立项背景

配电网络中高压开关柜安装量很大，如何确保大量开关柜的安全可靠运行多年以来都是配网管理中的难点。自2006年，国家电网所属很多电力公司，在高压开关柜运行工作中借鉴国外经验，先后引入了地电波（TEV）和超声波（AE）状态检测技术并在一定范围内试点应用（采用的仪器大多为英国 EA Technology公司的产品，UltraTEV+及PDL1。UltraTEV+用于大量开关柜的巡检，PDL1用于定位缺陷，两种设备搭配应用，取得一定成效，在带电运行条件下及时发现潜在缺陷、开展及时维修，避免配电网中重大绝缘事故的发生。

回顾和总结我省电力公司及其他兄弟公司近几年的实践经验，当前，在常用的高压开关柜状态检测设备存在一些普遍性的问题，主要如下：

1）巡检设备的数据传输功能落后

当前普遍使用的以UltraTEV 为代表的巡检设备，不具备与外围设备方面通信的能力以及方便获取工作电压工频相位信息的能力：人工抄送、录入数据效率低，难免人为错误记录。

2）定位设备的抗干扰能力弱、功能单一

当前普遍使用的以PDL1为代表的开关柜局放检测和定位设备，在遇到电磁噪声稍微严重的情况下难以有效辨别背景噪声和内在放电，定位更是难以进行。

缺乏超声检测功能，不能检测沿面类放电缺陷。

缺乏工频相位检测功能，难以开展故障类型的诊断。

二、内涵和主要做（方）法

目前尽管国外研制了一系列多种档次的检测设备，并在我国广泛应用，但实践表明目前在多种需求的链条中，国外研制的局部放电定位型设备PDL1，其目的是精确定位局部放电，但在我国近几年大量的应用实践中发现，其性能远远不能满足要求，难以在柜体表面精确定位地电波的泄漏位置；分析其原因，认为局部放电在物理性质上是随机的，所产生的地电波波形是复杂的，其脉冲前沿不总是单调上升的，而仅仅依据脉冲前沿来计时的电路结构有时就会造成地电波脉冲到达顺序的误判，不能准确地给出局部放电源的位置信息。鉴于此实践需求，本项目以抗干扰为核心，研制基于4通道地电波及4通道超声波的局部放电综合定位系统，实现在现场电磁及机械噪声干扰的背景下快速确定存在局部放电的开关柜体，提高工作效率和检测效果。

三、原理或机理

目前国外采用的技术中，局部放电脉冲的时间分辨率为2ns，分辨力低，难以在柜体表面精确定位地电波的泄漏位置；局部放电在物理性质上是随机的，所产生的地电波波形是复杂的，其脉冲前沿不总是单调上升的，而仅仅依据脉冲前沿来计时的电路结构有时就会造成地电波脉冲到达顺序的误判，不能准确地给出局放源的具体放电点。四通道监测和精确定位系统采用2.5GHz 高采样频率系统，采用四路信号同步采集，可以快速确定存在局部放电的开关柜体。图1所示是四通道监测和高精度定位系统工作示意图。采用多个传感器在开关柜柜体外表面进行TEV局放信号监测，可以通过计算传感器接收信号之间的到达时间差对某隔室内部的局放信号的具体位置进行准确评估。本项目主要对四个传感器共同进行带电检测的情况进行了系统的研究。



图1.四通道监测和高精度定位系统工作示意图

创新亮点和值得学习借鉴之处

(1) 通过对地电波暂态信号的时域测量和分析等提高抗干扰能力、改进定位的精度，实现定位的自动化；

(2) 测试采用4只地电波传感器或超声波传感器同时测试，传感器可以分别吸附于平行排列的不同开关柜表面，用于迅速巡查有局放的开关柜；发现后用4只传感器分别吸附于有局部放电现象的开关柜表面，可以利用局放信号到每个传感器由于距离不同、信号强度不同以及方向所产生的偏差来精确定位。

(3) 开发高压开关柜综合抗干扰诊断系统和高压开关柜带电测试数据库管理软件。建立高压开关柜带电测试数据库管理软件，利用该软件对丰富的测试数据及信号波形进行详细统计和深入分析，生成模板性统计报表，便于高压开关柜的日常维护和管理。

五、实施应用前后效果（益）情况对比

高压开关柜多通道带电综合诊断装置的研制成功将填补现有检测技术的空白，可以对电气设备的运行状况进行更为进行全面的运行状态分析，也为合理制定故障设备的维修计划提供科学的技术依据。因此，本项目具有极高的经济价值意义。科学、严谨而一机多用且功能强大、易操作的高压开关柜多通道带电综合诊断装置研制成功和推广使用，必然会使检修人员做到轻松、快速、准确解决现场测试问题，从而大为方便管理，大大提高绩效。同时，为供电企业节约大量的购买多种仪器设备所需的经费，大大提高资金利用率，大大提高电力公司的生产效率，提升管理水平，具有广阔的推广应用前景。

六、可推广应用范围

电力公司、发电厂