局部放电带电检测技术简介
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GIS超高频局部放电检测
.
超高频法
❖ 优点
检测灵敏度高、信号传输衰减慢、现场该频段干扰小、不受机械干扰、 可以实现快速定位
脉冲信号的时频特性
.
超高频法
❖ UHF定位的原理和方法
时差定位法
局部放电源辐射的电磁波信号以近似光速在GIS中传播，根据不同传感 器接收到同一放电源的信号时间差计算局部放电源的位置
基于绩效管理的检 修策略
事故后检 修
定期检修
状态检修
基于设备核 心指标的事 故防范检修
状态检修是设备检修模式发展的必然阶段，是生产精益化管理的核心内容
.
工作开展背景
坚强智能 电网
三集五大
状态检修 全面推广
设备状态 管理
资产全寿 命管理
❖ 符合国网公司坚强智能电网建设要求和“三集五大”发展战略 ❖ 全面深入推进状态检修工作的基础 2007年，国网公司对三大类设备推行状态检修 2010年，推广至几乎所有110kV及以上设备 2011年，试点配电网设备状态检修 ❖ 设备状态管理的内在要求，资产全寿命周期管理的重要技术支撑， 在电网资产不断扩大的形势下， 电网公司更好实施电网资产管理的必然
✓ 局放监测系统应能有效的采集数据 ✓ 监测局放的幅度和活跃程度 ✓ 滤除噪音/干扰 ✓ 发出报警信号 ✓ 提供进一步的局放详细信息
.
❖系统组成
超高频法
.
❖ 传感器
超高频法
外置式传感器
内置式传感器
.
❖ 传感器
超高频法
.
超高频法
❖ 数据采集的基本原理
检测时间段：DAQ将1个50Hz周期分 成64个检测时间段每个时间段的 长度约为312微秒。
当外加电压在电气设备中产生的场强足以使绝缘部分区域发生 放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的放电现象称为 局部放电。
❖ 局部放电产生的原因
介质内部或表面的电场强度过高
.
基本原理
❖ 导致设备局部放电的因素
运行状态的影响
✓ 运行过电压； ✓ 雷电波冲击； ✓ 谐波畸变；
设备本身的原因
✓ 绝缘材料不均匀，内部存在空洞和杂质； ✓ 导体表面存在凸出部； ✓ 绝缘强度的不足；
.
工作开展的背景
定期检修 状态检修
在设备状态评价的基 础上，系统、定量地 考虑各种类风险因素， 根据风险程度安排检 修方案
基于风险评估的 检修策略
在综合考虑设备全寿 命周期安全、效能、 成本指标基础上，确 定设备检修策略，提 高设备全寿命使用效 益。
基于资产全寿命管理 的检修策略
以公司整体绩效水平 为目标，确定设备检 修的范围和类型，通 过精益化方法，实现 公司整体绩效目标
峰值俘获：在每一个检测时间段，检 测仪的超高频信号峰值俘获电路， 都将本时间段内振幅最强的PD信 号峰值保存起来，并对俘获的信 号峰值进行数字化处理；在该 50Hz周期结束的时候，DAQ软件 从本50Hz周期各个检测时间段俘 获的PD信号峰值中选取最大者保 存，并将此PD信号峰值与前面的 50Hz周期已记录的PD信号峰值进 行比较，保留其中的最大值
❖ 传统检修模式缺点 ❖ 针对性差，存在 “小病大治，无病也治”的盲目现象，设备过修失修现
象并存。 ❖ 随着电网规模迅速扩大，定期检修工作量剧增，检修人员紧缺、停电安
排困难问题日益突出。 ❖ 近年来设备技术水平和制造质量大幅提升，免维护、少维护设备大量应
用，早期制定的设备检修、试验规程滞后于装备水平的进步。
.
超高频法
局部放电事件：如果一个PD信号的峰值超过了系统预设的 PD阈值，系统就认为测到了一次局部放电，发生了一次局部 放电事件。
局部放电速率：每秒钟发生局部放电事件的次数。本系统自 动计算每个检测时间段的局部放电速率，在完成50个50Hz周 期（即1秒）的检测后，系统从所有检测时间段中选取局部 放电速率最大者保存。
局部放电带电检测技术 简介
.
主要内容
1
工作开展的背景
2
基本原理
3 常用局部放电检测方法简介
4
典型案例
.
工作开展的背景
❖Fra Baidu bibliotek状态检修工作背景
长期以来，公司系统电网设备检修采用定期检修和故障检修相结合的模式。 定期检修模式建立在以往设备运行统计规律基础之上，在多年的生产实 践中有效地保障了电网的安全运行，避免了许多设备事故的发生。但随 着技术进步和电网快速发展，定期检修方式越来越难以适应电网发展和 公司发展的需要。
环境因素的影响：潮湿、过热。
.
❖局部放电检测的方法
传统的局放测量/HFCT
局部放电是一种脉 冲放电。它会在电 力设备内部和周围 空间产生一系列的 光、声、电气和机 械振动等物理现象 和化学变化。这为 监测电力设备内部 绝缘状态提供检测 信号。
脉冲电流
超声波检测法 超声波
基本原理
发光 光测法
局部 放电
化学反应 化学法
电磁波 UHF检测法/地电波
.
基本原理
❖ 局部放电信号应有的特征 ✓ 局部放电信号应与工频相关 ✓ 局部放电信号应与电压相关 ✓ 局部放电信号应与设备相关
.
❖ GIS故障的特征
超高频法
GIS故障类型统计结果
GIS的绝缘缺陷有一个共同特点，就是在故障发生之前，会产生局 部放电现象。
.
❖GIS局放信号的特征
超高频法
PD信号时域波形
PD信号频谱
时间上：放电时间极短（ns级），并且迅速湮灭 频率上：包含频率高达1GHz，因为GIS气室的共振作用，形成多种模式的超高 频谐振电磁波
.
超高频法
❖ 检测原理
使用超高频天线检测设备内部局部放电产生的电磁波，检测频带 300MHz-3000MHz
Δt
=
t1
- t2
=
L - 2x c
L - cΔt x=
2
优点：原理简单、运用方便、定位较为准确 缺点：信号的时差在ns量级，因此不仅需要测量设备具有很高的采样率和 频宽，还要求被测信号的起始脉冲清晰，以读取信号的起始时间
.
平分面定位法
超高频法
平分面定位法示意图
.
局放监测系统的任务
❖ 局放监测系统的任务
.
超高频法
❖ 数据分析
信号特征提取、局放信号谱图是判断局部放电类型的主要方法。
DMS局放监测系统工作流程 和典型谱图
选择。
.
基本原理
❖根据缺陷类型选择状态检测技术
✓ 绝缘损坏
绝缘件缺陷 绝缘介质（SF6/油）劣化
✓ 电接触故障
触点腐蚀(氧化)失效
✓ 机械缺陷
部件疲劳断裂 润滑剂硬化卡涩
✓ 绝缘损坏
局部放电 DGA、SF6组份
✓ 电接触故障
红外测温
✓ 机械缺陷
行程、转矩测量 分合闸线圈电流检测
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基本原理
❖ 局部放电的定义
.
超高频法
❖ 优点
检测灵敏度高、信号传输衰减慢、现场该频段干扰小、不受机械干扰、 可以实现快速定位
脉冲信号的时频特性
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超高频法
❖ UHF定位的原理和方法
时差定位法
局部放电源辐射的电磁波信号以近似光速在GIS中传播，根据不同传感 器接收到同一放电源的信号时间差计算局部放电源的位置
基于绩效管理的检 修策略
事故后检 修
定期检修
状态检修
基于设备核 心指标的事 故防范检修
状态检修是设备检修模式发展的必然阶段，是生产精益化管理的核心内容
.
工作开展背景
坚强智能 电网
三集五大
状态检修 全面推广
设备状态 管理
资产全寿 命管理
❖ 符合国网公司坚强智能电网建设要求和“三集五大”发展战略 ❖ 全面深入推进状态检修工作的基础 2007年，国网公司对三大类设备推行状态检修 2010年，推广至几乎所有110kV及以上设备 2011年，试点配电网设备状态检修 ❖ 设备状态管理的内在要求，资产全寿命周期管理的重要技术支撑， 在电网资产不断扩大的形势下， 电网公司更好实施电网资产管理的必然
✓ 局放监测系统应能有效的采集数据 ✓ 监测局放的幅度和活跃程度 ✓ 滤除噪音/干扰 ✓ 发出报警信号 ✓ 提供进一步的局放详细信息
.
❖系统组成
超高频法
.
❖ 传感器
超高频法
外置式传感器
内置式传感器
.
❖ 传感器
超高频法
.
超高频法
❖ 数据采集的基本原理
检测时间段：DAQ将1个50Hz周期分 成64个检测时间段每个时间段的 长度约为312微秒。
当外加电压在电气设备中产生的场强足以使绝缘部分区域发生 放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的放电现象称为 局部放电。
❖ 局部放电产生的原因
介质内部或表面的电场强度过高
.
基本原理
❖ 导致设备局部放电的因素
运行状态的影响
✓ 运行过电压； ✓ 雷电波冲击； ✓ 谐波畸变；
设备本身的原因
✓ 绝缘材料不均匀，内部存在空洞和杂质； ✓ 导体表面存在凸出部； ✓ 绝缘强度的不足；
.
工作开展的背景
定期检修 状态检修
在设备状态评价的基 础上，系统、定量地 考虑各种类风险因素， 根据风险程度安排检 修方案
基于风险评估的 检修策略
在综合考虑设备全寿 命周期安全、效能、 成本指标基础上，确 定设备检修策略，提 高设备全寿命使用效 益。
基于资产全寿命管理 的检修策略
以公司整体绩效水平 为目标，确定设备检 修的范围和类型，通 过精益化方法，实现 公司整体绩效目标
峰值俘获：在每一个检测时间段，检 测仪的超高频信号峰值俘获电路， 都将本时间段内振幅最强的PD信 号峰值保存起来，并对俘获的信 号峰值进行数字化处理；在该 50Hz周期结束的时候，DAQ软件 从本50Hz周期各个检测时间段俘 获的PD信号峰值中选取最大者保 存，并将此PD信号峰值与前面的 50Hz周期已记录的PD信号峰值进 行比较，保留其中的最大值
❖ 传统检修模式缺点 ❖ 针对性差，存在 “小病大治，无病也治”的盲目现象，设备过修失修现
象并存。 ❖ 随着电网规模迅速扩大，定期检修工作量剧增，检修人员紧缺、停电安
排困难问题日益突出。 ❖ 近年来设备技术水平和制造质量大幅提升，免维护、少维护设备大量应
用，早期制定的设备检修、试验规程滞后于装备水平的进步。
.
超高频法
局部放电事件：如果一个PD信号的峰值超过了系统预设的 PD阈值，系统就认为测到了一次局部放电，发生了一次局部 放电事件。
局部放电速率：每秒钟发生局部放电事件的次数。本系统自 动计算每个检测时间段的局部放电速率，在完成50个50Hz周 期（即1秒）的检测后，系统从所有检测时间段中选取局部 放电速率最大者保存。
局部放电带电检测技术 简介
.
主要内容
1
工作开展的背景
2
基本原理
3 常用局部放电检测方法简介
4
典型案例
.
工作开展的背景
❖Fra Baidu bibliotek状态检修工作背景
长期以来，公司系统电网设备检修采用定期检修和故障检修相结合的模式。 定期检修模式建立在以往设备运行统计规律基础之上，在多年的生产实 践中有效地保障了电网的安全运行，避免了许多设备事故的发生。但随 着技术进步和电网快速发展，定期检修方式越来越难以适应电网发展和 公司发展的需要。
环境因素的影响：潮湿、过热。
.
❖局部放电检测的方法
传统的局放测量/HFCT
局部放电是一种脉 冲放电。它会在电 力设备内部和周围 空间产生一系列的 光、声、电气和机 械振动等物理现象 和化学变化。这为 监测电力设备内部 绝缘状态提供检测 信号。
脉冲电流
超声波检测法 超声波
基本原理
发光 光测法
局部 放电
化学反应 化学法
电磁波 UHF检测法/地电波
.
基本原理
❖ 局部放电信号应有的特征 ✓ 局部放电信号应与工频相关 ✓ 局部放电信号应与电压相关 ✓ 局部放电信号应与设备相关
.
❖ GIS故障的特征
超高频法
GIS故障类型统计结果
GIS的绝缘缺陷有一个共同特点，就是在故障发生之前，会产生局 部放电现象。
.
❖GIS局放信号的特征
超高频法
PD信号时域波形
PD信号频谱
时间上：放电时间极短（ns级），并且迅速湮灭 频率上：包含频率高达1GHz，因为GIS气室的共振作用，形成多种模式的超高 频谐振电磁波
.
超高频法
❖ 检测原理
使用超高频天线检测设备内部局部放电产生的电磁波，检测频带 300MHz-3000MHz
Δt
=
t1
- t2
=
L - 2x c
L - cΔt x=
2
优点：原理简单、运用方便、定位较为准确 缺点：信号的时差在ns量级，因此不仅需要测量设备具有很高的采样率和 频宽，还要求被测信号的起始脉冲清晰，以读取信号的起始时间
.
平分面定位法
超高频法
平分面定位法示意图
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局放监测系统的任务
❖ 局放监测系统的任务
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超高频法
❖ 数据分析
信号特征提取、局放信号谱图是判断局部放电类型的主要方法。
DMS局放监测系统工作流程 和典型谱图
选择。
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基本原理
❖根据缺陷类型选择状态检测技术
✓ 绝缘损坏
绝缘件缺陷 绝缘介质（SF6/油）劣化
✓ 电接触故障
触点腐蚀(氧化)失效
✓ 机械缺陷
部件疲劳断裂 润滑剂硬化卡涩
✓ 绝缘损坏
局部放电 DGA、SF6组份
✓ 电接触故障
红外测温
✓ 机械缺陷
行程、转矩测量 分合闸线圈电流检测
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基本原理
❖ 局部放电的定义