斷路器局部放電測試系統開發

斷路器局部放電測試系統開發

國網杭州供電公司 錢少鋒

浙江省電力公司 王 文

【摘要】傳統局部放電檢測方法由于其檢測信號頻率低、易受外界干擾、且需停電，難以應用于現場帶電檢測。結合現場情況，開發了一套局部放電測試及數據管理系統，為帶電設備運行狀況提供了一種準確、有效的檢測手段。經局部放電檢測實驗表明系統的實用性，大大提高斷路器測試和管理的自動化水平。

【關鍵詞】斷路器；測試；管理系統；開發

1.引言

斷路器在電力系統中承擔切斷故障電流的重要作用，六氟化硫（SF6）氣體為絕緣介質的斷路器在電力系統中的大量應用，大大提高了電力系統運行可靠性。然而由于運行環境惡劣以及隨著運行時間的變化，SF6斷路器難免出現以局部放電為主要特征的絕緣性能劣化問題。對斷路器進行局部放電在線監測是一種重要技術保障手段，近年來出現的超高頻（UHF）法，由于其具有抗干擾能力強、靈敏度高等優點，在局部放電監測中的得到廣泛應用[1-3]。英國、德國等許多歐洲國家均已采用超高頻（UHF）檢測局部放電的方法，2000年新修訂的IEC60270及IEC605l7標準中[4-7]，已將這種方法作為斷路器和GIS設備局放檢測的主要方法之一。本文在基于超高頻法的電氣設備局部放電監測系統的基礎上，對SF6斷路器進行了現場帶電監測，并利用DELPHI和SQLserver2000開發了數據分析管理軟件，實現了對局部放電數據的有效管理。

2.電氣設備的局部放電特點

局部放電所產生電磁波的頻譜特性與放電源的幾何形狀及放電間隙的絕緣強度有關。SF6氣體或絕緣油所產生的脈沖電流波形，則具有納秒級的脈沖陡度，脈沖持續時間也介于1ns～100ns之間，因此可產生大量的頻率在300MHz以上的超高頻電磁波信號。而UHF檢測技術，則是在300MHz～1500MHz寬頻帶內接收局部放電所產生的超高頻（UHF）電磁脈沖信號[8-9]。由于UHF信號傳播時衰減很快，故被測設備外部的UHF電磁干擾信號（如空氣中的電暈放電）不僅頻帶比設備內部的局部放電信號窄，其強度也會隨頻率增加而迅速下降，到達被測設備附近或內部的UHF分量相對較少，從而可避開絕大多數的空氣放電脈沖干擾[10]。

3.UHF局部放電測試系統構成

計算機與示波器GPIB接口相連，按照通信協議可以接收采集到的數據，進一步進行綜合分析和管理。軟件系統功能框圖如圖2所示。

圖1 軟件系統功能框圖

整個系統功能上可分為兩部分：

（1）數據綜合分析功能：包括采集到數據預處理、放電位置確定、放電特征提取和放電結果分析等。

（2）數據管理功能：包括分析結果存儲、修改、查詢和刪除等，并可以將數據（包括圖像）以報表和Excel的形式輸出，輸出文件的路徑由用戶自己設置。

系統在中文Windows操作平臺下構建，人機交互界面友好，主程序采用Delphi可視化編程，后臺關系數據庫選擇SQL Server2000。

4.斷路器局部放電測試及分析管理

4.1 現場測試試驗

在現場進行了檢測，如圖2所示：

圖2 異常部位圖

4.2 局部放電的特征

在測試過程中發現，所測信號圖譜基本一致，并具有以下特征：

圖3 現場測試示意圖

圖4 信號圖譜

由操作示波器初步確定有放電信號后，測試結束后由GPIB通信卡通信，主動傳到計算機中，計算機軟件進一步對數據處理和管理。

4.3 放電類型分析

超高頻測試發現存在明顯放電信號，通過軟件處理發現，幅值最大2.27mV，折算成放電信號約為2308pC，放電明顯分布在1、3象限，3象限數據明顯較大，分析認為是尖端放電。如圖5和圖6所示。

圖5 放電相位特征圖

超高頻測試多處發現144處也存在明顯放電信號，幅值最大0.7mV，折算成放電信號約為700pC，放電明顯分布在1、3象限，3象限數據明顯較大。經軟件分析認為是尖端放電，如圖10所示。

圖6 尖端放電

測試員通過現場分析認為：GIS側靠近101Ⅱ母處存在明顯放電信號，分析為尖端放電，建議盡早處理。

4.4 分析結果及建議

在試驗電壓達到53kV時，局放現象重現，當試驗電壓達到64kV時，局放信號幅值大于200pC。當電壓達到48kV時，局放現象重現，當試驗電壓達到64kV時，局放信號幅值大于300pC，故建議對此部分的進行停電檢修。

4.5 數據管理的實現

利用SQL SERVER管理分析結果，在數據庫中管理高壓斷路器的各種信息數據庫，除基本操作外還增加數據分析統計功能，以報表和Excel表格方式輸出功能。

（1）數據庫的構建

數據庫設計是系統設計的核心，數據庫由數據表組成，主要數據表如下：

1）斷路器基本信息數據表

記錄高壓斷路器的基本信息，表的結構和主要字段為：斷路器編號、類型、制造廠、型號、電壓等級、出廠時間和投運時間。在軟件開發的時候統一了字段類型，如規定斷路器編號格式為“FH-0001”，各種時間格式都設置為“年-月-日”的標準格式，比如“2010-02-03”，這樣既減少了操作人員的工作量又統一了格式，方便數據對比。

2）斷路器信息數據表

每次對運行的斷路器進行監測后，都要將大量的信息錄入到該數據表中，將“斷路器編號”設置為主鍵，數據字段包括原始數據分析結果、主要頻譜含量、放電類型、處理建議。此外數據表字段加入測試日期、測試人員、天氣情況。由主鍵建立其與“斷路器基本信息數據表”的聯系，實現數據表的聯合管理。

（2）數據庫操作

對數據庫的操作主要包括與數據庫的連接、信息的錄入、修改、查詢等操作，Delphi采用ADO方式操作數據庫，主要涉及到數據集、數據源和數據感知控件3大類。可直接調用ADOQuery或ADOTable組件相應的“方法”，也可編寫ADOQuery組件的SQL查詢命令，本系統在歷史數據查詢界面設置了5個查詢選項：變電站名、斷路器類型、測試人員、測試時間段。在程序中執行這些查詢條件的SQL查詢語句，然后將查綜合詢到的結果顯示到DBgrid數據組件中，最后得到數據的查詢結果。

（3）數據庫的安全性

數據導出功能可以對于管理系統的安全機制，系統設置了用戶管理權限模塊，系統使用的用戶權限分為：管理員、操作員和公共用戶。公共用戶權限最低，只有查看、打印輸出的權限；操作員進行斷路器數據的維護和試驗數據的錄入操作；管理員具有最高的權限，可以執行所有操作。用戶表結構為：用戶名、密碼、權限級別。所有模塊由后臺的數據庫有機的結合在一起，實現對數據的管理。

5.結論

超高頻局放測量技術彌補了目前GIS設備預防性試驗方法的不足，使得對斷路器的局部放電檢測更加的方便快捷。結合變電站實際情況和現有的測試設備，開發了一套斷路器局部放電數據分析管理系統，并通過利用超高頻對SF6斷路器的現場帶電局部放電檢測，證明了整個測試系統滿足測試現場需求，大大提高了斷路器局部放電測試和數據管理的效率。

參考文獻

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作者簡介：錢少鋒（1980—），男，碩士，工程師，現供職于國網杭州供電公司，主要從事電力系統運維工作。