一、開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)原理及系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1、系統(tǒng)概述

高壓開(kāi)關(guān)柜是使用極廣且數(shù)量最多的開(kāi)關(guān)設(shè)備。由于在設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行維護(hù)等方面存在著不同程度的問(wèn)題，因而事故率比較高，在諸多性質(zhì)的開(kāi)關(guān)柜事故中，絕緣事故多發(fā)生于10千伏及以上電壓等級(jí)，造成的后果也很嚴(yán)重。特別是小車式開(kāi)關(guān)柜，絕緣事故率更高，而且往往一臺(tái)出現(xiàn)事故，殃及鄰柜的現(xiàn)象更為突出。因此，迫切需要對(duì)開(kāi)關(guān)柜實(shí)行狀態(tài)檢修，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和絕緣的劣化程度，確定檢修時(shí)間和措施，減少停電時(shí)間和事故的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性及自動(dòng)化程度。

高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣故障主要表現(xiàn)為外絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，雷電過(guò)電壓閃絡(luò)擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡(luò)、污閃、擊閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡(luò)，CT閃絡(luò)、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等，各類絕緣缺陷發(fā)展到最終擊穿，釀成事故之前，往往先經(jīng)過(guò)局部放電階段，局部放電的強(qiáng)弱能夠及時(shí)反映絕緣狀態(tài)，因此通過(guò)在線監(jiān)測(cè)局部放電來(lái)判斷絕緣狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)和診斷的有效手段。

1.2、監(jiān)測(cè)原理：

 1.2.1開(kāi)關(guān)柜局放的產(chǎn)生：

局部放電，是絕緣介質(zhì)中的一種電氣放電，這種放電僅限制在被測(cè)介質(zhì)中一部分且只使導(dǎo)體間的絕緣局部橋接，這種放電可能發(fā)生或可能不發(fā)生于導(dǎo)體的鄰近。電力設(shè)備絕緣中的某些薄弱部位在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生局部放電是高壓絕緣中普遍存在的問(wèn)題。雖然局部放電一般不會(huì)引起絕緣的穿透性擊穿， 但可以導(dǎo)致電介質(zhì)（ 特別是有機(jī)電介質(zhì)） 的局部損壞。若局部放電長(zhǎng)期存在， 在一定條件下會(huì)導(dǎo)致絕緣劣化甚至擊穿。對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行局部放電試驗(yàn)， 不但能夠了解設(shè)備的絕緣狀況，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)許多有關(guān)制造與安裝方面的問(wèn)題，確定絕緣故障的原因及其嚴(yán)重程度。因此， 對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行局部放電測(cè)試是電力設(shè)備制造和運(yùn)行中的一項(xiàng)重要預(yù)防性試驗(yàn)。

基于對(duì)發(fā)生局部放電時(shí)產(chǎn)生的各種電、光、聲、熱等現(xiàn)象的研究，各種局部放電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。局部放電檢測(cè)技術(shù)中也相應(yīng)出現(xiàn)了電檢測(cè)法和光測(cè)法、聲測(cè)法、紅外熱測(cè)法等非電量檢測(cè)方法。近年來(lái)， 隨著局部放電檢測(cè)技術(shù)的提高和進(jìn)步，采用聲電聯(lián)合監(jiān)測(cè)是目前采用較廣泛的方法。事實(shí)證明，該方法能夠有效檢測(cè)表面放電、沿面爬電、尖端放電、內(nèi)部放電、電暈放電等多種類型放電。

局放放電的放電 原因入下圖所示：

1.2.2、開(kāi)關(guān)柜局放的主要類型合特征

開(kāi)關(guān)柜局放的放電類型，從位置上分為：表面放電和內(nèi)部放電；從特征上分持續(xù)放電和間歇放電；
開(kāi)關(guān)柜局部放電的表現(xiàn)形式包括，電磁波：HF～VHF～UHF～SHF；聲音噪聲： 可聞噪聲和超聲波；氣體生成物：氮化物、碳化物和氟化物；光：紅外、紫外； 電流行波：高頻脈沖電流。

從頻域上看，開(kāi)關(guān)柜局放涵蓋從低頻到極高頻的各個(gè)頻段。

1.3系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于10kV 及以上電壓等級(jí)的電纜以及開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)。能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電量，放電相位，放電次數(shù)等基本局部放電參數(shù)；計(jì)算出各個(gè)接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測(cè)量50個(gè)工頻周期）后，從數(shù)據(jù)庫(kù)提取數(shù)據(jù)進(jìn)行譜圖分析和數(shù)據(jù)報(bào)表以確定放電點(diǎn)相對(duì)位置，必要時(shí)給出報(bào)警。并可按照客戶要求，提供有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)量。能存儲(chǔ)測(cè)試譜圖、放電趨勢(shì)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評(píng)估其絕緣水平及老化程度提供判據(jù)，為電纜的檢修工作提供依據(jù)。

開(kāi)關(guān)柜局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

1.3.1系統(tǒng)組成

1.3.1.1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

由UHF傳感器、TEV傳感器、超聲傳感器三合一監(jiān)測(cè)終端和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器構(gòu)成。UHF傳感器用來(lái)接收局放產(chǎn)生的特高頻電磁波信號(hào)；TEV傳感器用于接收局部放電在開(kāi)關(guān)柜柜壁產(chǎn)生的暫態(tài)對(duì)地電壓信號(hào)；超聲傳感器用來(lái)接收局放產(chǎn)生的超聲信號(hào)。

1.3.1.2.數(shù)據(jù)處理通訊層

監(jiān)測(cè)終端用于兩路傳感器信號(hào)的連續(xù)實(shí)時(shí)采集、數(shù)字化處理，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警等，并與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器通信，完成數(shù)據(jù)上傳；

1.3.1.3監(jiān)測(cè)應(yīng)用層

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器用于連續(xù)采集、存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)終端所上傳的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)打包、加密，并與位于監(jiān)管中心的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通信，完成數(shù)據(jù)上傳。

二、系統(tǒng)硬件組成

2.1、局放在線監(jiān)測(cè)傳感器

2.1.1K01三合一局放傳感器

特高頻局放傳感器可監(jiān)測(cè)特高頻信號(hào)，適用于電力系統(tǒng)內(nèi)主、配網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)柜類設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè):采用了磁吸式安裝設(shè)計(jì)，直接吸附固定于開(kāi)關(guān)柜柜壁表面。 

2.1.2GIS-K02三合一局放傳感器

三合一局放傳感器可監(jiān)測(cè)特高頻、超聲波及暫態(tài)地電壓信號(hào)，適用于電力系統(tǒng)內(nèi)主、配網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)柜類設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè):采用了磁吸式安裝設(shè)計(jì)，直接吸附固定于開(kāi)關(guān)柜柜壁表面。

2.1.3K03無(wú)線三合一局放傳感器

無(wú)線三合一局放傳感器可監(jiān)測(cè)特高頻、超聲波及暫態(tài)地電壓信號(hào)，適用于電力系統(tǒng)內(nèi)主、配網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)柜類設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè):采用了磁吸式安裝設(shè)計(jì)，直接吸附固定于開(kāi)關(guān)柜柜壁表面，支持無(wú)線發(fā)送，免停電安裝。

 2.1.4K04空間型局放傳感器

終端采用特高頻（UHF）監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控配電房半徑10m內(nèi)空間電磁波輻射狀態(tài)，監(jiān)測(cè)配電房產(chǎn)生的特高頻信號(hào)，把采集到的信號(hào)傳到信號(hào)采集采集裝置。 

 2.1.5CW無(wú)線測(cè)溫傳器

無(wú)線溫度傳感器用于測(cè)量高壓帶電物體表面或接點(diǎn)處的溫度，如高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的裸露觸點(diǎn)、母線連接處、戶外刀閘及變壓器等的運(yùn)行溫度。無(wú)線溫度傳感器是由溫度傳感器、信號(hào)調(diào)制放大、邏輯控制電路、無(wú)線調(diào)制接口等組成（如下圖所示）。傳感器將采集到的溫度信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到采集裝置

2.2、局放采集主機(jī)

2.2.1ZKI局放采集裝置

2.2.2ZKII觸摸屏局放監(jiān)測(cè)主機(jī)

 觸摸屏局放監(jiān)測(cè)主機(jī)用于接收局放采集裝置數(shù)據(jù)，展示所有局放及溫度傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，局放圖譜及設(shè)備狀態(tài)信息，具備告警及事件記錄功能，具有多種通訊接口可與第三方平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接