GIS局部放電在線檢測技術的應用研究

趙剛 劉煒 楊峰

摘 ? 要：GIS局部放電設備，主要是依托數字化技術和電子控制技術，對待檢測物體進行實時監督，而設備上的電氣絕緣系統，也直接影響到GIS局部放電設備的安全性和穩定性。基于此，強化其設計效率，提升GIS局部放電在線檢測技術的應用效能，能夠極大地提升電氣系統的運行效率，繼而為工業設計生產以及其他高端領域的發展奠定有效的電氣支撐。本文主要研究GIS局部放電在線檢測技術的應用效果。

關鍵詞：GIS局部放電 ?在線檢測技術 ?應用研究

中圖分類號：TM855 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0032-02

近幾年來，隨著科學技術的逐漸發展以及電子科技的更新和進步，GIS局部放電在線檢測技術已經改良了以往檢測時間長、數據不精準以及系統穩定性不足的缺點，既能夠節省時間提升檢測結果的準確性，同時還能保障GIS局部在線檢測方法、構件系統組成等滿足電氣事業的發展，繼而為新科技的推出奠定堅實的基礎。

1 ?開展GIS局部放電在線檢測技術研究的意義和現狀

1.1 意義

雖然GIS全封閉系統本身具有極強的穩定性等特點，但是這類設備一旦發生故障，就要求技術人員對系統進行拆解和釋放，在此過程中也會遇到很多難題。首先是這類設備結構大多做過精細處理，而且每一個構件的結構都相對復雜，想要拆解或重新組合具有很大的困難。其次是當故障發生的時候，與GIS系統連接在一起的SF6本身會分解一些有毒的氣體，一來危害工作人員的人身安全，二來也會導致一些設備和生產成品遭到腐蝕，影響作業環境和作業效率。最后，GIS設備內部的各類元件的絕緣性質和絕緣距離都相對較近，尤其是很多系統都與設備氣室直接連接，故障發生后會出現大面積停電的情況[1]。

1.2 現狀

與國外發達國家相比，我國科學技術的進程較晚，1984年相關專家和學者對局部放電檢測技術進行研究，并推導出一定的實驗方法和公式。實踐表明，利用高頻的UKF方法能夠有效對GIS絕緣進行在線的檢測，而且發展前景巨大。直到2010年，趙現平、王衛東以及王建生等研究專家學者初步建立了有效的局部放電檢測平臺，對現實的設備進行了模擬放電演練，并利用脈沖法、超聲法以及高頻法等，對放出的電流進行測試和管理。其中，高頻電流法的靈敏度最強，能夠抗擊眾多干擾，適用于大部分現場檢測。這種方法也被一直沿用至今，經歷了幾次更新之后，系統漏洞也已經基本修復，能夠很好地用于工業生產以及其他高端領域當中。

2 ?GIS局部放電檢測技術的原理分析

2.1 類型

在眾多電力設備的絕緣系統中，放電的區域只有很少一部分，并沒有貫穿于整個電壓與導體之間，這種情況也就被稱為局部放電。造成局部放電的具體原因主要是局部電場出現畸變，而其他電場則強集中，使得絕緣介質之間的氣體遭遇電擊繼而出現局部放電的情況，這可能是發生在絕緣體的內部或表面，同時也可能會發生在導體的邊緣部分。而且絕緣體局部放電的情況也會在很大程度上腐蝕絕緣材料，繼而導致絕緣體被擊穿，影響工作效率。造成GIS系統局部放電的情況有很多，包括懸浮放電、絕緣缺陷、自由顆粒等。因此，對其放電情況進行在線檢測，能夠有效地防止絕緣體外表被擊穿，同時也能檢測到放電的部位以及放電情況，為后續的處理以及整修帶來極大的便利[2]。

2.2 GIS局部放電在線檢測方法

GIS局部放電在線檢測技術的應用，需要針對待檢測對象所表現出來的不同的特性以及現象。其能夠產生的各種熱能、聲音、光纖等，都會在很大程度上影響到后續的檢測效果。因此，依據不同的類型，需要確定是用紅外檢測技術、聲檢測技術、光檢測技術還是電檢測技術，等等。而且不同的檢測方法其本身就具有較強的局限性，再加上其針對的檢測內容不同，需要臨時改進或更新的部分也各有差異。例如，GIS局部放電所產生的脈沖電流，其持續的時間可能僅有幾秒鐘，但是其頻率卻高達300～3000MHz。而且GIS的金屬殼作為一個良好的波導，局部放電所產生的超高頻信號，能夠有效并快速地傳播，接收系統在接收到這些信號之后，會建立其大量的橫向點撥和橫向磁波，用于后續的實驗和數據更新。

2.3 GIS局部放電系統的硬軟件

在高頻信號檢測的基礎上，GIS局部放電在線檢測系統的硬件構成主要包括檢測診斷服務器、現場信號采集處理單元、高頻傳感器等。每一套系統的構成，都需要由多個可控的現場信號處理單位來搭建，以便實現同步檢測。軟件檢測功能則主要呈現警報、分析和存儲功能，并要求技術人員有效安裝各個通道的在線檢測圖譜，用以現實警報等級。除此之外，分析離線數據系統、二維圖譜系統以及三維譜圖系統，都需要隨時開啟隨時待命，以有效摸清系統頻率、放電持續時間、密度、放電量以及放電相位之間的關系等[3]。

3 ?GIS局部放電在線檢測的關鍵技術和應用

3.1 局部放電類型模式識別

主要是依據局部放電的特征來判斷系統共的電源類型，也就是研究絕緣缺陷與放電現象之間的關系。而且依據GIS局部放電檢測系統的判斷，放電源類型的識別基本可以依據特征、放電模式構造、預處理、數據獲取等方法來實現。而且隨著科學技術的逐漸發展和優化，當前人工神經網技術在該領域已經得到了廣泛的應用，而且強大的網絡系統甚至能夠對人體進行直接的模仿和模擬，繼而實現無人檢測的目的。當前，該方法的應用主要體現在訓練向量分區算法、自組織特征映射算法、遺傳算法以及誤差反向傳播算法四個方面，應用功能范圍非常廣泛。需要注意的是，在進行GIS特高頻局部放電檢測時，信號可能會受到以下幾個因素的干擾，如馬達噪聲、熒光噪聲、移動手機或電話的噪聲以及雷達噪聲等。技術人員需要事先對這些干擾進行過濾和清除，以保證作業環境的嚴謹性。而且該系統還會對局部放電設備的信號源進行一定的放大和濾波，要求技術人員利用電子計算機對其中的數據進行篩選和優化處理，分析放電源以及放電類型的特征，為后續的規律整理以及技術優化提供有效的依據。

3.2 局部放電電源定位技術

GIS局部放電在線檢測系統共在發現并更新電源信號之后，能夠依托多個傳感器的感應，對不同的信號來源、信號強度以及信號的類別進行識別和更新，繼而幫助技術人員尋找到發生故障的放電源，以便于隨時更換和處理。例如，當某一個GIS系統內部發生局部放電的時候，系統兩側的傳感器就會感應到局部放電源信號，并在軟件圖譜上呈現出一個系統的信號捕捉時間差，讓技術人員能夠及時有效地找到這個發生故障的放電源，既縮短了發現故障位置的時間，也在很大程度上提升了工作效率。

4 ?結語

隨著電氣事業的逐漸發展和升級，當前一些高端技術已經逐漸應用到該領域中，優化了經濟市場秩序，也在很大程度上促進了科學事業的發展。GIS局部放電在線檢測技術，能夠很好地尋找到待檢測系統的放電源，既節省了時間和人力工作，同時也為后續高端技術的開發以及新科技的運行提供了便捷條件。因此，在進行實際的檢測過程中，應該有效制定合理的檢測方法和檢測效力，滿足在線檢測需求的同時，為新技術的更新和電力事業的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1] 高明.GIS設備局部放電檢測技術的應用研究[D].江蘇大學，2019.

[2] 張天堃.GIS變電站絕緣在線監測系統研究[D].華北電力大學，2018.

[3] 郭路遙.GIS設備局部放電帶電檢測技術有效性研究[D].華北電力大學，2018.