IRIS局部放电在线监测系统测量原理与技术
电缆局部放电在线检测技术及应用
实时监测电缆的运行状态，可以在故 障发生前及时处理，提高供电可靠性。
预防性维护
通过定期的在线检测，可以预测电缆 的老化和故障趋势，提前进行预防性 维护。
在线检测技术在电缆维护中的应用
故障定位
在线检测技术可以快速准确地定位电缆的故障位 置，缩短故障排查时间。
故障性质判断
通过分析局部放电的特征，可以判断电缆故障的 性质和原因。
延长设备使用寿命
通过及时发现并处理局部 放电故障，可以延长电缆 等电气设备的使用寿命， 降低维护成本。
02 电缆局部放电的基本原理
局部放电产生的原因
电场应力集中
电缆绝缘层内部或表面存在微小 缺陷，如气泡、杂质等，导致电 场应力集中，促使局部区域发生
放电。
介质不均匀
电缆绝缘材料内部或绝缘与导体之 间的介质不均匀，导致电场分布不 均，局部区域电场强度过高，引发 放电。
利用声学原理，开发声学传感器，实现对电缆局部放电的定位和 定量分析。
推进在线检测技术的智能化和自动化
智能化分析
通过人工智能和机器学习技术，实现对局部放电数据的自动分类、 识别和预测，提高预警和故障诊断的准确性。
自动化巡检
开发自动巡检系统，实现电缆线路的无人值守和远程监控，提高巡 检效率和安全性。
数据挖掘与决策支持
标准化和规范化
制定统一的检测标准和方法，确 保不同设备间的可比性和互操作 性，提高检测结果的可靠性。
开发新型的在线检测设备和技术
无线传输技术
利用无线传输技术，实现远程实时监测和数据共享，降低线缆铺 设和维护成本。
光学检测技术
利用光学原理，开发非接触式检测设备，避免电磁干扰，提高检 测精度。
声学检测技术
GIS局部放电在线监测技术及检测方法
GIS局部放电在线监测技术及检测方法GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）是一种高压电力设备，用于输电和配电系统中。
在长期运行过程中，由于设备老化或故障，可能会导致局部放电（Partial Discharge，PD）现象的产生。
局部放电是指在绝缘材料中局部发生的放电现象，具有不连续性和周期性。
如果不及时发现和处理，局部放电可能会发展成大面积放电，导致设备的损坏甚至故障，对电力系统的可靠性和稳定性产生不利影响。
因此，开展GIS局部放电在线监测技术和检测方法的研究具有重要意义。
GIS局部放电在线监测技术可以实时监测和识别发生在设备中的局部放电现象，通过监测数据分析和处理，可以提前发现故障迹象，采取相应的措施进行预防和维修，从而保障设备的可靠运行。
目前，常用的GIS局部放电在线监测技术包括电测法、超声波法、电磁法和红外热像法等。
电测法是一种常用的GIS局部放电在线监测技术。
它通过安装在设备的绝缘支持物上的电感式传感器或电容式传感器获取电压或电流信号，实时监测和记录设备的运行状态。
通过对电压和电流信号的分析，可以检测到设备中的局部放电现象。
该方法具有简单、可靠、实时性强的优点，但不易精确定位局部放电点。
超声波法是另一种常用的GIS局部放电在线监测技术。
它通过超声波传感器接收设备中产生的超声波信号，利用超声波在封闭的金属容器中的传播规律来判断设备是否存在局部放电现象。
超声波法可以实现对设备的精确定位监测，但对传感器的位置布置和信号处理要求高。
电磁法是一种主要用于GIS局部放电在线监测的无损检测技术。
它通过电磁感应原理，在设备周围布置多个传感器，通过监测设备的电磁信号变化来判断是否存在局部放电现象。
电磁法具有不受高压电力设备介质影响、设备无需停电运行等优点，但对传感器布置和信号处理的要求较高。
红外热像法是一种通过红外热像仪来监测设备表面温度变化的技术。
由于局部放电现象会产生热量，使设备表面温度升高，通过红外热像仪可以实时获取设备表面的温度分布图像，检测设备是否存在局部放电现象。
局部放电在线监测技术
局部放电在线监测技术在讨论局部放电在线监测之前，先对局部放电产生的机理进行说明：1什么是局部放电在IEC270文献的第七条指明，局部放电为一种现象，仅使导体间的绝缘部分桥接产生的电气放电，称为局部放电，简称PD，单位为为微微库仑记为pC。
而导体周围气体放电则称为电晕。
22.局部放电测量的特点局部放电测量许多因数对它有较大的影响，因此有相对小的再现性，所以测量值与其它高压试验相比存在较大的误差，并且这个误差在不同的试验环境和不同的试验条件时其值也不尽相同。
3局部放电脉冲在设备内部的传输变压器、电抗器、电容器、GIS等设备的传输，对交流设备而言，局部放电脉冲沿电容传输，因为电力设备基本上可看成是由横向电容与纵向电容组成的一个电容等效。
而对于直流电力设备而言，局部放电脉冲有它的特点，对于放电量的大小并不十分重要，而其脉冲个数N则十分重要。
4局部放电脉冲在交流设备中，它有如下特点在工频的1、3象限产生的放电脉冲为绝缘放电（不包括过零及峰值处），在工频波形峰值±90°的±1ms 的相角内产生放电为电晕，在工频过零的±1ms 内产生的放电为接触噪音，当内部构件绝缘松散则产生的放电脉冲与工频并不同步，这些特点就成为识别变压器内部局部放电的专家系统的基础。
90°0° 180°0°270°90°180°0°—+—+CIV —+NXCIVCIVNXCIVφ25局部放电在线监测的难点因为设备内部产生小于1000pC的局部放电脉冲均在微伏级和毫伏级，而电力设备处于在线状态时，母线上的电晕及母线上的各种其它电气脉冲干扰都非常大，例如750kV母线在下雨时的电晕在高压套管末屏测得的大小为400mV峰峰值以上，而在晴天也有200mV左右。
这样大的干扰把设备内部产生的微伏到几个毫伏级的信号全给掩盖。
因此对母线上带来的电气干扰必须先采取措施进行消除，而只对内部放电脉冲进行放大。
局部放电带电检测技术简介
提高检测准确性与可靠性的研究
1 2 3
抗干扰技术研究
针对局部放电信号的干扰因素，研究有效的抗干 扰技术和信号处理算法，提高检测准确性和可靠 性。
放电模式识别
研究放电模式的分类和识别方法，实现放电类型 的自动判断和预警，为设备的故障诊断和预防性 维护提供支持。
长期稳定性研究
对局部放电带电检测技术的长期稳定性进行研究 和验证，确保监测数据的可靠性和准确性。
详细描述
超声波法利用局部放电时产生的超声波信号，通过超声波传 感器检测这些信号并转换为电信号进行进一步处理。这种方 法适用于设备内部的局部放电检测，不受电磁干扰的影响。
化学法
总结词
通过检测局部放电产生的化学物质来检测局部放电的方法。
详细描述
化学法利用局部放电时产生的化学物质，如气体或微粒，通过化学传感器检测这些物质的变化来检测局部放电。 这种方法在某些特定情况下具有较高的灵敏度，但受限于其响应速度和选择性。
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技术要求高
局部放电带电检测技术需要专业人员 进行操作和维护，对人员的技术要求 较高。
无法检测所有类型缺陷
尽管该技术能够检测到许多类型的绝 缘缺陷，但对于某些特定类型的缺陷 可能无法准确检测。
局限性与改进方向
抗干扰能力
需要进一步提高检测设备的抗干扰能力， 以确保准确检测局部放电信号。
标准化与互通性
推动相关标准的制定和实施，提高不 同设备之间的互通性和兼容性，降低
应用领域
广泛应用于电力、冶金、石油化 工等行业的电气设备绝缘监测。
局部放电的类型与特征
类型
根据放电的机理和特征，局部放电可 分为电晕放电、沿面放电、电弧放电 、悬浮放电等类型。
GIS局部放电在线监测系统及校验技术课件PPT模板
采用GIS局放在线监测的目的
• 是采用有效的在线检测手段和分析诊断技
术，监测和追踪发生在GIS设备中的局部
放电(局放，局放)，及时预报该局放的发
展趋势和预测相关设备的绝缘劣化程度，
防止突发性的电气事故，为设备的状态检
修和维护提供有效的数据依据。从而做到
传感器
一般优点
简单；
灵敏度高
一般缺点
运行设备不
能使用；
信噪比低
可达精度
5pC
0.5~0.8pC
<2pC
不能定量
不能定量
适用监测
的放电源
固定微粒；
悬浮物；气
隙和裂纹
各种缺陷类型
都适用
自由移动的
微粒；悬浮
物
放电情况
严重时的
缺陷
固定微粒
；针状突
出物
能否故障
定位
不能
精确定位0.1m
苛刻条件；
需传感器多
能判断放
生影响；脉冲放电产生的分解物被大量SF6气体稀
释，因此用化学方法监测 PD的灵敏度很差。另外
，该方法不能作为长期监测的方法来使用。
（c）光学监测法。内置的光电倍增器可监测到甚
至一个光子的发射，但由于射线被SF6 气体和玻
璃强烈地吸收，因此可能有“死角”出现。该法
监测已知位置的放电源较有效，不具备完全定位
✓二、特高频局放在线监测系统介绍
✓三、特高频局放在线监测系统校验技术
✓四、几点经验与体会
GIS有如下特点
• 第一，设备整体金属封装，发生故障时定位非常困难；
• 第二，封装屏蔽性高，运行时不易掌握其内部状况；
GIS局部放电在线检测技术的应用研究
GIS局部放电在线检测技术的应用研究
GIS局部放电在线监测技术是电力系统中非常重要的一项技术，它可以实时监测GIS
中的局部放电情况，及时发现问题并采取相应的措施，从而保证GIS的安全稳定运行。
GIS是一种高压电器设备，由于其结构的特殊性，使得其在运行过程中容易产生局部
放电现象。
若能有效地监测和诊断GIS局部放电问题，能够提高GIS的使用寿命和可靠性，减少故障率，为电力系统的安全稳定运行作出贡献。
下面，将对GIS局部放电在线检测技
术的应用进行研究。
GIS局部放电在线监测技术的原理是利用检测传感器将GIS设备内部的局部放电信号
转化为电信号，然后经过放大、处理、分析、判断等环节，检测出GIS设备内部的局部放
电信号情况。
传感器是GIS局部放电在线监测技术的关键组成部分，它是利用特定的物理效应或材
料特性，将GIS设备内部的局部放电信号转化为电信号。
当前广泛应用的传感器有电磁传
感器、光纤传感器、电容传感器等。
其中，电磁传感器是最常用的GIS局部放电在线监测
传感器，其工作原理是通过测量磁场强度来检测GIS局部放电信号。
1、GIS设备的诊断
通过GIS局部放电在线检测技术，可以实时监测GIS设备内部的局部放电信号情况，
发现潜在故障点，对GIS设备进行诊断，并及时进行相应的维护保养工作。
GIS设备的性能评估需要考虑其工作状态和寿命等因素，局部放电在线监测技术可以
实时监测GIS设备的运行状况，根据检测结果评估GIS设备的性能。
3、GIS设备的运行状态监测
三、总结。
局部放电检测仪原理和使用说明
局部放电测试仪使用手册武汉四维恒通科技有限公司目录安全注意事项 (3)警告 (3)操作注意事项 (4)一、非侵入式局部放电活动检测 (5)二、技术参数 (7)三、结构布局 (9)四、使用操作 (11)4.1 主界面 (11)4.2 超声波测量程序 (12)4.3 TEV测量程序 (13)4.4 历史数据查看 (14)五、TEV读数说明 (16)六、使用条件 (25)七、符合声明 (25)8.1 保修 (26)8.2 范围 (26)九、售后服务 (27)安全注意事项本仪器用来检测中高压(MV/HV)设备中的局部放电源。
如果没有检测到放电，并不意味着中高压设备无放电活动。
放电源往往具有潜伏期，且绝缘性能也可能会由于局部放电以外的其它原因而失效。
如果检测到与中高压电力系统相连的设备中有相当大的放电，应该立即通知设备维护部门。
警告●本产品仅可用在地电位上使用。
●测试过程中，在启用探头之前应该确保电气仪器金属外壳接地。
●随时确保高压部分与仪器、探头和操作员之间的安全距离。
●严格遵守电力系统安全规则。
●闪电时切勿使用本产品。
●请勿在开机后立即进行测量。
●如环境改变，请通过重启来去除环境背景值●切勿对设备及探头进行机械撞击、振动、高温加热等操作。
●切勿在易爆环境中操作本产品。
●使用中如有不正常现象或使用上的疑问，切勿开启仪器，请直接联系厂家或代理商处理。
操作注意事项在使用TEV型产品时，必须遵守以下几点：1、从手机、RF 发射机、视频显示器以及无屏蔽的电子设备所产生的直流至1 GHz 频率范围内的强烈电磁干扰会影响读数。
将本产品放在离开任何导体表面至少1米处自由空间即可测量本地电磁场值。
2、在空间窄小的角落中使用时必须小心谨慎，因为临近其它的接地平面可以影响读数的精度。
尽可能在离金属体30cm 以上的距离(垂直距离)使用。
一、非侵入式局部放电活动检测1.1 概论局部放电不会使电极完全短路的电气放电。
这种放电的幅值通常都很小。
GIS局部放电在线监测技术及检测方法
GIS局部放电在线监测技术及检测方法GIS（Gas Insulated Switchgear）局部放电是一种常见的设备故障形式，其程度和严重程度通常会引起设备损坏或停电。
为了及时发现和处理局部放电故障，保证电网的安全稳定运行，GIS局部放电在线监测技术和检测方法应运而生。
一、传感器传感器是GIS局部放电在线监测技术的核心部分，选择合适的传感器能够准确地检测出局部放电现象。
常见的传感器有电场传感器、电流传感器、超声传感器等。
电场传感器用于检测电压异常，电流传感器用于检测电流异常，超声传感器用于检测声波异常。
这些传感器可以将异常信号转换成电信号，并传输到信号处理系统进行处理。
二、信号处理信号处理是GIS局部放电在线监测技术的重要环节，将从传感器中得到的电信号经过放大、滤波等处理，得到更加清晰和准确的局部放电信号。
信号处理的目的是提高信号质量，减少噪声干扰，使得异常信号能够更好地被分析和判定。
三、数据传输数据传输是GIS局部放电在线监测技术的关键环节，选择合适的数据传输方式能够准确地将处理后的局部放电信号传输到相应的数据分析与判定系统。
常见的数据传输方式有有线传输和无线传输两种。
有线传输稳定可靠，但受到布线和距离限制；无线传输则无限制，但受到信号干扰等问题。
根据实际需要选择合适的数据传输方式。
四、数据分析与判定数据分析与判定是GIS局部放电在线监测技术的最后一步，通过对传输过来的局部放电信号进行分析和判定，可以判断局部放电的位置、程度和严重性，从而采取相应的措施进行处理。
数据分析与判定需要建立相应的模型和算法，通过分析局部放电信号的频率、幅值和波形等特征参数来判断局部放电情况。
除了以上所述的GIS局部放电在线监测技术，还有一些其他的检测方法可以应用于GIS局部放电的检测。
一、超声波检测超声波检测是一种非接触的检测方法，通过检测GIS局部放电所产生的声波来识别局部放电的位置和严重程度。
超声波检测方法有较高的精度和可靠性，可以实时监测局部放电，但也会受到其他噪声的干扰。
局部放电检测原理及一般试验技术课件
06
局部放电检测案例分析
案例一：GIS的局部放电检测
01
02
03
04
GIS（Gas-Insulated Substation）是一种高压电 气设备，其内部结构紧凑， 运行电压高，因此局部放电 检测对于保障GIS的安全运行
至关重要。
GIS的局部放电检测通常采用 电测法，通过测量GIS内部产 生的电信号来判断是否存在
局部放电检测原理及一般 试验技术课件
• 局部放电检测原理 • 局部放电检测方法 • 局部放电检测设备 • 局部放电试验技术 • 局部放电检测标准与规范 • 局部放电检测案例分析
01
局部放电检测原理
局部放电定义
局部放电是指在绝缘介质中，由于电 场的作用，在导体间或导体与介质间 产生的非常短暂的、局部的、非贯穿 性的电荷释放现象。
企业标准与规范
企业标准Q/GDW 1522006
这是国家电网公司制定的关于高压开关设备 局部放电检测的企业标准，适用于国家电网 公司系统内的高压开关设备的局部放电检测 。
企业规范Q/GDW 1532006
这是国家电网公司制定的关于高压电缆局部 放电检测的企业规范，适用于国家电网公司
系统内的高压电缆的局部放电检测。
这些带电粒子在电场作用下又会撞击更多的气体或液体分子，产生连锁反应，最终 导致局部放电。
局部放电的电气特征
局部放电的电气特征主要包括： 放电时产生的电流脉冲、电磁 波、声波等。
其中，电流脉冲是局部放电最 直接的表现形式，其大小和波 形取决于放电的类型和程度。
电磁波和声波可以通过专门的 传感器进行测量，是检测局部 放电的重要手段。
结果处理
对检测数据进行处理和分析，如计算放电强度、放电位置等，并评估 其对设备的影响。
GIS局部放电在线监测技术及检测方法
二、GIS局部放电监测系统标定技术
⑤ 装置检测
系统灵敏度检测：
通过逐渐减小脉冲源的输入，降低GTEM内部的瞬态电场，考核被 测系统能够检测到的最小瞬态电场强度。
每个气室均有实验舱，可放置放电模型，安装信号注入探针、介质窗式传感器、 及内置式传感器，可模拟GIS各关键结构发生局部放电，用于标定传感器配置方 案是否合理。
二、GIS局部放电监测系统标定技术
标准放电源
标准气隙放电模型
1）采用激光内刻技术，加工规则气泡，避免机械加工形成的材料缺陷，以及
沿加工槽的沿面放电；
④ 搭建测试平台
测试用GTEM小室的优点：
1、工作频率范围可完全覆盖GIS内特高频局放信号频率：从直流至 数GHz以上； 2、当在其始端馈入激励功率时，GTEM小室内就建立起均匀的横电 磁行波，这与特高频局放信号在GIS腔体内的传播特性一致； 3、可以模拟传感器在现场安装的4种位置：人手孔处、介质窗口处、 无屏蔽盆式绝缘子处、有屏蔽带浇注孔盆式绝缘子处。
GIS局部放电在线监测技术的研究与应用
广东电网公司电力科学研究院
2013年9月
目 录
一
二
技术背景 GIS局部放电监测系统标定技术 广东电网在线监测装置应用情况 总结
三
四
一、技术背景
目前广东电网110kV及以上电压等级的GIS间隔共3253个，2011年度
共发生GIS事故（障碍）15起，较2010年增加了50%。
二、GIS局部放电监测系统标定技术
③ 功能性要求考核
序号
6
局部放电检测原理及一般试验技术课件
技术要求
对局放信号的灵敏度、时间分 辨率和探针的分辨率均有高要 求
应用领域
磁力共振成像技术和局部放电 检测技术的结合，可广泛应用 于医学、化学、生命科学等多 个领域
局部放电检测在核磁共振成像技术中的应用
核磁共振成像技术是一种通过对原子核在外加磁场下发生共振从而获取影像的技术。局部放电检测技术在核 磁共振成像技术中也有广泛的应用。
检测范围
局部放电检测技术适用于不同类 型的高压绝缘子，如玻璃绝缘子、 瓷绝缘子、硅橡胶绝缘子、熔融 盐绝缘子等类型
局部放电检测在变压器内部绝缘中的应用
变压器是电力系统中最为重要的电力设备，其绝缘材料的老化或破损是导致其故障的主因之一。局部放 电检测技术在变压器内部绝缘得到了广泛应用。
原理
利用局放检测仪器对变压器绝缘进行定期检测，获取局部放电信号，分析其特征，确定故障发生位 置和程度
检测方法
应用领域
局部放电检测技术在核磁共振成 像技术中的应用主要是疾病诊断， 早期发现细胞化学改变，提高临 床诊断精度和准确性
通过对局放信号的监测、分析和 处理，结合核磁共振技术，可广 泛应用于医学、生命科学等领域
技术优势
局放检测技术在核磁共振成像技 术中的应用具有高敏感性、高分 辨率、非侵入性等优势
新材料
采用先进材料，提升设备的散 热性、强度和安全性
智能监控
引入人工智能、大数据分析等 技术，将实时监控和及时预警 结合起来
先进设备
引入先进的局放检测仪器，提 升检测效率和检测精度
局放检测技术的局限性
当前局部放电检测技术仍存在以下局限性：
不适用于全封闭电器
全封闭电器内部有隔离气室，这就使得局部放电检测不是很适用，需要选择其他方法
局部放电的机理及检测方法
局部放电的机理及检测方法电力设备绝缘在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电。
这种放电以仅造成导体间的绝缘局部短（路桥）接而不形成导电通道为限。
每一次局部放电对绝缘介质都会有一些影响，轻微的局部放电对电力设备绝缘的影响较小，绝缘强度的下降较慢；而强烈的局部放电，则会使绝缘强度很快下降。
这是使高压电力设备绝缘损坏的一个重要因素。
一．局部放电产生的原因局部放电可以发生在绝缘结构内部气泡中、油膜中或导体(电极)的边缘上，而成为内部放电(气体或油)、表面放电、电晕放电等形式，因此，电晕是比局部放电狭义的放电，但在电极间都不会形成通道。
局部放电对于高压电工产品往往是很难避免的。
这是由于绝缘材料或绝缘结构在制造过程中常常包含一部分比固体绝缘介质容易击穿的气隙或油膜。
例如浇注变压器和互感器、塑料电缆、胶纸套管，在制造过程中不可避免地夹杂着气泡，在高压电器的油浸绝缘中，纸层间存在着油膜。
空气与矿物油的介电常数比固体介质低，因而在电场作用下，常承受比固体介质更高的场强，而空气与油的击穿强度又低于固体介质，因此，当外加电压升高到一定值时，会造成空气或油的局部击穿而产生绝缘的局部放电。
此外，由于电极边缘电场比较集中，边缘处电场强度特别高，如套管电极的边缘，高压电机线圈的出槽口等容易产生放电，胶纸套管、高压电机的绕组在工作电压下常出现局部放电。
高压电缆、高压电容器在设计制造中，工作场强一般低于油纸绝缘的起始放电场强。
但是，在电场作用下，绝缘纸因受高能量带电质点的撞击而老化。
开始时，气体可以被吸收，但使用时间长了会形成气泡，发生局部放电。
局部放电主要是在交流正弦电压下产生的，直接危害着绝缘的正常运行，其它如雷电过电压、操作过电压，因其时1司历程短，出现机率少，不足以引起大的放电危害。
直流电压下，因放电出现的重复率比交流电压低得多，故不为人们重视。
直流电压时，浸渍纸电缆的放电重复率要达到交流电压时出现的放电重复率时，其放电电压约为交流电的6倍～11倍，其原因在于在交流电压下的放电重复率要比直流电压时高得多，因而其危害严重。
高压负荷开关的局部放电检测与监测技术
高压负荷开关的局部放电检测与监测技术高压负荷开关是电力系统中重要的设备之一，用于控制和保护电路。
然而，由于其在长期运行过程中会受到各种因素的影响，如湿度、温度、污秽等，可能会导致局部放电（Partial Discharge，PD）现象的发生。
局部放电是一种不稳定的电弧放电现象，会导致设备的损坏和系统的不稳定，因此对其进行及时的检测与监测至关重要。
局部放电检测与监测技术主要分为在线检测和离线检测两种方式。
在线检测是指在设备正常运行状态下进行监测，而离线检测则是指在设备停机维护期间对设备进行检测。
无论是在线检测还是离线检测，都有多种技术可供选择。
一种常用的局部放电检测技术是电磁波法。
该方法基于局部放电所产生的电磁波信号来进行检测与监测。
这些电磁波信号能够传播到设备的金属外壳上，并通过传感器收集和分析。
电磁波法具有灵敏度高、响应速度快、非侵入性等优点，适用于在线检测。
另外，局部放电的波形和频谱特征也可用于判断放电源位置和类型。
另一种常用的技术是超声波法。
该方法使用超声波传感器来探测局部放电时所产生的声波信号。
超声波法可以在设备正常运行下进行在线监测，其主要优点是能够检测到微弱放电和小缺陷，对皮膜局部放电有较高的灵敏度和准确性。
除了以上两种方法，还有红外热像法、紫外光检测法、电容法等局部放电检测技术。
红外热像法通过测量设备表面的热分布来检测局部放电的存在，主要适用于离线检测。
紫外光检测法利用设备表面局部放电所释放的紫外光信号来进行检测与监测。
电容法则是通过测量设备中的局部放电电容来判断其存在。
这些方法各有优缺点，可以根据实际情况选择合适的技术。
监测局部放电技术的关键是数据分析与处理。
通过采集得到的局部放电信号，利用数据处理技术进行优化和诊断，可以判断局部放电的位置、类型和程度，并预测设备的健康状况。
数据分析方法包括时域分析、频域分析、小波分析等，通过对信号的处理和特征提取，可以实现较准确的诊断结果。
局部放电检测与监测技术的应用可以帮助实现以下目标：一是提前预警设备的存在问题，及时维护和修理；二是延长设备的使用寿命，减少故障率；三是优化设备的维护计划和资源分配；四是提高电力系统的可靠性和稳定性。
超高频局部放电在线监测系统的原理及应用
合 电器 ） 类设 备普遍 采用 的 、 最有效 的状态检测 技
术 ， 测 系统 主 要 由 超 高 频 传 感 器 、 速 数 据 采 集 检 高
放 电专 家分析 软件 对其 进行 分 析 ， 断 ＧＩ 判 Ｓ可 能
１ｍｓ 从 而使 安 装 在 ＧＩ ， Ｓ上 的 内置／ 置 耦 合 器 外
有 足 够 的时 间 俘 获 这 些 信 号 。 Ｄ ＭＳ公 司 生 产 的 超 高 频 局 放 检 测 设 备 采 用 全 波 段 检 测 技 术 ， 够 检 测 １ ０Ｍ ～ １５ ０ ＭＨｚ 能 ０ ０ 的 超 高 频 信 号 ， 且 信 号 采 集 灵 敏 度 很 高 ， 够 检 而 能 测 一 ６ ｄ 的微 弱 信 号 。 ５Ｂ
电 磁 波 。 由 于 Ｇ Ｓ气 室 的 共 振 作 用 ， 此 形 成 多 Ｉ 为 种 模 式 的超 高 频 谐 振 电磁 波 （ ＵＨＦ Ｗ ａ ｅ 。 由 于 ｖ） ＧＩ 室 像 一 个 低 损 耗 的微 波 共 振 腔 ， Ｄ 信 号 的 Ｓ气 Ｐ 振 荡 波 在 气 室 中 存 在 的 时 间 得 以 延 长 ， 以 长 达 可
产 生 的 ＰＤ， 种 突 出物 可 能 是 由 于 小 的金 属 屑 附 这
Ｇ ＭＨｚ的超 高频 电磁 波信号 。 （） ２ 高速 数 据 采 集单元 。将传 感 器 收集 到 的
电信 号 存 储 到 计 算 机 中 。 （ ） 析 诊 断 软 件 。 利 用 收 集 到 的 数 字 信 号 ３分
高 压设 备 检 测 和诊 断 的有 效 的 、 信 赖 的手 段 。 可
而超高 频局部放 电检测及 诊断技 术的 出现 ， “ 在 专 家诊断 系统” 支 持下 ， 有 极高 的抗 干扰 能力 、 的 具 检 测 准 确 度 、 强 的 数 据 分 析 能 力 和 极 好 的 局 部 极 放 电源 的 定 位 能 力 。 因 此 ， 用 这 种 技 术 研 发 出 采 的 局 部 放 电 检 测 系 统 ， 得 在 线 诊 断 高 压 设 备 的 使 健康状 态成为可 能 。
发电机局放监测技术_IRIS-for EPRI seminar
(定子槽传感器)
• 持续在线监测系统:
• 已安装 安装1,000 , 多台 • 小于6千伏的电机需要持续在线监测系统
(Trac/Guard系列)
电动机和小型发电机局部放电的在线监测
应用于电动机和小型发电 机的TGA-B技术
—产品有： TGA-B PDTrac BusTrac BusGuard —已安装：4,000 多台 —噪声源：来自发电机外部 —应用技术： 母线耦合器 定向及定形电噪分离技术
俗称单端安装（每相安装1个耦合器）
局放脉冲信号
外部电噪信号 系统
(延时时间)
电 机 电动机 动力电缆（长于30米）
断路器、开关或 变压器、等等
终端接线盒
局放仪
定形电噪分离技术
伏特 V
脉冲波形的衰减和变形
位于发源处的脉冲波形
位于发源处100 米远的脉冲波形 位于发源处300 米远的脉冲波形
纳秒
大型发电机的局部放电在线监测
定子槽传感器直接安装在绕组的上部，能够更加敏 定子槽传感器直接安装在绕组的上部 能够更加敏 感地获得这些内部的电噪信号和局放信号。 同时，TGA-S 同时 TGA S局放仪能够一个脉冲一个脉冲的检查， 局放仪能够一个脉冲一个脉冲的检查 并根据这些脉冲的特性，将它们分离出那些是电噪 信号，那些是局放信号。
预防维修－根据时间安排维修
— 定期停机、定期测试、定期维修、定期更换。 — 某些停机、测试和维修是不必要的，
— 按需维修，坏哪儿就修哪儿。 按需维修 坏哪儿就修哪儿 — 按需停机，根据故障先兆计划何时停机和停机时间长短。 — 需要可靠的在线监测仪器，诊断可能发生故障的先兆。
什么是局部放电呢?
• • • 局部放电是发生在高压绝缘 空隙中或间隙中的小电火花 当电压应力超过了在这些空 隙中存在的气体的电击穿强 度时，局部放电就会发生。 不同的材料具有不同的电击 穿强度: — 空气的电击穿强度: Eair = Vair / dair = 3 kV/mm — 绝缘材料的电击穿强度: 材 Eins ≈ 300 kV/mm
局部放电带电检测技术简介
详细描述：某变电站高压设备在运行过程中出现了局部放电现象，通过采用局部 放电带电检测技术，成功地检测到了放电位置和程度，为后续的故障诊断和修复 提供了有力支持。
案例二
总结词：高效准确
详细描述：某风电场变压器局部放电监测系统采用了先进的局部放电带电检测技术，能够高效准确地监测变压器的局部放电 情况，及时发现潜在故障，保障了风电场的稳定运行。
电介质局部放电的产生
介质不均匀
电介质内部的不均匀结构或杂质会导致电场集中， 引发局部放电。
电压作用
外加电压作用下，电场强度超过气隙的击穿场强， 使得气隙发生放电。
温度效应
温度变化引起介质材料性质改变，导致局部放电 的出现。
局部放电的特性
01
02
03
04
瞬态性
局部放电是瞬态的电气现象， 持续时间短，通常在纳秒级别
发展趋势与展望
发展趋势
未来，局部放电带电检测技术将朝着高精度、高可靠性和智能化的方向发展，不断提高检测的准确性 和效率。
展望
随着人工智能、大数据等新技术的应用，局部放电带电检测技术有望实现更高效、更精准的故障诊断 和预警，为保障电力系统的安全稳定运行提供有力支持。
05 案例分析
案例一：某变电站高压设备的局部放电检测
声测法
通过捕捉局部放电产生的声音 信号进行检测，常用于在线监 测。
化学分析法
通过检测局部放电过程中产生 的化学物质来进行检测，适用
于故障定位和原因分析。
03 局部放电带电检测技术应 用
在线监测与故障诊断
在线监测
局部放电带电检测技术可以在设 备运行时进行实时监测，及时发 现异常情况，为故障诊断提供依 据。
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IRIS局部放电在线监测系统测量原理与技术北京华科同安监控技术有限公司目录第一章局部放电基础理论 (2)1.1局部放电定义 (2)1.2局部放电和绝缘故障 (2)1.3局部放电产生原因 (2)1.4物理特性 (3)1.4.1脉冲特性 (3)1.4.2信号传输途径 (4)1.4.3局部放电极性 (4)第二章局部放电监测技术 (5)2.1系统构成 (5)2.2电容传感器 (5)2.2.1电容传感器工作原理 (5)2.2.2电容传感器电参数 (6)2.3测量仪HydroTrac、BusTrac (7)2.4定向测量技术 (7)2.5定时测量技术 (8)3.1二维图 (9)3.2术语 (9)3.3局部放电与定子绝缘故障对应关系 (10)3.4趋势分析 (11)3.5同类机组数据比较 (11)3.6影响局部放电的因素 (11)3.6.1定子电压 (11)3.6.2负荷影响 (12)3.6.3温度影响 (12)3.6.4氢压影响 (12)3.6.5湿度影响 (12)第一章局部放电基础理论1.1局部放电定义局部放电是绝缘介质在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电。
局部放电可能发生在固体绝缘的空穴中、液体绝缘的气泡中、具有不同特性的绝缘层之间，以及金属（或半导电）电极的尖锐边缘处。
由于气体的击穿场强比固体介质低得多，气体中的电场又比固体介质中高，因此往往在气隙的部位产生局部放电。
1.2局部放电和绝缘故障发电机定子绝缘的受多种故障因素作用，如电气因素、热因素、机械因素、环境因素。
这些故障都和局部放电有密切关系。
通过监测局部放电可以有效地掌握定子的绝缘状况。
局部放电会造成局部的环氧(树脂)损害。
由于绝缘中有云母存在，它对绝缘的破坏是一个缓慢的过程。
1.3局部放电产生原因局部放电产生的条件之一是电压，第二是有充满空气的气隙或者气泡。
当气隙中的电场强度达到电击穿强度时，气体被电离，从而有电流通过，造成局部导通。
发电机定子线棒的局部放电主要发生在绝缘内部、绝缘与铜接触部分或者线棒表面。
图1线棒模型图图1右半部分是线棒剖面示意图，左半部分是等效电路图。
当气泡中电场强度达到击穿强度时，气泡中气体被电离，有电流通过，气泡两端电压下降。
当定子线棒电压下降，气泡中电场强度低于击穿强度，气泡中没有电流通过，两端电压和绝缘电压恢复一致。
气泡两端电压周期如图2所示。
图2气隙两端电压周期图1.4物理特性1.4.1脉冲特性局部放电是上升时间很短的小电流脉冲信号。
在放电原点处，信号的上升时间大约只有1到5纳秒。
由于局放脉冲衰减得很快，一般都测量第一个脉冲所在的频段，以获得较高的信号幅值。
应用公式f=1/T=1/(4x t)，f是频率，t是上升时间，对于上升时间范围1-5ns，频率的对应范围是50-250MHz。
1.4.2信号传输途径沿线棒和母线传播、电容感应、辐射1.4.3局部放电极性气隙两端的放电在击穿点时，电流方向和相对地电流方向相反，如图2所示，因此在相对地正半周时气隙内发生的放电称为负放电，负半周内发生的放电称为正放电。
第二章局部放电监测技术2.1系统构成局部放电监测系统由传感器、信号电缆、监测仪器、上位机计算机等构成。
2.2电容传感器2.2.1电容传感器工作原理电容传感器相当于一个80PF的电容器，局放产生高频信号很容易通过它，而50Hz交流电很难通过。
根据容抗公式X C=1/2πf C，80PF电容对于50HZ 的交流信号容抗约为40MΩ，而对于高频局放信号（假设频率83MHz）的容抗约24Ω，因此可以看出80PF电容器相当于高通、低阻滤波器，它极大的抑制了50Hz等低频信号，增强了抗干扰能力。
由于定子线圈有一定的感抗，根据感抗公式X L=2πf L，定子对于局放信号(假设频率83MHz)的感抗是50Hz交流电的1,660,000倍，因此局放信号在定子线圈内传输距离不远，传输不到中性点。
另外定子线圈高压部分会发生局部放电，而靠近中性点部分由于电压太低，不会发生局部放电，因此电容传感器安装一般都在定子线棒的高压侧部分汇流环或者母线上（感抗小，信号衰减少），靠近局部放电容易发生的部位。
图3电容传感器根据研究，工业现场的电噪声频率大都分布在20MHz以下，而局放的频率范围在50～250MHz之间，电容传感器的频率范围在40～350MHz，因此采用电容传感器监测局放信号可获得较高的信噪比。
图4电容传感器频响与噪声2.2.2电容传感器电参数电容传感器分4个工作电压等级，具体参数见下表：额定电压28KV25KV16KV 6.9KV耐压(KV)70654020高度(mm)20620612792直径(mm)90909090重量（Kg） 2.3 2.3 1.6 1.1电容大小80pF80pF80pF80pF工作温度-55℃～125℃-55℃～125℃-55℃～125℃-55℃～125℃注：耐压是指传感器安装后，做耐压试验时最大耐压值，非额定工作电压。
试验电压按发电机或者母线耐压标准做。
2.3测量仪BusTrac、HydroTrac局部放电信号经传感器、信号电缆连接到仪器的信号输入端。
仪器受上位机计算机控制，在发电机定子带电压情况下进行测量。
它统计单位时间内局部放电信号的脉冲数量、放电强度，并根据脉冲在交流周期内的相位判别是正局放还是负局放。
测量仪通过RS485通讯方式与上位机计算机连接。
上位机可设定报警值，当局部放电强度超过设定值时，仪器可输出报警信号，控制继电器动作。
2.4定向噪声分离技术定向噪声分离技术应用于汽轮发电机局部放电测量，特点是传感器都安装在母线上。
每相安装两个传感器，一个尽量靠近发电机，目的是为了获得较强的局放信号（最小衰减），另一个距离前一个传感器2.5米以上(2.5~4米最佳)。
局部放电信号经母线先到达第一个传感器C1，然后到达仪器输入端M，同时局放信号经过一段延迟后经第二个传感器C2到达仪器输入端S。
C1和C2到仪器输入端M和S的距离L相等，这样信号时间差就是母线上延迟段传输时间T，时间关系T S-T M=T。
反之，从外部来的信号先到达S，后到达M，时间关系T M-T S=T。
仪器有高精度时间分辨率，最小可达6ns。
仪器可根据信号到达仪器输入端先后关系判断信号是来自发电机还是外部，如果时间差小于T，说明信号来自两个传感器之间的母线上，也就是延迟部分。
图5定向测量技术2.5定时噪声分离技术定时测量技术主要应用于水轮发电机局放测量，特点是传感器安装在定子上。
由于水轮发电机空间较大，因此容易安装在离局放发生最近的位置，以获得较强的局放信号。
如图6所示长度B1+L1=B2+L2，这样外部来的噪声型号经两个路径(B1-L1，B2-L2)同时到达仪器输入端1和2。
对于局放信号，假设发生在支路1，那么局放信号经两条路径（L1,B1-B2-L2）分别到达仪器。
由于L1<B1＋B2+L2，所以信号先到达仪器输入端1，后到达2。
同理，如果局放发生在支路2，那么信号先到达输入端2，后到达1。
根据这个原理仪器能够区分出来局放信号和外部噪声信号，同时仪器还能根据时间先后判别局放是发生在哪一个支路上。
图6定时测量技术第三章数据分析3.1二维图二维图是数据分析中最常用的一种手段。
测量仪将上位机计算机设定的量程划分成16段，每一段测量若干时间，统计在该段内的放电次数，然后将这16个统计数据点连成曲线。
坐标系的横坐标单位是mV，表示放电强度；纵坐标的单位是每秒放电次数(pps)，表示放电发生的多少。
图7二维图3.2术语为了定量局部放电状况，系统定义了两个指标Qm和NQN。
Qm可以理解为放电强度，它代表局部放电能量大小，也体现对绝缘破坏作用的大小。
Qm是纵坐标10pps(每秒放电10次)的直线与曲线交叉点的最大横坐标值。
根据正、负放电，Qm值分为+Qm(正放电曲线的Qm值)，-Qm(负放电曲线的Qm值)。
NQN是曲线和两坐标轴围城的阴影部分面积，它体现了局部放电数量的多少，也可以理解为绝缘系统中有多少气隙。
由图8可以看出当定子绝缘状况变差时，Qm值随之增大(局放强度变大)；同时，NQN值也随之增大(单位时间内局部放电次数增多)，曲线向右上角偏移。
根据正、负放电，NQN值分为+NQN(正放电曲线的NQN值)，-NQN(负放电曲线的NQN值)。
图8局部放电变大3.3局部放电与定子绝缘故障对应关系定子绝缘很多种故障都和局部放电有密切联系，因此通过监测定子局部放电也可以了解定子的绝缘状况。
下表是局部放电可以反映的故障类型及其局放特征。
故障类型故障表现局部放电特性绕组松动线棒松动，绝缘表面半导体涂层被磨损，严重时主绝缘被磨损或线棒脱离槽隙。
正局放占优势定子槽内放电线棒固定较好，但表面涂层失效。
正局放占优势热退化绝缘长期受高温作用，主绝缘分层，产生大量空隙，造成放电机会正负局放相当防晕层失效线棒端部防晕层失效，造成绝缘表面电位差过大，形成放电正局放占优势浸渍不良线棒生产过程中缺陷过多，长时间运行局部放电会破坏主绝缘，导致故障正负局放相当间距不合理相间距离过短或者相间有异物，造成相与相之间放电正负局放相当表面污染线棒表面受油、污垢等附着造成绝缘不良而产生放电。
正局放占优势不同的故障对应不同的局放特性，通过试验手段（变电压，变负荷）可以分析出不同故障。
3.4趋势分析观察局部放电趋势发展是判别定子是否出现问题的一个有效手段。
如果局放强度值Qm每半年大致增长1倍且高于报警值，说明定子绝缘出现较严重问题。
局部放电可以对绝缘故障起预警作用，它可以在绝缘发生损坏之前有明显表现，根据电压等级不同可以预警1到3、4年时间，电压等级越高预警时间越长。
图9发电机局放趋势图3.5同类机组数据比较判断发电机定子绝缘的另外一个方法是和同类型的发电机局放值进行比较。
通过比较可以对发电机绝缘的状况做出评价。
Iris公司已在全世界上万台发电机安装了局部放电监测装置，收集了大量数据，并存入数据库中。
Iris公司每年都在增加新的数据，进行新的统计。
3.6影响局部放电的因素发电机定子电压、负荷、定子温度、氢压、环境湿度等因素都可以影响局部放电，从而影响测量结果。
3.6.1定子电压局放随着电压上升而增大，但由于发电机正常情况下定子电压处于额定稳定状态，因此对局部放电几乎没有影响，分析数据时可忽略该因素。
3.6.2负荷影响正常情况下，负荷不会对局放产生影响。
但是当线棒松动时，局放会随负荷增加而增加。
根据左手定律，F m∝I2，有电流通过的线棒在发电机磁场当中受作用力，负荷增加意味着电流的增加，因此线棒受力随负荷增加。
如果正局放占优势（明显比负局放大），且跟负荷有直接对应关系（随负荷增大而增大），说明定子有线棒松动现象。
如果正局放占优势，不和负荷有直接关系，说明线棒没有松动，只是槽内放电。