢部技術監(jiān)督專責，從事超高壓電網運維檢修工作。

韓 煦（1985-），男，湖北武漢人，工程師，工學學士，畢業(yè)于武漢工業(yè)學院，就職于國網湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設備檢修二班副班長，從事超高壓變電一次設備開關、刀閘、GIS設備的檢修與維護工作。

陳 宇（1990-），男，湖北鐘祥人，助理工程師，工學學士，畢業(yè)于華中科技大學，電氣工程及其自動化專業(yè)，就職于國網湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設備檢修工，從事超高壓輸變電設備開關、刀閘的檢修與維護工作。

李夏蔚（1991-），男，湖北襄陽人，助理工程師，學士學位，畢業(yè)于華中科技大學，電氣工程及其自動化專業(yè)，就職于國網湖北省電力公司檢修公司變電檢修中心，任一次設備檢修工，從事超高壓輸變電設備開關、刀閘的檢修與維護工作。