一种GIS局放监测装置误报警排查系统及其判定方法

一种 GIS 局放监测装置误报警排查系统及其判定方法

岳刚

云南电网有限责任公司丽江供电局 丽江 674100

A false alarm system for GIS partial discharge monitoring device and its judging method

Yuegang

Lijiang Power Supply Bureau, Yunnan Power Grid Co., LTD., Lijiang 674100

摘要：GIS是变电站重要电气设备，本文提出一种GIS特高频局放在线监测装置误报警排查系统及其判定方法，通过在GIS设备上布置多个特高频信号传感器和超声波信号传感器，对GIS气室内外部特高频信号、超声波信号，分析其特性，比对不同传感器采集信号的时间差异，能明确报警信号来自GIS气室内部还是外部，有效克服目前GIS设备特高频在线监测技术干扰较多导致检测误判情况发生，具有一致性好、高效快捷、准确性高、受技术人员影响小的特点。

关键词：GIS；排查系统；判定方法

ABSTRACT: Gis is an important electrical equipment in substations. This paper presents an on-line monitoring system for uhf partial discharge (PD) in GIS and its determination method, the characteristics of ultra-high frequency (UHF) and ultrasonic signals inside and outside the GIS gas chamber are analyzed, and the time differences of the signals collected by different sensors are compared, so that the alarm signals can come from inside or outside the Gis gas chamber, at present, the UHF on-line monitoring technology of GIS equipment has many problems, such as wrong judgment, high consistency, high efficiency, high accuracy and little influence from technicians.

KEY WORD: Gis; search system; decision method

0 引言

变电站安装的GIS局放在线监测装置经常发生误报警，经分析，主要是开关场空间电磁干扰较大，干扰信号进入传感器所致。目前很多抗干扰措施均为软件滤波，该方法投入较大，需大量数据来支撑，且干扰源发生变化后，无法有效排除。如能从源头上对干扰信号进行屏蔽，则将提高监测数据真实性、准确性，有效降低误报率。

1 研究背景

GIS设备为全封闭设备，相比敞开式设备具有故障率小、维护方便、体积小等特点。越来越多的变电站已经用GIS设备替代了敞开式设备。但因其为全封闭结构很多缺陷无法直观检查到，目前一般在带电状态下通过特高频法对其内部放电进行检测，如检测到放电信号则认为内部有缺陷，并可根据放电量大小及发展趋势来判断缺陷严重程度。为实现对GIS设备运行状态实时监测，很多GIS设备安装了特高频局放在线监测装置，但是安装使用现场多为户外变电站，外界空间干扰因素较多，主要有电信号干扰，比如电晕放电、沿面放电等，以及非电信号干扰，比如手机通讯信号、雷达信号、灯光干扰等。为排除这些干扰很多GIS特高频局放在线监测装置采用滤波、软件过滤、外界屏蔽等方法，但目前技术手段无法实现对外界干扰的完全识别和屏蔽，所以GIS局放在线监测装置误报率较高。GIS局放在线监测发出报警后，为保证设备安全稳定运行，均需要到现场对报警信号进行排查处理，排查是否为GIS设备内部放电。现场报警排查受技术人员、检测设备、检测方法等影响，有可能会使排查结果不准确，漏查、误查等时有发生，影响GIS设备安全稳定影响。因此，发明一种能排除干扰准确检测 GIS设备缺陷的方法尤为重要。

2 研究内容

研究一种GIS局放监测装置误报警排查系统及其判定方法的目的在于克服现有技术进行 GIS设备特高频在线监测干扰较多导致检测结果误判较多的缺点，提出了一种GIS特高频局放在线监测装置误报警排查系统及其判定方法，通过比对特高频信号、超声波信号，分析其特性，比对不同传感器采集信号的时间差异，明确其报警信号来自GIS内部还是外部。一种GIS特高频局放在线监测装置误报警排查系统，其关键在于：包括用屏蔽通讯线路连接的高精度局放检测仪、特高频信号传感器和超声波信号传感器，所述特高频信号传感器和超声波信号传感器用于安装在GIS设备上；GIS设备包括GIS支撑架和安装在该GIS支撑架上方的GIS气室，所述GIS气室中部设有装设有报警传感器的GIS盆子；特高频信号传感器至少设有两个，两个所述特高频信号传感器均用于安装在所述GIS盆子的外壁上，其中一个所述特高频信号传感器的信号接收面朝向所述GIS气室内部设置，另一个所述特高频信号传感器的信号接收面朝向所述GIS气室外部设置；超声波信号传感器至少设有两个，一个所述超声波信号传感器用于安装在所述GIS气室外壁上，另一个所述超声波信号传感器用于安装在所述GIS支撑架上；特高频信号传感器用于接收所述GIS气室内外部的特高频信号；超声波信号传感器用于接收所述GIS气室内外部的超声波信号；高精度局放检测仪用于接收与分析所述特高频信号和所述超声波信号。特高频信号传感器设有四个，其中两个所述特高频信号传感器用于安装在所述GIS盆子外壁上，另外两个所述特高频信号传感器分别用于安装在所述GIS盆子两侧的GIS气室外壁上，且用于安装在所述GIS气室外壁上的所述特高频信号传感器的信号接受面均朝向GIS气室外部安装。超声波信号传感器设有九个，其中一个所述超声波信号传感器用于安装在所述GIS支撑架上，另外八个所述超声波信号传感器用于安装在所述GIS气室外壁同一水平高度上，且八个所述超声波信号传感器沿所述GIS盆子呈中心对称。

一种GIS特高频局放在线监测装置误报警排查系统的判定方法，其关键在于：

1. GIS气室中报警传感器发出警报，特高频信号传感器和超声波信号传感器启动信号检测功能，所述特高频信号传感器接收GIS气室内外特高频信号，超声波信号传感器接收GIS气室内外部的超声波信号；

2. 高精度局放检测仪接收每个高频信号传感器的特高频信号，并按每个高频信号传感器第一个波峰信号起始时间进行排序；如果接收面朝GIS气室内部的高频信号传感器第一个到达且信号幅度最大，则判定报警信号来自GIS气室内部，为有效报警信息；如果接收面朝GIS气室外部的高频信号传感器第一个到达且信号幅度最大，则判定报警信号来自GIS气室外部，为误报警信息；

3. 高精度局放检测仪将安装在GIS支撑架上的超声波传感器收到的超声波信号与安装在GIS气室外壁上的超声波传感器收到的超声波信号进行比对；如果安装在GIS气室外壁上的超声波传感器与安装在GIS支撑架上的超声波传感器收到信号幅值及信号特征一致，则GIS气室内部无超声局放信号，为误报警信息；如果至少有一个安装在GIS气室外壁上的超声波传感器收到信号幅值明显大于安装在GIS支撑架上的超声波传感器收到的信号幅值，且信号信号特征具有典型超声局放信号，则GIS气室内部有超声局放信号，为有效报警信息；

一种GIS特高频局放在线监测装置误报警排查系统及其判定方法，通过在GIS设备上布置多个特高频信号传感器和超声波信号传感器，对GIS气室内外部特高频信号、超声波信号，分析其特性，比对不同传感器采集信号的时间差异，能明确报警信号来自GIS气室内部还是外部，有效克服目前GIS设备特高频在线监测技术干扰较多导致检测误判情况发生，具有一致性好、高效快捷、准确性高、受技术人员影响小的特点。

3 系统构架简介

如图1所示，一种GIS特高频局放在线监测装置误报警排查系统，包括用屏蔽通讯线路连接的高精度局放检测仪、特高频信号传感器（1-1、1-2、1-3、1-4）和超声波信号传感器（2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9），所述特高频信号传感器和超声波信号传感器用于安装在GIS设备上，所述特高频信号传感器用于接收所述GIS气室内外部的特高频信号；所述超声波信号传感器用于接收所述GIS气室内外部的超声波信号；所述高精度局放检测仪用于接收与分析所述特高频信号和所述超声波信号。GIS设备包括GIS支撑架4和安装在该GIS支撑架上方的GIS气室5，所述GIS气室中部设有装设有报警传感器的GIS盆子3；

1-1为接收面朝GIS气室内部特高频传感器，1-2、1-3、1-4为接收面朝GIS气室外部特高频传感器；

1-1和1-3均用于安装在所述GIS盆子3的外壁上，1-2和1-4安装在分别用于安装在所述GIS盆子3两侧的GIS气室5的外壁上；2-1安装在GIS支撑架4上，2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8和2-9均安装在GIS气室5的外壁同一水平高度上，且沿所述GIS盆子呈中心对称分布。本方案中特高频传感器的布置优势：1-1传感器接收面朝GIS内部主要用于接收来自GIS内部的放电信号，1-2、1-3、1-4传感器接收面朝GIS外部，主要用于接收来自外部的空间干扰信号，空间干扰信号可能来自四面八方，在1-1附近布置3个接收面朝外的传感器，相当于把1-1包裹在另3个传感器组成的方阵内，可以有效保证，只要信号来自外部空间，不论来自哪一个方向，1-1传感器必将不会是第一个接收到信号的传感器。

超声波信号传感器的布置优势：当GIS内部发生局放信号，会有特高频信号和超声波信号两种，有时候局放信号较小，特高频传感器接收到信号会被外部干扰信号淹没，无法有效区别，但超声波信号衰减较大，故在盆子附近布置8个超声波传感器，0.5米的距离可有效保证超声波信号不会被漏检。2-1超声波传感器安装于构架上，作为背景参考信号，其他超声波传感器与其进行比较，以区别超声波信号来自GIS内部还是外部。

图1

4 结束语

一种GIS局放监测装置误报警排查系统及其判定方法能提高运行的可靠性、密封性，大大地减少了检修人员更换监测器，降低了作业人员的劳动强度，减少作业时间，提高了工作效率，同时杜绝了工作人员低压触电，降低作业风险，保障作业人员的人身安全。通过调研，目前市场上并无相关用于GIS局放在线监测系统的柔性抗干扰装置，此设备的研制充分应用新方法、新工艺，能提高装置稳定性、数据真实准确性，有效降低GIS局放在线监测装置误报率。保证GIS安全稳定运行，值得在系统内推广。

参考文献：

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作者简介：岳刚（1988），男,本科,高级技师，工程师，云南电网有限责任公司丽江供电局，从事高电压试验技术及电气设备故在线监测与故障诊断方面的研究。

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