電力變壓器的運行可靠性主要取決于其絕緣的可靠性，而現(xiàn)有的檢修及絕緣預(yù)防性試驗制度存在以下不足：a.試驗條件和運行條件有差別，離線試驗不能*反映設(shè)備在運行條件下的絕緣狀況。b.絕緣故障本身有一個發(fā)生、發(fā)展的過程，并與運行條件有關(guān)，不易在定期的預(yù)防性試驗中準確發(fā)現(xiàn)。

GZPD-01T型變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

一、意義

電力變壓器的運行可靠性主要取決于其絕緣的可靠性，而現(xiàn)有的檢修及絕緣預(yù)防性試驗制度存在以下不足：a.試驗條件和運行條件有差別，離線試驗不能*反映設(shè)備在運行條件下的絕緣狀況。b.絕緣故障本身有一個發(fā)生、發(fā)展的過程，并與運行條件有關(guān)，不易在定期的預(yù)防性試驗中準確發(fā)現(xiàn)。近年來國內(nèi)故障統(tǒng)計表明，突發(fā)性故障在超高壓變壓器事故中占有相當大的比重。c.定期大小維修和絕緣預(yù)防性試驗均需停電離線進行，試驗時間長，工作量大，并造成大量的電量損失和可能的設(shè)備損害。所以，在帶電測量的基礎(chǔ)上，提出了運行條件下對變壓器進行在線監(jiān)測。

隨著電力體制改革，企業(yè)面對市場，需要提高自身的的競爭能力，電力設(shè)備的狀態(tài)檢修工作已越來越受到重視。近年，中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織召開了多次狀態(tài)檢修與在線監(jiān)測的專題會議，與會專家*認為應(yīng)大力發(fā)展在線監(jiān)測技術(shù)，優(yōu)化檢修策略。

本項目選擇對主變絕緣狀況反映比較及時準確的局部放電進行在線監(jiān)測，對運行變壓器的當前狀態(tài)及發(fā)展趨勢進行分析判斷，對設(shè)備的運行和維護提供決策參考，對設(shè)備存在的故障或潛在故障的判斷提供依據(jù)。這對于及時發(fā)現(xiàn)變壓器故障，避免運行事故是非常必要的，從而為電力企業(yè)提高大型電力變壓器安全運行水平和事故預(yù)知能力，有效降低事故率，優(yōu)化檢修策略，提高維護檢修的技術(shù)水平，帶來可觀的經(jīng)濟效益。

GZPD-01T型變壓器局部放電監(jiān)測系統(tǒng)采用脈沖電流法檢測變壓器局部放電產(chǎn)生的脈沖電流信號（基于IEC60270標準），可實現(xiàn)對變壓器局部放電的在線監(jiān)測。該系統(tǒng)充分利用了高頻脈沖電流傳感器技術(shù)，并結(jié)合了我公司在絕緣狀態(tài)監(jiān)測方面的技術(shù)成果，使系統(tǒng)在傳感技術(shù)、在線抗干擾、在線高速數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)等方面具有自己的獨到之處和性。

GZPD-01T型變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

這種基于狀態(tài)在線監(jiān)測的電力設(shè)備狀態(tài)檢修，與傳統(tǒng)的基于預(yù)防性試驗的檢修方式相比較，具有以下優(yōu)勢：

1、為設(shè)備提供不間斷的基于實時工況的檢測；

2、預(yù)診斷告警，防止故障性災(zāi)難的發(fā)生，降低或避免損失；

3、設(shè)備和系統(tǒng)使用壽命增加，可用率提高；

4、降低維護成本，降低故障率，減少設(shè)備停運時間；

5、可以在設(shè)備運行的狀態(tài)下進行，無論采用在線或離線的局放監(jiān)測都無需將設(shè)備停機，只要在設(shè)備承受工作電壓的情況下即可進行監(jiān)測，提高了設(shè)備可用率和用戶供電可靠性；

6、可以及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，一般而言，發(fā)生故障前早期存在局部放電現(xiàn)象的可能性很大，如內(nèi)部缺陷、懸浮顆粒等，及早發(fā)現(xiàn)局放并進行維護處理，避免大規(guī)模停機故障發(fā)生；

7、具有一定的抗干擾能力，能夠提供較好的試驗數(shù)據(jù)。

二、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

電力變壓器的狀態(tài)監(jiān)測、分析、診斷一直是電力部門期待解決的問題。隨著傳感技術(shù)、信號檢測處理技術(shù)及診斷技術(shù)的發(fā)展，為建立變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，變壓器運行經(jīng)驗的積累為絕緣診斷提供了依據(jù)，但能否有效提取局部放電信號一直是在線監(jiān)測的難點，抗干擾技術(shù)的研究與應(yīng)用仍是該領(lǐng)域的關(guān)鍵。

國內(nèi)某大學(xué)和某高壓研究所也在研究局部放電在線監(jiān)測相關(guān)技術(shù)。國外的一些大公司，采用這項技術(shù)的相對較多，如德國LEMEK公司、美國德欣機電公司，澳大利亞紅相公司等，產(chǎn)品也已經(jīng)初步開始在國內(nèi)試用，但是局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)只是這些公司系列化產(chǎn)品中的一種，針對性、專業(yè)性不是很強。

杭州國洲電力科技有限公司是致力于開發(fā)該產(chǎn)品的專業(yè)公司，技術(shù)力量雄厚，在局部放電在線監(jiān)測的抗干擾技術(shù)上有較大突破，其局部放電產(chǎn)品的性能*，指標國內(nèi)同類產(chǎn)品，達到或超越國外產(chǎn)品。

該系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機技術(shù)，整個系統(tǒng)具有很高的技術(shù)含量，代表了未來電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行向科學(xué)化、現(xiàn)代化發(fā)展的趨向。

與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，該系統(tǒng)在傳感器、在線抗干擾、在線數(shù)據(jù)分析技術(shù)等方面具有自己的獨到之處和技術(shù)上的性。   

       國內(nèi)外同類產(chǎn)品傳感器取樣方式比較表

單位	出線端		套管末屏	接地線
	套管	CT		中性點	鐵芯接地	外殼接地
AVO（美國）			√
加拿大魁北克省水電局				√		√
LEMKE （德國）			√			√
清華大學(xué)			√	√
本產(chǎn)品				√	√	√

 國內(nèi)外同類產(chǎn)品抗干擾措施及功能比較表

單位	抗干擾措施
	差動 平衡	極性 鑒別	周期性脈沖過濾	異常周期數(shù)統(tǒng)計	閾值	統(tǒng)計 譜圖	趨勢圖
AVO（美國）					√	√	√
加拿大魁北克省水電局	√				√	√
LEMKE （德國）					√	√
清華大學(xué)					√	√	√
本產(chǎn)品			√	√	√	√	√

三、功能特點

1、顯示工頻周期放電圖、二維及三維放電譜圖；利用數(shù)據(jù)庫，可記錄、存儲相關(guān)參數(shù)，并提供放電趨勢分析、歷史查詢、預(yù)警報警及打印報表等功能。

2、可定時自動監(jiān)測，實現(xiàn)整個監(jiān)測過程自動化；也可人工實時啟動及關(guān)閉監(jiān)測系統(tǒng)。

3、可采通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程訪問，既可連廠站內(nèi)局域網(wǎng)，也可通過各種方式接入廣域網(wǎng)。

4、抗干擾*。綜合應(yīng)用同步采集、脈沖對比、周期性信號濾除、相位開窗、動態(tài)閾值等多項抗干擾方法，有效消除或抑制干擾，保證采集數(shù)據(jù)準確可靠。

5、根據(jù)虛擬儀器原理，靠軟件實現(xiàn)各種功能。其功能強大，靈活性強，便于擴展多參數(shù)監(jiān)測和多臺設(shè)備巡回監(jiān)測，且便于維護和升級。

6、傳感器采用穿心式可開合式結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便安全，可實現(xiàn)在設(shè)備運行條件下進行安裝，避免停電給用戶帶來的困擾。

7、GZPD-01T型型固定式局放監(jiān)測系統(tǒng)可同時監(jiān)測同一變電站的多臺主變，適合安裝在發(fā)電廠、變電站的中控室或繼保室中，系統(tǒng)的控制單元、工作站安放在19”標準工業(yè)機柜中。安裝在主變鐵芯接地線、中性點接地線、殼體接地線上的脈沖電流傳感器將耦合到的信號經(jīng)同軸電纜傳輸至局放采集器，采集器通過工業(yè)總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，上位機系統(tǒng)定時對信號進行采集處理并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。根據(jù)需要，系統(tǒng)亦可將數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠端上位機中。

 四、技術(shù)參數(shù)

高頻脈沖電流傳感器工作頻帶	50kHz～30MHz
zui小可檢測放電量	20pC
放電脈沖的分辨率	10µs
相位分辨率	0.18°
系統(tǒng)適用范圍	高壓變壓器，發(fā)電機，高壓電纜等
現(xiàn)場溫度范圍	-25℃～70℃
工作電源	180V～240V交流電源
組網(wǎng)方式	485MODBUS-RTU
單條總線容量	200臺局放采集裝置
采集時間間隔	20秒-24小時可設(shè)置

五、系統(tǒng)原理及組成

1、系統(tǒng)原理   

系統(tǒng)通過安裝在主變鐵芯接地線和中性點接地線的傳感器檢測變壓器內(nèi)部放電信號，通過安裝在殼體接地線上的脈沖電流傳感器檢測外部干擾信號。傳感器采集到的高頻脈沖信號經(jīng)同軸電纜傳輸至變壓器傍邊的數(shù)據(jù)采集裝置，分析后的數(shù)據(jù)經(jīng)485總線傳輸至主控室。

局放信號識別原理：當變壓器內(nèi)部有放電發(fā)生時，內(nèi)部放電信號會通過電容效應(yīng)耦合到變壓器鐵芯上，進而通過鐵芯接地線傳導(dǎo)到變壓器外殼；而當外界電暈等干擾信號發(fā)生時，外界信號會經(jīng)套管電容或繞組電容傳導(dǎo)到變壓器外殼通過外殼接地線流入大地；因此通過對比鐵芯接地線和箱體接地線上的信號大小，即可判斷出哪些信號是變壓器內(nèi)部放電，哪些是外界干擾信號。

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變壓器局放監(jiān)測系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，共分三層：傳感器層、數(shù)據(jù)采集層、監(jiān)測預(yù)警及分析診斷層。

傳感器和數(shù)據(jù)采集監(jiān)測分布安裝在被監(jiān)測設(shè)備上，實時采集電氣設(shè)備的局放脈沖信號，并通過總線傳輸?shù)介g隔層的監(jiān)測設(shè)備中用于分析。

3、高頻脈沖電流互感器

HFCT系列高頻脈沖電流互感器是我公司為測量局部放電信號設(shè)計的非入侵式傳感器，內(nèi)徑有50mm，67mm，100mm等多種型號。該傳感器采用穿心式可開合式結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便安全。為了捕獲線路終端的局部放電量，HFCT互感器可以安裝在電纜輸入套管/浪涌電容器的接地線上，或開關(guān)設(shè)備中電流互感器的二次繞組上，或變壓器的中性線上,或電纜等設(shè)備的或屏蔽層接地線上。

主要技術(shù)指標：

1）響應(yīng)速度很快：建立時間為ns量級；

2）靈敏度高：可測量zui小局放脈沖電流的幅度為±0.5mA；

3）線性度好，輸出失真?。壕址琶}沖電流幅度為±0.5mA-±1000mA無失真；

4）使用方便，可開合非入侵式設(shè)計；

5)主頻波段為 2-30MHz；

6)溫度范圍：－55ºC～＋85ºC，無惡性化學(xué)氣體。

4、數(shù)據(jù)采集裝置

  采用嵌入式能處理器，在保證高速采樣的同時，大幅降低了系統(tǒng)功耗。各臺數(shù)據(jù)采集裝置通過485總線和MODBUS-RTU協(xié)議組網(wǎng)，遠程通訊。具有我公司的同步采樣技術(shù)的使用，使得多達256臺設(shè)備可以在同一時刻進行局放信號采集，橫向比較各個設(shè)備的健康狀況成為可能。

 5、分析和診斷軟件

分析和診斷軟件對監(jiān)測裝置傳輸來得數(shù)據(jù)進行記錄和分析，分析內(nèi)容主要包括：

1）局放信號的幅值、放電量、頻度的趨勢分析。對被監(jiān)測設(shè)備的所有數(shù)據(jù)進行綜合，分析可以針對一段時間的曲線也可以是針對某一具體時間柱狀圖。所有曲線均可以打印。

2） 局放信號幅值、放電量、頻度的zui大值和平均值的趨勢分析。平均值和zui大值趨勢分析可以按照小時、日、月等不同的時間間隔進行。

3） 局放信號的脈沖幅值、頻度和相位的二維顯示。

4） 局放趨勢變化和報警原因的輔助診斷。

5） 報警記錄查詢。

6） 生成選定時間范圍內(nèi)的分析和診斷報告。

分析軟件除上述功能外，還可以在線查看和修改監(jiān)測裝置報警值，采集時間間隔等。

六、現(xiàn)場安裝

1、安裝說明

1）系統(tǒng)可采用一體化工控機作上位機，該一體化工控機可按用戶要求靈活安裝；或采用標準電力機柜，將上位機安裝于機柜內(nèi)。

2）采集單元就近安裝在變壓器身上或變壓器旁邊，上位機通過485總線連接各變壓器旁邊的數(shù)據(jù)采集單元；

3）高頻脈沖電流傳感器采用開合式設(shè)計，卡扣在變壓器的鐵芯接地線及外殼接地線上，再與變壓器旁邊的數(shù)據(jù)采集模塊相連；