基于RFID射频标签的开关设备局放检测技术研究

胡 卡，潘章达，韩 煦，陈 宇，李夏蔚（国网湖北省电力公司检修公司，湖北武汉430050）

基于RFID射频标签的开关设备局放检测技术研究

胡 卡，潘章达，韩 煦，陈 宇，李夏蔚（国网湖北省电力公司检修公司，湖北武汉430050）

本项目拟在前期取得的大量成果的基础上研究基于物联网的高压开关柜局部放电带电检测智能管理体系，建立局放测试数据库，以提高现场局放测试数据的有效性和可靠性。结合目前的网络技术和大数据挖掘技术，研究局放数据管理与诊断的实现方法，降低基层局放测试人员对技术和经验的要求；结合物联网技术，研究基于物联网的局放数据采集和管理方法，以技术手段解决管理问题中的数据真实性问题。

RFID；局部放电检测；物联网

1 引言

高压设备的绝缘能力是决定安全稳定运行的重要因素。局部放电检测是反映高压设备绝缘状况的有效手段，也是当前研究和应用的热点，目前在高压开关柜设备局放检测中，常用的是特高频检测、超声、高频和暂态地电压检测设备，这些设备的大量应用，发现了不少缺陷，解决了大量的事故隐患，取得了很好的应用效果。但同时我们也看到应用中存在很多问题如：①局放测试设备和技术各异，甚至同一种测试技术不同设备测试结果的展示方式差异也很大，缺乏统一的数据规范，不利于测试结果的相互比较和历史测试数据利用；②其中，射频识别技术在电力领域也得到了广泛的应用，涉及到电力设备的巡检、电力设备的标识化管理、电力设备动态缺陷管理、电力系统的安全作业等，对实现电力系统的信息化，保障电力系统的安全运行起到了积极的作用。

局部放电时电气设备绝缘部分被击穿的电气放电，将引起设备绝缘系统劣化，逐渐导致绝缘损坏。导致高压开关柜局部放电的因素很多包括：设备维护不够，年久失修。如母排和绝缘瓷瓶上有严重的灰尘和锈蚀现象将导致局部放电；安装因素。如安装时避雷器与母排距离过近，产生局部放电；设备使用环境恶劣。如小室阴暗潮湿，开关柜内部受潮严重有凝露现象，将导致局部放电；施工工艺因素，如连接部分的螺栓未拧紧，将导致局部放电。而常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电这类绝缘性的缺陷，局部放电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷的恶性循环，严重时甚至会导致绝艳事故。局部放电检测可以避免电力设备在运行中发生突发性的绝缘损坏事故，因此局部放电检测对于电力设备正常运行有其必要性[1]。

2 带电检测技术分析

目前在高压开关柜设备局放检测中，常用的是特高频检测、超声波和暂态地电压检测等方法。特高频电磁波检测方法是通过电信号的方式对高压开关柜进行局放检测，高压开关柜内部局部放电会激发电磁波信号，电磁波会经空气通道从开关柜柜体缝隙或观察窗传播出来。通过将特高频电磁波检测传感器放置在柜体缝隙或观察窗处，即可通过仪器显示数值实现对高压开关柜局部放电检测。

超声波检测法是采用声信号的方式对高压开关柜进行局放检测，开关柜局部放电会激发超声波信号，超声波信号可经空气耦合引起开关柜外壳振动。通过超声波局放检测传感器，可检测到声波引起柜体振动情况，进而实现对开关柜局部放电的检测。

暂态地电压检测法采用电信号对高压开关柜进行检测，当开关柜内局部放电会激发电磁波信号，电磁波会快速由带电体向非带电体迁移，如开关柜柜体。由于受趋肤效应影响，电子将仅集中在内表面，但会沿着开关柜不连续处向外表面传播，并沿外壳向大地传播，进而在外壳上产生对地的暂态地位。通过使用暂态地电波传感器贴附在开关柜外壳上，即可检测到暂态电位变化，进而实现对开关柜的局部放电的检测。

超声波局放检测法是声音测量法，对空气介质类型比较敏感，适合检测空气介质放电，比较适合检测套管、终端、绝缘子的表面放电。但易受现场机械振动的干扰，传播过程衰减大，定位精度易受内部反射、折射等现象的影响[2]。

特高频电磁波检测法和暂态地电压检测法是电磁测量法，对脉冲的变化速度比较敏感，比较适合介质内部放电，能够精确定位，在传播过程中衰减也较小。但分辨率不高，易受到外界电磁干扰，对放电频谱较低的套管、终端、绝缘子表面放电不敏感。

针对目前局放测试设备和技术各异，甚至同一种测试技术不同设备测试结果的展示方式差异也很大，缺乏统一的数据规范，不利于测试结果的相互比较和历史测试数据利用等弊端，采用超声波检测法和特高频检测法相结合的方式实现对设备局部放电的精确检测，并制定了标准化高压开关柜局部放电检测流程。对高压开关柜局部放电检测时，首先使用超声波检测法和暂态地电压检测法对站内所有开关柜进行局放检测。当发现异常信号时，综合两种方式及局部精确定位对存在异常信号的高压开关柜进行诊断性测量，判断局部放电类型及危险程度[3]。

3 RFID射频标签的应用

电力设备巡检有效保证电力设备设备安全、提高电力设备可靠率、确保电力设备最小故障率的一项基础工作。目前，国内普遍采用的是人工巡视、手工纸介质记录的工作方式，这几种方式存在着人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作、巡检数据信息化程度低等缺陷。

射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内[4]。

开关设备局放检测RFID系统由开关设备巡检点处集成UHFRFID射频标签、便携式PDA智能巡检终端、4G无线传输、设备巡检信息数据库、设备管理服务器、技术工作站等组成。开关设备局放检测数据通过PDA智能终端或无线传输写入RFID射频标签，通过4G无线传输至设备巡检数据库可实现数据的上传与查看。下次巡检时可用便携式PDA智能巡检终端进行数据的查询，以免漏检、重检等问题[5]。

由于采用RFID射频技术，配合具有射频读写识别功能的PDA终端。电力设备检修部门在巡检工作上第一次实现了无纸化数据采集与读取，同时使设备和电力设备管理部门有效的监督巡检人员的工作情况，实现巡检工作电子化、信息化、智能化，从而最大程度提高工作效率，保证了电力设备、电力设备的低故障率安全运行，推动电力设备企业的科技创一流工作，具有广泛的应用前景。

4 结语

RFID射频标签的开关设备局放检测技术的应用，采用标准化的局放测试设备和测试技术流程，统一了局放测试数据规范，利于测试结果的相互比较和历史测试数据利用；射频标签的使用，是识别技术在高压开关柜局放检测的应用，实现了巡检工作电子化、信息化、智能化，电力设备的标识化管理对实现电力系统的信息化，保障电力系统的安全运行起到了积极的作用。

[1]白凯祥.基于RFID射频识别的开关设备智能巡检系统设计[J].中国电业：技术版，2013（12）.

[2]胡云石.基于RFID射频识别的变电所设备智能巡检系统设计[J].电气时代，2013（5）：60～62.

[3]董 晶.大规模物联网应用中的基于射频识别技术智能变电站巡检系统研究[J].城市建设理论研究：电子版，2011（31）.

[4]肖 军.物联网和IPv6技术在智能变电站中应用研究[D].华北电力大学，2014.

[5]关 欣.基于RFID技术的电力巡检终端设计与实现[D].大连理工大学，2015.

TM507

A

2095-2066（2016）32-0074-02

2016-11-2

胡 卡（1985-），男，湖北随州人，工程师，工学硕士，毕业于武汉理工大学，电机与电器专业，就职于国网湖北省电力公司检修公司变电检修中心，任一次设备检修二班检修工，从事超高压变电一次设备开关、刀闸、GIS设备的检修与维护工作。

潘章达（1984-），男，湖北黄冈人，高级工程师，工学硕士，毕业于武汉大学，电气工程学专业，就职于国网湖北省电力公司检修公司，任运检部技术监督专责，从事超高压电网运维检修工作。

韩 煦（1985-），男，湖北武汉人，工程师，工学学士，毕业于武汉工业学院，就职于国网湖北省电力公司检修公司变电检修中心，任一次设备检修二班副班长，从事超高压变电一次设备开关、刀闸、GIS设备的检修与维护工作。

陈 宇（1990-），男，湖北钟祥人，助理工程师，工学学士，毕业于华中科技大学，电气工程及其自动化专业，就职于国网湖北省电力公司检修公司变电检修中心，任一次设备检修工，从事超高压输变电设备开关、刀闸的检修与维护工作。

李夏蔚（1991-），男，湖北襄阳人，助理工程师，学士学位，毕业于华中科技大学，电气工程及其自动化专业，就职于国网湖北省电力公司检修公司变电检修中心，任一次设备检修工，从事超高压输变电设备开关、刀闸的检修与维护工作。