一種GIS設備超聲波局部放電檢測系統

劉 釗，劉勝軍，岳明明

（1.國網河北省電力有限公司保定供電分公司，河北 保定071000；2.石家莊華電供熱集團有限公司，河北 石家莊050000）

為了準確獲取GIS設備運行過程中的狀態量，針對GIS設備開展的帶電檢測項目有5種[2]，其中超聲波局放檢測技術就是通過檢測運行中GIS設備內部局部放電時，伴隨產生的帶寬在20～200kHz聲波信號，來反映GIS內部局放量大小的帶電檢測手段。根據行業技術規程要求110kV及220kV等級每年至少進行1次超聲波局放帶電檢測，363kV及以上電壓等級每年進行2次[3]。

開展超聲波局放檢測時，應將超聲波傳感器緊貼在GIS設備腔體外壁上，測點選取一般遵循GIS殼體軸線方向每間隔0.5m左右選取一處的原則，并在斷路器斷口處、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、導體連接部件等重點部位處均應設置測點。應每次保持測量點的位置一致，以便于進行比較分析。簡單來講，站內GIS設備超聲波局放測點數量與變電站規模以及電壓等級有關，例如保定地區220kV變電站內GIS超聲波局部放電測點最多的站高達1386個，最少的測點也有742個。

1 現階段存在的問題

測試點位置選擇不規范及遺漏測點。相關規程對測試點有明確規定，例如斷路器斷口必須設置測點、母線上的測點間隔不大于0.5m且測點宜選取在母線筒下側等，由于專業培訓欠缺或者培訓不細致或者現場測點位置特殊不好開展測量等原因，測試點選擇不規范、遺漏測點現象時有發生。

每次檢測測點位置難保一致。為保持數據有效性，便于對每個測點進行縱向比較分析，須保持每個測點的位置固定。現場測試人員對超聲波測點的選擇受主觀意識影響很大，在三維立體的GIS設備體上選擇若干滿足規程要求的測試點，每名測試人員都會有不一樣的選擇方法，況且每年開展測試時的工作人員不固定，這樣基本不能保證每次測試測點的一致性，造成歷年測試數據縱向對比的誤差，從而導致對設備狀態的誤判斷。即便測試人員固定，但時隔一個檢測周期，也很難選出同樣的測點。

測點命名復雜。每次測試完畢后，工作人員首先需要對測點進行命名，然后記錄數據。目前測試點的命名方法是以測點所在位置命名的，例如“133間隔與134間隔間靠近133間隔第一通盆東側”“212間隔A相斷路器斷口”等。這種命名方式復雜且籠統模糊，如舉例中133間隔與134間隔靠近133間隔第一個通盆東側有無數個測點；212間隔A相斷路器斷口橫切面圓周上也可找出無數個測點，并且這種命名方式增加了后期紙上記錄數據以及電子數據錄入的工作量。

后期數據處理工作繁重。由于測試點繁多，工作人員每測完一個點都需要給該點命名，記錄數據，并且要將紙上記錄的數據轉換成電子數據并上傳到公司生產管理系統（PMS）里，如此導致了后期數據處理所須時間較長，降低了工作效率并且增加了錯誤率。

2 系統的設計與應用

為克服了現有技術的缺點，設計了一種GIS設備超聲波局部放電檢測系統，該系統小巧靈活、便于布置、操作方便，不影響GIS設備安全運行，能夠避免測試點位置不合理、命名復雜及其造成的工作量大的問題。

如圖1所示，該系統由超聲波傳感器、定位板、移動終端3部分組成。其中超聲波傳感器為接觸式且須滿足國家及行業相關標準。

如圖2所示，定位板由主體、上耳板、下耳板及定位通孔組成。定位板主體為軟磁板，能貼附于GIS設備外壁上且不影響設備的正常運行；上耳板外表面為編碼區，該編碼區內噴涂該定位板的唯一編碼，編碼采用變電站名加阿拉伯數字的方式；下耳板外表面為掃碼區，該區域內噴涂有唯一的二維碼或條形碼。定位通孔處露出的GIS設備外壁為測點位置即放置超聲波傳感器的位置。需要對GIS設備的局部放電進行檢測時，操作人員將超聲波傳感器放置在定位通孔位置并與GIS設備外壁接觸從而進行測量，這樣可以為超聲波傳感器檢測提供統一的位置，每次檢測時即使操作人員不同，也能夠保證測點相同，方便同一測點歷史數據的縱向比較。

移動終端為手機、平板電腦或者具有識別條形碼和二維碼功能的GIS超聲波局部放電檢測儀。移動終端中設置有信息輸入單元、信息處理單元、信息存儲單元、顯示單元及報警單元。當移動終端掃描定位板下耳板上的二維碼或條形碼后，顯示屏上會顯示該測點所在位置的相關信息，位置信息以文字和立體圖示的方式展現，還會顯示該測點對應設備的生產廠家、出廠及投入運行的時間、歷次檢測數據（包括檢測時間、溫濕度、檢測數據以及所用測試儀器型號等），顯示屏還會彈出數據錄入界面操作人員可以將超聲波傳感器的檢測數據通過數據錄入界面進行輸入，數據包括空氣背景、金屬背景和檢測數值，其中空氣和金屬背景是指測試環境里空氣中和金屬架構上存在的無法排除的固有干擾數值。移動終端中的信息處理單元將輸入的檢測數值與歷史檢測數據進行對比，無異常時，數據保存如果出現異常即超出相關標準要求時，報警單元的報警燈或者蜂鳴器會起到提示作用，數據保存。最終保存的數據通過無線通信網絡傳送至專用數據庫生產管理系統中。

實際工作中GIS設備須在不同位置設置多個定位板，移動終端可以是一個，依次進行所有定位板的掃碼工作并上傳數據，也可以是多個，同時進行掃碼工作并上傳數據。首次使用該檢測系統時，需要將定位板逐一定位、布置，定位板一經固定不得隨意移動，之后每次進行GIS超聲波局部放電測試時只須要按照定位板標定的測點逐一進行測試并將測試數據上傳保存即可。

3 結束語

本GIS設備超聲波局部放電檢測系統借助小巧靈活、設置方便的定位板為超聲波傳感器提供精確的測點位置，即定位通孔位置，保證了每一次檢測位置的一致，使得每一個測點的多次檢測數據比較更具有參考價值，同時，定位板上的編碼為測點提供了簡單的命名并公開顯示，可供操作人員進行比對參考，通過移動終端掃描定位板上的條形碼或者二維碼，能夠為操作人員在線顯示測點對應設備的信息和歷史檢測數據，操作人員通過移動終端錄入檢測數據并與歷史數據進行對比，提示操作人員檢測數據是否存在異常，有利于操作人員屏蔽錯誤信息，使得檢測數據的利用更加準確有效，避免了異常數據對檢測結果的干擾。此外，操作人員通過移動終端進行檢測數據信息的錄入和上傳，簡化了工作流程，使操作人員從繁重的數據整理上報工作中解放出來。本系統已經申請國家實用新型及發明型專利，其中實用新型專利ZL201721589267.4已于2018年06月01日獲得授權。