GOM5010型GIS局放在線監測裝置的研制

陳 勇，黃文雄，張天成，賀庭喜

（武漢朗德電氣有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引 言

GIS設備在運行過程中會受到電、熱、機械以及環境等因素的影響，使其內部發生復雜的變化，導致絕緣性能逐漸劣化[1-3]。為保證設備質量和系統供電的可靠性，設備投入運行前要進行嚴格的質量檢查，設備投入使用后也需要進行日常的科學管理和維護。GIS設備的在線監測與故障診斷意義重大[4]，在此提出以狀態監測和故障診斷為基礎的技術方案，使預防性維修向預知性維修過渡，實現從“到期必修”過渡到“該修則修”。

1 GIS設備局放機理分析

GIS（Gas Insulated Substation）是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡稱。GIS設備在熱、電、機械以及環境等因素的長期影響下會發生老化，當老化達到一定程度，絕緣會遭到破壞。GIS絕緣劣化導致局部放電，初期一般不會引起貫通性擊穿，但局部放電會加速GIS的絕緣劣化，導致振動和過熱等累積效應，進而導致絕緣缺陷擴大，最終發生絕緣擊穿而出現電流泄露[5-6]。局部放電嚴重的情況下會直接損壞設備，從而影響整個系統的運行。

根據GIS設備有可能出現的絕緣缺陷，可將局部放電產生的原因細分為尖端放電、自由金屬微粒、懸浮電極以及結構缺陷4個方面。GIS主要絕緣缺陷及對應的局放現象如圖1所示。

圖1 GIS主要絕緣缺陷及對應的局放現象

由于存在以上絕緣缺陷且設備長期運行在強電磁環境下，不可避免會產生一定程度的損耗。對設備進行局放監測，能掌握設備在實時運行階段的絕緣狀態。當局放造成的絕緣破壞影響設備的正常運行時，工作人員能第一時間發現問題并采取相應的解決方案。局放監測除了能直接反映設備的實時絕緣狀態外，還能應用于設備投運前的性能檢驗環節，全方位最大限度地保證設備運行的穩定性。

2 局放在線監測系統的研制

2.1 系統整體結構

系統采用分級分層的體系結構，具體可以分為監測系統主站、監測系統分站以及監測系統子站3層。用戶根據具體情況和應用規模，選擇是否設立分站。局放在線監測系統結構圖，如圖2所示。

圖2 局放在線監測系統結構圖

2.2 GOM5010型局放在線監測裝置結構

GOM5010型局放在線監測裝置采用分布式測量結構，整套系統由特高頻傳感器、信號采集單元（IED）以及監控主機3個部分組成，可實現對GIS罐體中局部放電狀態量的監測、分析以及診斷等。采集單元最多可監測16個局放監測點，其中15個特高頻監測點和1個噪音監測點。采集單元可安裝在UHF被監測設備的附近，通過信號電纜和安裝在GIS上的UHF局放傳感器進行就近連接，避免信號在傳輸過程中的衰減和失真，從而保證局放監測的靈敏度何抗干擾能力。GOM5010型局放在線監測裝置結構如圖3所示。

圖3 GOM5010型局放在線監測裝置結構

后臺系統軟件用來顯示測量點放電信號的幅值、極性以及相位等基本參數，通過二維或三維圖進行展現，并進行模式識別和報警。采樣單元在采樣時應遵循高速、多點以及同步原則[7]，不僅能對采樣信號進行濾波，還能捕獲放電特征。特高頻傳感器用來接收局部放電的脈沖信號。

2.3 Eonline局放在線監測軟件

裝置的功能整體集成在Eonline局放在線監測軟件下，通過計算機實現操作控制。Eonline局放在線監測軟件主要用于實時采集和顯示現場信號，并分析診斷監測信號，實時監控GIS的局放狀態，及時通報故障，保障設備長期穩定運行。Eonline局放在線監測軟件功能示意圖如圖4所示。

圖4 Eonline局放在線監測軟件功能示意圖

Eonline局放在線監測軟件的登錄界面如圖5所示。用戶通過賬號密碼登錄，保證系統的安全性。工作人員可在計算機界面觀測設備的狀態，并實時處理采集到的數據。

圖5 Eonline局放在線監測軟件登錄界面

除具備在線監測和故障診斷功能外，Eonline局放在線監測軟件支持同時接入256個監測點，同時顯示4通道的監測數據。它的監測數據可保留10年。

3 結 論

GOM5010型GIS局放在線監測裝置具有完備的在線監測和故障診斷功能，能實時監測設備的局放狀態并自動進行故障診斷，顯著提高了設備的故障預警能力。工作人員可通過計算機對Eonline局放在線監測軟件進行后臺操作。