GIS特高频在线监测内部探头传输机理

国网浙江省电力有限公司检修分公司 姜 涛 李显鹏

引言：随着社会不断的发展，电的使用已经是每家每户不可或缺的生活方式，有效的保证电路的安全是我们用电的核心保障，GIS的在线监测系统有效的弥补了传统人工带电检测方法的漏洞，其中GIS特高频的内部探头传输机理可以高效的保障电力设备的平稳运行和稳定性。

GIS是以SF6气体充当绝缘体介质的封闭气体绝缘组合电气为原理的一种监测方法，GIS主要的优点是：可靠性高、操作方便和占地面积小，因为这些特性被电气企业广泛应用，移动式的在线高频检测比传统的带电检测优势更高，在探头和GIS设备紧密协作的过程中，探头可以快速、准确的反馈用电数据。有效的防止绝缘事故的产生，保证电力设备的平稳运行。

1 GIS特高频在线监测

1.1 特高频监测原理

在电力系统运行的过程中，电力设备广泛存在着一种局部放电的情况，这种情况主要是因为电力设备受周围环境的影响，和声、电气、光等等因素产生的物理反应或者化学变化，为了避免电力设备的绝缘系统遭到击穿的情况，所以要针对局部放电的现象进行在线监测，维持电力设备的稳定性，保证电力系统持续平稳的进行供电。

对局部放电进行测量是有效保证GIS设备平稳运行的方法，它可以迅速的分辨出GIS系统内部绝缘系统的完整性，在线检测局部放电的问题中，可以快速的通过图谱的波形问题进行分析，这是需要长期在线监测的过程，需要内部探头和电力设备的相互协作，在相互协作的过程中，需要保持相对稳定的工作状态。

特高频检测方法最初是由英国Strathclyde大学提出，主要通过放电源到不同的传感器的时间差对放电源精确定位，但是这种方法对传感器要求很高，价格也较为昂贵，目前我们特高频法对GIS进行局放测试不仅价格低廉，而且对比于传统的局部放电测量方法也有较高的优势。其中，使用特高频法产生的电磁波，不仅可以在绝缘体中有良好的穿透能力，而且在检测过程中，可以及时的发现问题；特高频的电磁波不受高频声波的影响，在任何条件的高频磁波都可以保持较高的准确性；特高频在监测过程中产生的电磁波都是呈规律性的，所以可以根据这种规律进行故障定位，对事故进行高效的检修；在特高频监测的过程中可以避开大型变电现场产生的电晕磁场，便于随时进行在线监测。

1.2 在线监测干扰源及其消除

对于GIS设备，常采用特高频检测技术，该技术监测的产品主要以DMS公司便携式局放测试仪为主。现阶段，GIS设备面对的最大问题是检测时易受到变电站内、变电站周围各种干扰的影响，得不到准确真实的数据；发现干扰源后，大部分干扰信号都很难彻底排除；检测数据个体差异较大，其中的实效性有待提高；定位能力弱，对于GIS内部的故障，不能进一步精确定位，只能通过人力进行排查。测试结果不具有抗干扰的能力，缺乏准确性，判断局放源及其数量的规则过于简单，导致结果不准确。现场干扰会降低局部放电检测的灵敏度，甚至导致误报警和诊断错误。因此，局部放电检测装置应该将干扰抑制到可以接受的最低水准[1]。

特高频检测技术主要是通过检测局部放电产生的电磁信号，从而判断局部放电是否存在，因为GIS的结构特点，电磁波在系统中以波导的方式进行工作。由于不同运行环境、不同绝缘介质产生的不同类型的局部放电现象，其产生的电磁波频带范围很难确定，有很大一部分可能是特高频传感器对某一特定类型局放产生的电磁信号检测效果并不灵敏，但是可以通过其它传感器进行弥补，如超声传感器。另外，变电站环境中其很多它原因产生的电磁信号如：移动通讯信号、广播信号、各种旋转电机等，如果这些电磁波没有在特高频传感器的频率范围内，就会对局放检测结果造成干扰。此时判断干扰的来源直接影响判断局部放电是否存在的结果。

接触式超声传感器是将传感器贴在电力设备表面，检测局放产生的超声波信号在电力设备表面金属板中传播所感应的振动现象，这种检测方式容易受到外界声音及电力设备运行过程中自身振动的干扰，且由于声信号衰减较大，接触式传感器要离放电点较近时，才能有效的检测到放电信号。

现场干扰将降低局部放电检测的有效性，甚至会导致电磁波诊断错误。因此，在局部放电检测过程中，应采取措施抑制干扰，将干扰的影响控制在可以接受的水平。

2 在线监测系统的组成

利用GIS系统进行监测的过程中，主要是由三个部分组成，其中包括：信号处理、人机交互和信号采集共同组成，其中的监测过程主要是由局部放电产生的电磁波被信号采集系统收集，然后经过电路把电磁波扩大，然后同步传输给信号处理单元，通过把电磁波的波长进行数字转化，在把数字进行人机交互界面的处理，然后传送给监测人员，监测人员在根据振幅的强弱对局部放电进行准确的监测，形成准确的监测数据表。

3 超声检测法防干扰

在局部放电超声检测中，干扰抑制主要有局部放电超声波检测、加强测试值和背景值得比较和使用接地仪器三种方式。

在局部放电超声波检测中，不受电磁干扰，但应在测试过程中注意采取减少环境中声噪音的措施，如关闭高压室风机等。并在测试过程中保持传感器静止不受振动影响。

当仪器不用电池工作时，仪器必须接地。当使用独立的接地线时，仪器的电源插头最好不带接地的插座。由于GIS壳体的环流，沿壳体的电位是不同的，这可能会在壳体和传感器之间引起小的局放，这种放电会对声记录产生干扰，它在相位图中显示为“垂直线”。为了避免这种干扰，应使用独立的接地线使仪器在传感器所在区域附近的GIS结构上接地。这样，可能产生放电的电位差就没有了。

加强测试值与背景值的比较，并可通过耳机直观辨别干扰或者局放信号。

4 结语

GIS特高频在线监测技术是现阶段主要应用于局部放电的监测方法之一，对比于传统的测试方法，GIS在线系统不仅可以对局部放电进行准确的定位，还可以给监测人员提供精准的监测数据，而且特高频技术具有价格低廉，工作量少等特性，其中内部探头传输机理也有着灵活、便捷的特性，这二者紧密相连的协作，不仅保障了电力设备的正常运行，同时也为电力实业的发展做出了贡献。