智能無線局部放電帶電檢測系統的開發及應用

金濤，虞巍，周皓，華銘，宗浩杰

（國網江西省電力有限公司九江供電分公司，江西 九江 332000）

國家電網有限公司科技項目（5218D020001A）資助。

在電力企業供電可靠性管理中，保證電氣設備的安全可靠運行是提高電網供電可靠性的關鍵措施之一，但隨著電氣設備運行時間的變長，會受到外界高溫、潮濕、振動等多種因素的影響，容易出現局放導致絕緣性能下降的情況。通過局放檢測是監測電氣設備絕緣性能的重要方法，能夠在電氣設備出現運行故障之前，發現電氣設備中存在的絕緣性能不夠或降低等缺陷，從而可以提前預防電氣設備可能出現的故障。

本文介紹了利用物聯網技術、智能移動終端、無線智能傳感器等技術開發的智能無線局部放電帶電檢測系統，采用該系統能夠實現對現場局部放電情況的帶電檢測，降低人為因素導致的數據統計分析錯誤，具有較大的應用優勢。

1 基于物聯網的智能無線局部放電帶電檢測系統

電氣設備局部放電的能量釋放方式一般包括電磁、聲波或者氣體形式等，常規的電氣設備局部放電檢測儀存在人工分析數據效率低、數據利用率低等問題，難以滿足現代電力行業的需求。物聯網技術可以用于開發智能無線電氣設備局部放電檢測系統，能夠實現在線帶電檢測。

帶電進行電氣設備局部放電檢測需要采用便攜式局部放電檢測儀，在不停電的情況下完成檢測任務，可以進行高頻、超聲波等檢測。利用基于物聯網的智能無線局部放電帶電檢測系統，可以在保證完成電氣設備局部放電檢測任務的前提下，提高局部放電檢測的工作效率。

2 智能無線局部放電帶電檢測系統的開發

2.1 智能無線局部放電帶電檢測系統的系統架構

物聯網技術在應用的過程中，主要分為數據采集層、網絡傳輸層和高級應用層等，其中，數據采集層主要是借助各種類型的傳感器進行采集，實現對待檢測電氣設備的智能感知，各種類型的傳感器采集的數據應能夠實現共享。網絡傳輸層可以采用無線通信技術，使得局部放電檢測儀可以隨身攜帶，保證局部放電檢測工作的方便性。高級應用層則是對所采集和傳輸過來的數據進行分析和處理，得出局部放電檢測結果，并通過友好的人機界面實現對電氣設備的智能化管理。

通過局部放電檢測主機可以對變壓器、GIS、開關柜、電纜等設備進行局部放電檢測，并通過無線通信網絡傳輸到遠程控制系統。當某種類型的電氣設備發生了局部放電時，此時，設備會發出電磁波信號或者超聲波信號，位于采集層的傳感器就可以將所發出的這兩種類型的信號轉化為電信號，從而傳入系統進行分析處理。在網絡傳輸層，通過WiFi、4G等無線通信技術構建網絡通信系統，將便攜式局部放電檢測移動終端和服務器進行通信組網。為了保證數據通信過程中的安全性，可以采用VPN通信網絡技術，采用密碼認證和身份認證等訪問控制措施，提供安全的網絡服務。

2.2 智能無線局部放電帶電檢測系統中的傳感器

在智能無線局部放電帶電檢測系統中，根據局部放電電氣設備發出的電磁波信號或者超聲波信號，主要包括高頻傳感器、超聲波傳感器、特高頻傳感器、暫態地電壓傳感器等，采用這些類型的傳感器能夠進行多種類型的電氣設備局部放電檢測。在特高頻傳感器中，則利用天線接收電磁波，并轉化為電信號，之后再經過信號放大、濾波等環節處理，最終可以提取到所要求的信號。對于暫態地電壓傳感器，是利用電容耦合的原理，將待進行局部放電檢測的電氣設備表面的電磁信號，通過電容耦合成電信號，完成對信號的采集和提取。在利用超聲波進行信號采集時，則重點檢查電氣設備所發出的超聲波的相位、幅度以及聲波的頻率等特征數據，這種特征數據能夠發生設備出現絕緣缺陷的嚴重程度和具體的缺陷位置等。總體而言，所采集到的初始信號都需要通過放大、濾波和電平調整等信號處理，再提取信號特征，完成對信號的辨識。

3 智能無線局部放電帶電檢測系統的應用

3.1 智能無線局部放電帶電檢測系統的功能

智能無線局放帶電檢測系統在實際應用中，分為各個不同的功能模塊，分別具有不同的職責分工，完成不同的任務，保證局放帶電檢測系統的高效使用。在智能無線局放帶電檢測系統的應用層中，主要設置的功能模塊如圖1所示。

圖1 智能無線局放帶電檢測系統的功能模塊

從圖1中可以看出，智能無線局放帶電檢測系統主要包括局部放電檢測過程模塊、數據處理模塊和電氣設備狀態評估模塊等，各個模型下也承擔著多項不同的功能。利用物聯網技術構建的智能無線局放帶電檢測系統，各個功能模塊都可以單獨進行維護、升級和更換。當需要對某種類型的電氣設備進行長期的局部放電檢測時，則該局放帶電檢測系統可以通過外網進行組網，實現多種類型的局部放電檢測終端長期運行監測。

3.2 智能無線局部放電帶電檢測系統的應用分析

智能無線局放帶電檢測系統在實際應用中取得了較好的應用效果，如在局放帶電檢測系統中，具有圖譜印影對比功能，通過比較局放帶電檢測系統數據庫中的圖譜數據，可以采用不同的顏色辨識出電氣設備中存在的局部放電缺陷。其次，通過局放帶電檢測系統中的放電定位功能，可以具體定位到電氣設備出現局部放電的位置。當對高壓開關柜進行局部放電檢測試驗時，此時，電信號是在柜體中傳播，傳播距離越長，信號衰減的幅度越大，通過時間差可以定位電氣設備出現局部放電的位置。

為了檢測智能無線局放帶電檢測系統的應用性能，可以對該系統進行性能校驗試驗和現場實際測試，主要檢測局部放電檢測系統的靈敏度和準確度。通過對電氣設備進行局部放電檢測，可以發現設備內部的螺母是否出現了松動或者存在雜質。通過局部放電檢測系統中的無線通信模塊，還可以試一下遠距離觀察到檢測到的信號，提高對電氣設備管理的信息化水平。

4 結語

利用物聯網技術和智能移動終端對現有的電氣設備局放檢測技術進行改進，是今后電氣設備局放檢測的發展趨勢，能夠克服現有局部放電檢測技術體系中的不足之處，提高檢測效率和檢測質量。本文所分析的基于物聯網技術的智能無線電氣設備局部放電檢測系統，可以在電氣設備局部放電檢測實際中進行應用。