高压开关柜局部放电检测及应用

李丹

摘要：电力行业的发展直接影响着我国经济的发展速度和发展走向。局部放电问题是高压开关柜所表现出的主要异常问题，因此运用监测仪器对高压开关柜的局部放电问题进行观察，能够有效判断开关柜的情况。

关键词：高压开关柜;局部放电;检测及应用

引言

随着科技进步，经济的发展，我国对于电力的需求与日俱增。在开关柜的状态检修过程中通常采用局部放电的检测手段，其中有关局部放电的检测方式也是多种多样的，有关任何的一种检测手段都有其不同的优缺点，于是设备检修人员在设备的检修过程中很难判断使用哪种较为合适的检测办法，进而适应当下的市场环境需求。

1高压开关柜局部放电监测技术手段

在高压开关柜的实际运行过程中，由于开关柜内部发生的绝缘缺陷问题，会造成某一点形成过电流，从而造成该点的局部放电现象。随着放电时长的增加，开关柜内部还会产生一定量的电量信息以及非电量信息，这些信息一般为物理现象信息，在物理环境变化过程中表现出来，因此通过对这部分放电信息进行监测，在一定程度上对当前运行环境下的高压开关柜运行状态做出判断。监测技术主要面对的事实上应当是发生绝缘变化以及局部放电问题后开关柜自身的放电物理参量，这部分物理参量与常态参量之间差距大，因此可以通过监测的方式获取。在应用环境中的技术条件内部，需要结合测算方式，对放电信号的具体规模、放电位置、放电影响范围等做出精确判断。结合监测物理量不同，目前应用于高压开关柜状态监测的局部放电监测技术主要为以下几种。脉冲电流检测法在进行放电信号测量时，可以对部分频率极低的信号进行测算并放大，从而实现检测范围的拓宽，但该技术仅能够应用在离线检测当中，无法实现在线监测;红外检测法是通过红外线技术对高压开关装置外部的电信号规律进行获取，通过红外线的反馈，实现放电覆盖范围的测算，但是由于红外线穿透能力不足，无法应用在开关柜装置内部，因此效果并不理想;化学检测法主要通过对开关柜内部的化学现象发生规律进行分辨，是在线监测技术中检测数据精准度最高的技术手段，但是由于化学测算和分析过程还需要依赖人工，因此缺少时效性和动态性;UHF法则是借助传感器装备，对高压开关柜中的电信号进行获取，并由上位机对信号进行解读和分析，从而做出实时的精确判断。但是传感器硬件成本较高，同时安装困难、安装位置限制明显，对于技术条件和环境条件要求较高。

2高压开关柜状态检修中局部放电在线监测系统设计

2.1开关柜局放测试可行性研究

开关柜设备在实际的运作过程中会因为产品本身的质量因素以及设备的使用环境因素导致设备某些部分产生绝缘性降低的问题。在开关柜的正常使用阶段电场发生畸变时就会因为部分绝缘性不能满足使用需求而产生放电现象。在进行局部放电的过程中会伴随着光、电、声等的外在变化，同时还会产生机械波以及电磁波等的干扰，从这个角度进行分析可以针对产生的电磁波以及机械波进行实时监测即可实现对光电等信号的检测，就能及时针对开关柜的局部故障进行位置确定，同时还能判断故障发生的严重程度，进而更好的对故障设备进行及时维护以及更换。

2.2信号特征提取环节设计

上位机在接收到传感器经由高速采集卡的局部放电信号信息后，需要通过系统分析和系统判断，完成放电信号特征的提取，从而完成对于信号及其所代表的高压开关柜异常状态的判断。为了能够实现精准、高效率的在线监测功能，本文在进行信号特征提取环节的系统设计当中，选取了小波包能量谱技术以及神经网络技术，来实现对于信号的处理能力。在实际运行当中，信号特征提取环节的小波包能量谱技术主要通过分解归一以及分形维数2种方式，对信号进行检验，其中分解归一主要对多层小波包信号进行特征类型的提取，而分形维数则以分形和截距方法对于分解归一无法完成的信号进行特征参数提取，最终将获取到的特征参数输入到神经网络当中，神经网络借助分类器，将特征参数和其代表的开关柜状态进行一一对应，完成信号解读。相比于其他类型的信号分析和特征提取技术，小波包处理技术主要能够对信号当中存在的噪声进行去除，从而实现对于不同情况下的异常信号进行波形分析、频率分析以及幅值分析，随后通过分解方式，获得各个层级所代表的信号能量值。信号能量值可以在对应的频段当中作为能量的特征参数，完成对信号特征特点的总结。而在神经网络的选择当中，笔者选用了在放电识别方面具有优势的RBF网络。相较于其他分析类型当中常见的BP网络，RBF网络更符合高压开关柜放电现象的判断，并能够借助特征向量，完成特征分类，因此更具应用优势。

2.3背景局放测试

在进行局部放电的测试过程中，为了更好地进行局部放电的程度评定，需要对开关柜内的空间进行空气和金属的放电水平测定。在对空气进行放电水平测定时可以在开关柜内放置悬空的金属板，然后将局部放电测定探头放置于金属表面进行测定，实验测定开关柜内的空气有关的局部放电数值水平为39dB。在对金属进行局部放电水平的测定过程中可以在固定的室内选定接地的金属物质，然后直接将局部放电测定设备伸出的探头放置在金属物的表面进行实际的测定，结果表明开关室内的金属局部放电水平數值为53dB。但是因为开关室内的不同点在局部放电水平上会有所不同，因此建议在不同的多处放置空气以及金属局部放电设备进行相关数据采集，然后对获取到的数据进行平均处理得到最终的结果。经过实际的测量后发现，此处的开关室内部存在局部放电水平较高的状况，以此初步的判断放电的基本情况。

3高压开关柜局部放电预控措施

1）定期开展开关柜暂态地电压、超声波局部放电信号检测，结合红外测温、紫外成像和特高频检测，运用横向、纵向比较法进行分析判断，可有效检测局部放电缺陷。2）对于存在暂态地电压、超声波局部放电信号的开关柜，可采用工频交流耐压试验和开关柜暂态地电压、超声波局部放电信号检测相结合的诊断方法，事实证明该方法简单有效。3）应加强穿墙套管局部放电检测，尤其是主变压器穿墙套管，在开关柜局部放电检测过程中容易被忽略。4）配电室内安装有大量穿墙套管、穿芯套管，实际检测中存在较多放电缺陷，很多为同厂家或同批次，当发现类似缺陷时应加强排查。5）能否准确掌握高压开关柜设备结构原理，对检测人员来说尤为关键，直接关系到检测定位是否精确，检测结论是否详实准确，意见建议是否科学合理，故检测人员应加强对一次设备结构原理的理论学习。6）应加强全过程技术监督，以提升设备全过程管理水平。

结语

综上所述，在线监测技术对于高压开关柜的状态波动和状态异常检修工作而言具有举足轻重的意义和价值。通过利用传感器等信息采集设备完成对于开关柜局部放电问题的监测，能够更好地判断一段时间内开关柜机组的运行稳定性，并以此为根基制定出周密、详尽的检修计划和检修开展方案，保证检修工作能够在安全环境下运行。

参考文献

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