gis可靠性統(tǒng)計(jì)在電氣故障特征提取中的應(yīng)用

gis可靠性統(tǒng)計(jì)在電氣故障特征提取中的應(yīng)用

0gis局放在線監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀近年來，gis在電網(wǎng)的打開和制造中得到了迅速發(fā)展。20世紀(jì)80年代，中國首次投資了gis。目前，gis使用壽命達(dá)到30年，這是一段尚未發(fā)生的時期。最近,國內(nèi)GIS事故發(fā)生不斷,根據(jù)CIGRE23.10工作組的國際調(diào)查報(bào)告,GIS故障中約60%左右是絕緣故障引起的。局部放電作為GIS絕緣劣化的前兆和主要原因,已被國內(nèi)外學(xué)者廣泛研究。目前,國內(nèi)和國際上GIS的局部放電在線監(jiān)測技術(shù)正在蓬勃發(fā)展,并取得了一定的成績,GIS的局部放電在線監(jiān)測方法大致可以分為兩大類型:電測法和非電測法,各種測試方法性能對比見表1。對于GIS中局放的各種檢測方法,CIGRE得出的普遍結(jié)論是:(1)聲學(xué)檢測法、常規(guī)電測法和UHF法都有良好的靈敏度;(2)聲學(xué)和UHF法可對局放源進(jìn)行定位,而常規(guī)電測法不可以;(3)常規(guī)電測法需要一個外部耦合電容,不能用于運(yùn)行中的GIS。目前聲學(xué)檢測法適宜于現(xiàn)場檢測,而UHF法可用于局放的連續(xù)在線監(jiān)測,化學(xué)和光學(xué)檢測法的靈敏度較低,一般不用于在線檢測。綜上所述,站內(nèi)GIS局部放電在線監(jiān)測一般采用超高頻法。1高壓法的局部放電校正方法及食譜1.1外置式局放傳感器超高頻傳感器分為內(nèi)置式和外置式局放傳感器,內(nèi)置式傳感器直接安裝在GIS本體上,外置式局放傳感器安裝在GIS的盆式絕緣子中(要求GIS盆式絕緣子不能為全金屬封閉,如果是全金屬封閉的盆式絕緣子,無法使用外置式局放傳感器)。UHF傳感器在GIS上的布置見圖1。以珠海220kV琴韻站使用的韓國某公司生產(chǎn)的傳感器為例,研究內(nèi)置式傳感器和外置式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)對比。外置式傳感器和內(nèi)置式傳感器的區(qū)別見表2。優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)置傳感器的靈敏度比外置式的傳感器靈敏度高,在同樣的測量要求中,這樣安裝內(nèi)置式傳感器的數(shù)量可以少一些,節(jié)約成本,同時傳感器安裝在GIS內(nèi)部,不易老化,從另外一個方面也提高了使用壽命。1.2傳感器的安裝此處以珠海琴韻智能變電站的建設(shè)為例,探討和研究GIS局部放電內(nèi)置式傳感器的安裝,傳感器布置原則:GIS超高頻傳感器的布置要求能夠覆蓋整個GIS的所有部位,根據(jù)IEC60270—2000的規(guī)定,在發(fā)生5pC的局放的時候,傳感器能夠監(jiān)測到5pC的放電信號。1.2.1局放裝置測量工況傳感器布置步驟見圖2。經(jīng)韓國PSD公司針對大部分GIS結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測定,各類設(shè)備參考衰減率見圖3。傳感器Margin計(jì)算說明見圖4。圖4解釋為例如內(nèi)置型傳感器在檢測到5pC放電時,傳感器輸出功率為-21dBm,傳感器輸出電纜衰減損失一般在3dBm左右,局放檢測裝置系統(tǒng)最小能檢測到-60dBm,這樣這個傳感器能夠探測到的空間為60-3-21=36dB。圖4中的測量點(diǎn)之間損失為24dB,說明傳感器能夠測量點(diǎn),同時還能測量到更遠(yuǎn)的地方的5pC的信號。1.2.2傳感器局放抗辯對于內(nèi)置型傳感器,能夠檢測到5pC的信號,最大通過60-11-4=45dB衰減后的信號能被內(nèi)置型傳感器檢測到?？紤]到背景信號,一般控制在單側(cè)35dB。在左右兩個內(nèi)置型的傳感器能夠檢測兩個傳感器中間發(fā)生的局放,左右兩個傳感器最遠(yuǎn)的檢測范圍為35dB+35dB=70dB的衰減。在70dB范圍內(nèi)都能被檢測到。一般控制在兩個傳感器最遠(yuǎn)衰減不超過60~70dB左右。這樣在中間任何位置發(fā)生的局放信號都能被檢測到。內(nèi)置式傳感器的檢測范圍分析見圖5。1.2.3安裝傳感器及使應(yīng)力監(jiān)測間隔間安裝的傳感器在靠近套管出線側(cè)的分支母線每相安裝一個局放傳感器,在雙母線中間連接部位分別每相安裝傳感器,這樣傳感器能夠監(jiān)測間隔內(nèi)以及間隔間母線的局放信號。站內(nèi)現(xiàn)場傳感器的布置見圖6。1.2.4檢測傳感器的選取1)根據(jù)GIS布置圖和接線圖,見圖7,模擬傳感器安裝位置。2)測定傳感器與傳感器之間的衰減,滿足兩個相連的傳感器中的任何一個傳感器能夠檢測到信號。3)站內(nèi)部分220kVGIS間隔傳感器的布置,如圖7,圖7中實(shí)線部分為現(xiàn)有間隔,虛部分為備用間隔,圖7中數(shù)字11-17為現(xiàn)場智能終端柜的安裝位置,其中局放子IED安裝于智能終端柜內(nèi),指的是數(shù)字化變電站中的智能電子設(shè)備,用于將現(xiàn)場采集到的局放信號傳送到在線監(jiān)測后臺。2現(xiàn)場應(yīng)用效果分析2.1現(xiàn)場測試基于珠海琴韻智能變電站的建設(shè),先后在試驗(yàn)室和運(yùn)行現(xiàn)場對GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了功能性測試,具體如下。2.1.1局部放電測試將內(nèi)置式UHF超高頻傳感器以預(yù)先安裝在GIS上,外置式UHF超高頻傳感器安裝在對應(yīng)內(nèi)置式UHF超高頻傳感器最近的盆式絕緣子澆注口處。針對平高東芝220kVGIS在交流耐壓試驗(yàn)過程中同時進(jìn)行局部放電測試,加壓至460kV然后按照下列步驟進(jìn)行:(1)電壓等級降至252kV,并維持5min;(2)電壓等級降至175kV,并維持5min;(3)電壓等級降至126kV,并維持5min。針對以上3個階段進(jìn)行局部放電測試。2.1.2測試設(shè)備測試采用韓國某公司生產(chǎn)的UHF局部放電測量系統(tǒng),設(shè)備參數(shù)見表3。2.1.3sensor0101nr電路設(shè)計(jì)測試結(jié)果見圖8,圖8中共采用4個測試通道,其中通道1(sensor0101)和通道2連接內(nèi)置式傳感器,通道4連接外置式傳感器,通道8連接噪音傳感器。以圖8(c)為例,從左到右,上排:通道1、通道2,下排:通道4、通道8。2.2外置式傳感器的安裝3)由圖8(a)、(b)對比可知,噪音傳感器對干擾信號的采集及軟硬件屏蔽具有極其重要且明顯的作用。琴韻站應(yīng)用效果:常規(guī)GIS站通常通過帶電測試GIS局部放電來診斷設(shè)備狀態(tài),采用外置式傳感器,通過接收不同氣室連接處的盤式絕緣子處的UHF信號來判斷有無局放,但由于運(yùn)行環(huán)境的限制,常出現(xiàn)大量干擾信號,影響工作人員分析判斷。同時,部分GIS由于結(jié)構(gòu)原因,空間十分狹小,造成現(xiàn)場測量十分不便,安全性也不高。安裝內(nèi)置式傳感器的UHF局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)可以排除大部分干擾信號,方便工作人員分析,判斷。同時也大大提高了人員及設(shè)備的安全性。3uhf內(nèi)置式傳感器的應(yīng)用前景GIS局部放電UHF在線監(jiān)測技術(shù)作為一種新型的故障診斷方法,對于GIS內(nèi)部絕緣故障具有良好的診斷效果,安裝內(nèi)置式傳感器測試相對于采用外置式傳感器帶電測試又具有抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)、安全系數(shù)高等明顯的優(yōu)越性,尤其是針對近年來智能電網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展,具有廣泛的應(yīng)用前景。同時,針對UHF局部放電測試技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用,還存在一些問題:GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)在站內(nèi)現(xiàn)場應(yīng)用中往往作為獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行,數(shù)字化變電站中在與其他監(jiān)測系統(tǒng)的配合往往不夠完善,存在多套系統(tǒng)并列運(yùn)行的局面。筆者建議在設(shè)備選型、采購時局部放電測試系統(tǒng)與在線監(jiān)測主系統(tǒng)考慮由同一制造廠研發(fā),這樣可避免由于兩套系統(tǒng)彼此數(shù)據(jù)端口不開放