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武漢優環智通科技有限公司
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變壓器直流偏磁在線監測系統-實時監測是電力設備的關鍵設備，變壓器中性點電流的監測是衡量變壓器運行狀態的重要指標。通過對變壓器中性點的交流電流、直流電流進行實時在線監測，可實現對變壓器設備的運行狀況進行實時監測；同時，通過分析監測數據可及時發現變壓器潛在的故障并為狀態檢修提供重要的數據依據，
一、變壓器直流偏磁在線監測系統-實時監測概述
高壓開關柜是使用廣且數量多的開關設備。由于在設計、制造、安裝和運行維護等方面存在著不同程度的問題，因而事故率比較高，在諸多性質的開關柜事故中，絕緣事故多發生于10千伏及以上電壓等級，造成的后果也很嚴重。特別是小車式開關柜，絕緣事故率更高，而且往往一臺出現事故，殃及鄰柜的現象更為突出。因此，迫切需要對開關柜實行狀態檢修，對設備運行狀況進行實時和定時的在線監測，根據設備的運行狀態和絕緣的劣化程度，確定檢修時問和措施，減少停電時間和事故的發生，提高電力裝置運行的安全可靠性及自動化程度。
高壓開關柜的絕緣故障主要表現為外絕緣對地閃絡擊穿，內絕緣對地閃絡擊穿，相間絕緣閃絡擊穿，雷電過電壓閃絡擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡、污閃、擊閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡，CT閃絡、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等。
各類絕緣缺陷發展到最終擊穿，釀成事故之前，往往先經過局部放電階段，局部放電的強弱能夠及時反映絕緣狀態，因此通過在線監測局部放電來判斷絕緣狀態為實現開關柜絕緣在線監測及診斷的有效手段。
高壓開關柜局部放電及溫升在線監測裝置通過檢測伴隨局部放電而產生的電磁波輻射及開關柜接頭溫升現象，裝置掃描10~100MHz頻率范圍內的電磁波輻射并自動確定現場局部放電的實際檢測頻率，隨后將檢測的局部放電脈沖簇數據和開關柜頭溫升數據上傳DTU。
1.1變壓器直流偏磁在線監測系統-實時監測結構
開關柜裝備有斷路器、CT、PT、保護繼電器，檢測設備和輔助設備，除了外部線路，開關柜是由金屬外殼內的配線連接而成，見圖1。
1.2開關柜電力設備的絕緣缺陷
高壓開關柜有各種各樣的電力設備，例如斷路器、MOF、VCB、CT、PT、LA、COS、PF、MOLD TR、母線等，而低壓開關設備有MCCB、CT、PT、CV開關柜等。開關柜的設備故障包括由于長時間使用引起的絕緣缺陷，由于觸點的不良連接引起的放電的瞬間短路以及各個連接部分，過熱、電涌、電流故障等。圖2 通過分布圖表明了引起開關柜故障的原因。
1.3局部放電的產生
局部放電，是絕緣介質中的一種電氣放電，這種放電制在被測介質中一部分且只使導體間的絕緣局部橋接，這種放電可能發生或可能不發生于導體的鄰近。電力設備絕緣中的某些薄弱部位在強電場的作用下發生局部放電是高壓絕緣中普遍存在的問題。雖然局部放電一般不會引起絕緣的穿透性擊穿，但可以導致電介質(特別是有機電介質)的局部損壞。若局部放電長期存在，在一定條件下會導致絕緣劣化甚至擊穿。對電力設備進行局部放電試驗，不但能夠了解設備的絕緣狀況，還能及時發現許多有關制造與安裝方面的問題，確定絕緣故障的原因及其嚴重程度。因此，對電力設備進行局部放電測試是電力設備制造和運行中的一項重要預防性試驗。
各種局部放電檢測技術應運而生，基于對發生局部放電時產生的各種電、光、聲、熱等現象的研究，局部放電檢測技術中也相應出現了電檢測法和光測法、聲測法、紅外熱測法等非電量檢測方法。近年來，隨著局部放電檢測技術的提高和進步，采用電磁輻射信號進行局放檢測成為一項簡便易行的檢測方法。
二、開關柜局部放電及溫升裝置簡介
2.1裝置說明
該裝置是一套用于探測、分析并連續監測高壓開關柜中局部放電信號及開關柜頭溫升的在線監測裝置。如下圖所示，裝置用于處理從UHF傳感器獲取的局放和從無源無線溫度傳感器上取得的溫度信號并將其數字化，而采用上位機進行局放信號的篩選、分析并完成局放脈沖數值記錄、監測局放量發展狀況等功能。
該裝置所采用的傳感器為特高頻(UHF)傳感器，隨時檢測伴隨局部放電產生的電磁波輻射脈沖信號。由于高壓設備四周總是充斥著各類噪聲及干擾信號，而由于UHF特高頻傳感器單獨安裝于金屬開關柜內，故僅對本開關柜內的電氣局放故障作出響應，而不會受相鄰開關柜內信號及變電站現場其他相關信號的干擾，有效實現了對各個開關柜內實際局放情況的連續監測。另外配置了高性能的智能噪音傳感器，排除外界噪音信號干擾，大大提高了裝置的看干擾性，杜絕因噪音引發的裝置誤報事故。裝置中的本地主機包括 CPU、ADC插板、信號處理插板、主板、電源及機箱等部件。主要功能有：信號放大、信號處理(如：數字濾波、波形測量、脈沖記數、波形數據以及數據傳輸等)。
終端用戶安裝軟件后可通過個人電腦設置裝置參數及工作條件、進行信號分析，同時可對局放信號自動分析并存儲相關信息(如信號的幅值、頻率等)，從而實現了對設備的遠端監測。
2.2 裝置組成
2.2.1 單面開關柜
序號 | 名稱 | 數量 | 備注 |
1 | 環網柜局放及溫升監測裝置 （分體式） | 1套 | 1通道，DC17V-DC48V供電，485上傳DTU，具備遙測、遙信功能 |
2 | 高頻傳感器 | 1套 | 每個開關柜配置1套，PT不配置 |
3 | 無線溫度傳感器 | 3套 | 每個開關柜配置3套，分別安裝在A/B/C3項電纜頭上。 |
2.2.2 2進2出環網箱配置
序號 | 名稱 | 數量 | 備注 |
1 | 環網柜局放及溫升監測裝置 （集中式） | 1套 | 4通道+1噪音，DC17V-DC48V供電，485上傳DTU，具備遙測、遙信功能 |
2 | 高頻傳感器 | 4套 | 每個開關柜配置1套，PT不配置 |
3 | 噪音傳感器 | 1套 | 整套環網箱配置1套 |
4 | 無線溫度傳感器 | 12套 | 每個開關柜配置3套，分別安裝在A/B/C3項電纜頭上。 |
2.2.3 2進4出環網箱配置
序號 | 名稱 | 數量 | 備注 |
1 | 環網柜局放及溫升監測裝置 （集中式） | 1套 | 6通道+1噪音，DC17V-DC48V供電，485上傳DTU，具備遙測、遙信功能 |
2 | 高頻傳感器 | 6套 | 每個開關柜配置1套，PT不配置 |
3 | 噪音傳感器 | 1套 | 整套環網箱配置1套 |
4 | 無線溫度傳感器 | 18套 | 每個開關柜配置3套，分別安裝在A/B/C3項電纜頭上。 |
2.3 技術參數
2.3.1裝置參數：
A) 一體化鋁合金設計;
B) 電源：220V/50Hz或者DC24V/DC48V;
C) 外形尺寸： 198mm*239mm*85mm（集中式）130mm*88mm*70mm（分體式）;
D) 通信協議：modbus RTU、具備遙信功能;
E) 功耗： 小于5W;
F) 總量：小于0.65kg;
2.3.2高頻傳感器：
A) 檢測頻帶：10kHz~100MHz；
B) 信號傳輸方式：50Ω同軸開關柜；
C) 檢測靈敏度：10pC；
D) 負載阻抗,：50 ?；
E) 高頻UHF天線,無源無線原理；
F) 接口：BNC，通過同軸開關柜與PD高頻檢測通道連接。
2.3.3無線溫濕度傳感器參數：
A) 溫度顯示范圍：-20℃～+80℃；
B) 原理：無源無線
C) 溫度檢測精度：±0.1度；
D) 測溫方式： 接觸式；
E) 工作頻段：470MHz-510MHz或者230MHz；
F) 發射功率：10dbm；
G) 傳輸距離：30m；
H) 防護等級：IP68；
I) 供電方式：電磁能收集（母線電流5-5000A）；
J) 發送間隔：5s-50s，可以根據客戶需求設定；
K) 濕度檢測范圍：0%-99%RH；
L) 濕度檢測精度：±3%RH（溫度25℃）；
M) 使用壽命：10年；
2.4 裝置功能
A) 采用高頻信號檢測與分析技術，對高壓開關柜進行分布式在線檢測，實時發現開關柜中的局部放電信號。
B) 對局部放電脈沖的波形特征進行分析，識別局部放電的類型去除噪音信號，如電暈放電、表面放電、內部放電或噪音信號。
C) 在線實時采集高頻局部放電信號的波形圖，記錄其相位、振幅和時間信息。
D) 能有效地去除噪音信號，即使噪音信號和局放信號在相同相位且幅值大于局部放電信號時，也能成功識別局放信號。
E) 提取局部放電信號的特征值，如時間特征，頻率特征，不同類型放電間的放電時間間隔等，并利用這些特征來識別不同的放電類型。
F) 識別局部放電的類型，以概率的方式指示個局放信號屬于某種局部放電類型（電暈放電、表面放電、內部放電、噪音信號等）的可能性。
G) 自動生成檢測報告，報告內容包括受檢設備信息、采集到的局部放電信號波形、分類與分析結果等信息。
H) 裝置配置有內容豐富的局部放電信號數據庫和局部放電信號分析裝置，對檢測到的局放信號進行自動分析、判斷和識別。
I) 裝置有較高的缺陷識別準確率。
J) 裝置的采樣頻帶在高頻波段。
K) 具有智能報警功能，檢測到局放信號時及時發出報警信號。
L) 局放信號采集和分析裝置的運行環境為Windows操作裝置，窗口式工作界面。
M) 裝置應采用模塊式結構，具備較強的擴展功能，可以根據電力公司的需求對裝置進行擴容。
N) 裝置應方便地在現場進行帶電安裝和拆卸，不影響電力設備的運行。
O) 裝置的前端檢測單元與操作員及其電腦間應采用光電隔離措施，確保電力設備和工作人員的安全。
2.5 系統優勢
1、局放高頻傳感器安裝與一次設備無任何電氣接觸，不會產生爬電現象，影響一次設備的絕緣。
2.裝置設計有背景噪音檢測通道和噪音傳感器，可抗現場復雜的電磁干擾環境，杜絕誤報事故的發生。
3.裝置采用并行同步采樣方式，保證同主機全部通道采樣的同步和背景噪音參考同步性，提高了采樣速度和局放信號的甄別高可靠性。
4.裝置設計固化了1000條局放數據庫和500條噪音數據庫，為現場實時監測數據提供了豐富的比對數據庫，使系統報警準確率達到98%以上。
5.裝置設計有局放信號幅值監測、信號可信度監測、信號密度監測三大判定算法，做到局放發展趨勢預判。
6.無源無線傳感器采用高精度的總線傳感器，取電及安裝方便，不會安裝改變一次設備的絕緣。
三、現場安裝
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