GIS特高频局部放电在线监测系统现场测试

张弄韬，孙傲阳，彭晶

（1.云南电网有限责任公司楚雄供电局，云南 楚雄 675000；2.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650011）

0 前言

GΙS设备故障时有发生,维修起来比普通一次设备更为复杂,需要的时间也长,目前国内GΙS局放在线监测技术的主要采用超高频检测法[1]。为提高GΙS设备局部放电故障检测率，在GΙS设备上安装了特高频局部放电在线检测仪。以下论述特高频局放在线监测系统的测试方法。根据实验室模拟验证以及现场对安装在110 kV变电站的特高频局部放电在线监测系统检测能力开展现场测试。

1 局放监视系统的测试

1.1 特高频检测原理

局部放电是绝缘体在电场中因局部范围内发生电场畸形、场强集中导致的放电或击穿的一种脉冲放电形式，同时伴随着电磁辐射、电脉冲、超声波、光等现象。特高频就是采集其中物理量的测量方法[2]。

局部放电产生的时候，放电脉冲的快速上升前沿包含频率高达1 GHz的电磁波，应为GΙS气室的共振作用，进而形成多种模式的特高频谐振电磁波[3]。电磁波信号从盆式绝缘子泄漏出来，通过特高频传感器，拾取泄漏出来的高频电磁波信号来测量局部放电信号并用仪器对信号进行分析[4-5]。

特高频局部放电在线监测系统现场测试主要采用可变模拟信号注入的方式进行。通过产生具有特定特征的特高频信号，并将该特高频信号注入GΙS内部，通过对比注入的特高频信号特征与安装在该GΙS上的特高频局部放电在线监测系统检测到的PRPS谱图特征，对被测特高频局部放电在线监测系统的检测能力进行测评。

可变模拟信号注入的测评方法，其核心在于归纳传感器检测输出的是序列化的电压脉冲[6]。具体来说，在现场使用ns陡脉冲发生器产生特高频信号，并通过高频电缆传输，经发射天线发射。将发射天线对准被测特高频局部放电在线监测系统传感器附近的GΙS盆式绝缘子（若该盆式绝缘子无金属屏蔽环，则特高频信号可顺利通过盆式绝缘子注入GΙS内部。若该盆式绝缘子有金属屏蔽环，则特高频信号会被金属屏蔽环所屏蔽，但考虑到金属屏蔽环上留有浇注口，故特高频信号可通过浇注口注入GΙS内部。但是要注意，有的带金属屏蔽环的GΙS盆式绝缘子浇注口上安装有金属片，测评时，可咨询厂家意见，将该金属片拆除）。对比ns陡脉冲发生器产生的特高频信号特征与特高频局部放电在线监测系统检测到的PRPS谱图特征，对被测特高频局部放电在线监测系统的检测能力进行测评。

图1 测评方法

1.2 测试仪器

1）ns陡脉冲发生器。该发生器的输出电压范围为0. 5 V～200 V，输出波形上升沿不大于1 ns，脉宽24 ns，半峰值时间5 ns。

2）使用特高频天线作为特高频信号发射天线。该天线在工作频带内（300-1 500 MHz）的平均等效高度为13.52 mm。

3）示波器。本次测评使用的示波器型号为DPO7254C，用于对ns陡脉冲发生器的输出信号进行监视。

图2 脉冲序列间隔频率为51 Hz的特高频信号

1.3 测试方法

使用ns陡脉冲发生器输出脉冲序列间隔频率（脉冲序列间隔频率=1/脉冲序列间隔时间）为51 Hz的特高频信号，该特高频信号的特征是在PRPS谱图呈现出特殊的斜线状谱图。将该特高频信号通过发射天线注入GΙS内部并被被测特高频局部放电在线监测系统所检测到，通过观察被测特高频局部放电在线监测系统其能否有效检测到特高频信号并正确显示斜线状PRPS谱图，以便对其检测能力进行测评。

脉冲序列间隔频率为51 Hz的特高频信号PRPS谱图如2所示。

2 实验室验证

为了验证测评方案的可行性，在实验室，对DMS生产的特高频局部放电在线监测系统进行了测评。

试验平台是一220 kVGΙS试验段。该试验段包括气体试验变压器气室、套管气室、隔离开关气室、接地开关气室、模拟放电气室等组成。该特高频局部放电在线监测系统在GΙS不同位置布置有3个特高频传感器，通过在最左侧气室盆式绝缘子处注入脉冲序列间隔频率为51 Hz的特高频信号，对该特高频局部放电在线监测系统对其检测能力进行测评。

图3 实验室验证

DMS特高频局部放电在线监测系统测评结果如下图所示。从下图可以看出，该在线监测系统能够有效检测到特高频信号并正确显示斜线状PRPS谱图。

图4 D8MS特高频局部放电在线监测系统测评结果

实验室验证结果表明，该测评方案可有效测评特高频局部放电在线监测系统。

3 现场测试

带着实验室验证的方法，开展了多个变电站的测试工作，以某变电站110 kV为例。 以测试结果来看目前其运用效果并不理想，系统经常出现误报、漏报情况。原因主要如下：

1）部分传感器及监测系统识别度、灵敏度较低，且传感器配置无法全覆盖监测[7]。

2）安装调试过程不够严谨规范，信息传输或监测软件无法正常稳定运行。

3）在线监测系统传感器质量低，使用寿命周期太短。

4 结束语

GΙS在线监测系统需要实现实时检测及显示设备内部的局部放电;局部放电事件记录以及回放；可进行局部放电故障源定位；局部放电波形测量、分析、显示和趋势分析；局部放电缺陷类型自动识别。[5]现场设备需要进一步的完善系统达到稳定运行灵敏监测的要求。对现场测评来说，最重要的仪器就是ns陡脉冲发生器和发射天线，为了实现测评结果的可重现，达到测评方法的标准化，应对上述仪器的参数进行规定；交接试验时，可考虑使用测评仪器注入信号，检测每个通道的幅值。之后每次例行试验均记录幅值，比较幅值差异，幅值差异不得大于10%。关于在线监测系统验收：目前在线监测系统验收确实缺乏相关技术及标准支持，在完善相关测评技术手段的同时，还要考虑相关标准制度的建章立制。