智能无线局部放电带电检测系统的开发及应用

金涛，虞巍，周皓，华铭，宗浩杰

（国网江西省电力有限公司九江供电分公司，江西 九江 332000）

国家电网有限公司科技项目（5218D020001A）资助。

在电力企业供电可靠性管理中，保证电气设备的安全可靠运行是提高电网供电可靠性的关键措施之一，但随着电气设备运行时间的变长，会受到外界高温、潮湿、振动等多种因素的影响，容易出现局放导致绝缘性能下降的情况。通过局放检测是监测电气设备绝缘性能的重要方法，能够在电气设备出现运行故障之前，发现电气设备中存在的绝缘性能不够或降低等缺陷，从而可以提前预防电气设备可能出现的故障。

本文介绍了利用物联网技术、智能移动终端、无线智能传感器等技术开发的智能无线局部放电带电检测系统，采用该系统能够实现对现场局部放电情况的带电检测，降低人为因素导致的数据统计分析错误，具有较大的应用优势。

1 基于物联网的智能无线局部放电带电检测系统

电气设备局部放电的能量释放方式一般包括电磁、声波或者气体形式等，常规的电气设备局部放电检测仪存在人工分析数据效率低、数据利用率低等问题，难以满足现代电力行业的需求。物联网技术可以用于开发智能无线电气设备局部放电检测系统，能够实现在线带电检测。

带电进行电气设备局部放电检测需要采用便携式局部放电检测仪，在不停电的情况下完成检测任务，可以进行高频、超声波等检测。利用基于物联网的智能无线局部放电带电检测系统，可以在保证完成电气设备局部放电检测任务的前提下，提高局部放电检测的工作效率。

2 智能无线局部放电带电检测系统的开发

2.1 智能无线局部放电带电检测系统的系统架构

物联网技术在应用的过程中，主要分为数据采集层、网络传输层和高级应用层等，其中，数据采集层主要是借助各种类型的传感器进行采集，实现对待检测电气设备的智能感知，各种类型的传感器采集的数据应能够实现共享。网络传输层可以采用无线通信技术，使得局部放电检测仪可以随身携带，保证局部放电检测工作的方便性。高级应用层则是对所采集和传输过来的数据进行分析和处理，得出局部放电检测结果，并通过友好的人机界面实现对电气设备的智能化管理。

通过局部放电检测主机可以对变压器、GIS、开关柜、电缆等设备进行局部放电检测，并通过无线通信网络传输到远程控制系统。当某种类型的电气设备发生了局部放电时，此时，设备会发出电磁波信号或者超声波信号，位于采集层的传感器就可以将所发出的这两种类型的信号转化为电信号，从而传入系统进行分析处理。在网络传输层，通过WiFi、4G等无线通信技术构建网络通信系统，将便携式局部放电检测移动终端和服务器进行通信组网。为了保证数据通信过程中的安全性，可以采用VPN通信网络技术，采用密码认证和身份认证等访问控制措施，提供安全的网络服务。

2.2 智能无线局部放电带电检测系统中的传感器

在智能无线局部放电带电检测系统中，根据局部放电电气设备发出的电磁波信号或者超声波信号，主要包括高频传感器、超声波传感器、特高频传感器、暂态地电压传感器等，采用这些类型的传感器能够进行多种类型的电气设备局部放电检测。在特高频传感器中，则利用天线接收电磁波，并转化为电信号，之后再经过信号放大、滤波等环节处理，最终可以提取到所要求的信号。对于暂态地电压传感器，是利用电容耦合的原理，将待进行局部放电检测的电气设备表面的电磁信号，通过电容耦合成电信号，完成对信号的采集和提取。在利用超声波进行信号采集时，则重点检查电气设备所发出的超声波的相位、幅度以及声波的频率等特征数据，这种特征数据能够发生设备出现绝缘缺陷的严重程度和具体的缺陷位置等。总体而言，所采集到的初始信号都需要通过放大、滤波和电平调整等信号处理，再提取信号特征，完成对信号的辨识。

3 智能无线局部放电带电检测系统的应用

3.1 智能无线局部放电带电检测系统的功能

智能无线局放带电检测系统在实际应用中，分为各个不同的功能模块，分别具有不同的职责分工，完成不同的任务，保证局放带电检测系统的高效使用。在智能无线局放带电检测系统的应用层中，主要设置的功能模块如图1所示。

图1 智能无线局放带电检测系统的功能模块

从图1中可以看出，智能无线局放带电检测系统主要包括局部放电检测过程模块、数据处理模块和电气设备状态评估模块等，各个模型下也承担着多项不同的功能。利用物联网技术构建的智能无线局放带电检测系统，各个功能模块都可以单独进行维护、升级和更换。当需要对某种类型的电气设备进行长期的局部放电检测时，则该局放带电检测系统可以通过外网进行组网，实现多种类型的局部放电检测终端长期运行监测。

3.2 智能无线局部放电带电检测系统的应用分析

智能无线局放带电检测系统在实际应用中取得了较好的应用效果，如在局放带电检测系统中，具有图谱印影对比功能，通过比较局放带电检测系统数据库中的图谱数据，可以采用不同的颜色辨识出电气设备中存在的局部放电缺陷。其次，通过局放带电检测系统中的放电定位功能，可以具体定位到电气设备出现局部放电的位置。当对高压开关柜进行局部放电检测试验时，此时，电信号是在柜体中传播，传播距离越长，信号衰减的幅度越大，通过时间差可以定位电气设备出现局部放电的位置。

为了检测智能无线局放带电检测系统的应用性能，可以对该系统进行性能校验试验和现场实际测试，主要检测局部放电检测系统的灵敏度和准确度。通过对电气设备进行局部放电检测，可以发现设备内部的螺母是否出现了松动或者存在杂质。通过局部放电检测系统中的无线通信模块，还可以试一下远距离观察到检测到的信号，提高对电气设备管理的信息化水平。

4 结语

利用物联网技术和智能移动终端对现有的电气设备局放检测技术进行改进，是今后电气设备局放检测的发展趋势，能够克服现有局部放电检测技术体系中的不足之处，提高检测效率和检测质量。本文所分析的基于物联网技术的智能无线电气设备局部放电检测系统，可以在电气设备局部放电检测实际中进行应用。