風電場箱變在線監測

1、產品簡介

本系統采用超聲波和暫態地電波，以及空間特高頻局部放電檢測技術，適用于環網柜、戶外開關箱的局放信號實時監護和異常報警，具有靈敏度高、抗干擾性能強、具備多種通訊方式等特點。

開關設備的安全可靠運行，決定了供電的可靠性和安全性，在供電系統中占有舉足輕重的地位。由于電氣設備在長期運行中必然存在電性能、熱性能、化學性能以及異常狀況下形成的絕緣劣化，導致電氣絕緣強度降低，產生局部放電，進而發生故障，影響開關柜的使用壽命。

本系統旨在通過布署智能二合一無線局部放電傳感器（AE，TEV），空間特高頻（UHF）配合采集裝置，在線實時監測柜體運行過程中的局放信號，通過對一些測試閥值的設置，頻譜分析，圖譜顯示，讓用戶能方便地判斷是否設備存在局部放電，根據其中長期趨勢，較早地發現潛在的故障隱患，將以往被動的檢測方式變成主動的“防御”性監測，使得開關柜產品使用更加安全可靠，也為產品增加新的技術亮點。

局放在線監測裝置主要由前端超聲波（AE）、暫態地電波（TEV）二合一無線傳感器、局放采集裝置、無線智能網關和在線式局部放電分析系統軟件構成，前端無線局放信號采集傳感器通過磁吸方式安裝在柜體內部，無線智能傳感器本身具有信號濾波放大和模數轉換功能，可對傳感器耦合信號進行濾波降噪和放大，以達到 AD 轉換的量程范圍內，局部放電采集單元采用 125MS/s 采樣率， 14 位分辨率，采集傳感器耦合的暫態地電波放電信號和超聲波放電信號，通過無線同步單元和實際電壓相位保持一致。

配電局部放電采集裝置（主機）通過銅軸電纜接收空間特高頻信號，并通過LORA等通訊方式與局放傳感器數據通訊，收集到的數據經邊緣計算匯總后傳送到配電智能網關。具備局放邊緣計算功能和數據存儲功能。局放數據處理前移在邊緣即可對數據進行處理，降低服務器的傳輸壓力和處理壓力，本地實時處理，提高現場響應實時性。在掉線后可以繼續正常工作，對現場進行局放數據監測存儲計算，網絡恢復后可以將緩存的數據同步到云服務器，使信息保持完整。

2、產品特點

1）分布式布局，擴展性強：監測終端網絡化布局，在原有布局基礎上加入或者撤掉終端時，系統無需額外設置，自動進行識別和配置。

2）實時監測：系統記錄各監測節點的實時數據，監測周期可以靈活設置。

3）及時預警：當某節點監測到異常局放量時，將快速反饋給監測服務器，服務器軟件記錄必要信息，發出警報。

4）抗沖擊：可承受600KV的閃絡沖擊，終端設備不損壞、數據不丟失。

5）抗干擾：具備時域、頻域信號分析技術，可有效分離干擾信號和局放信號，可有效避免儀器電源端的干擾。

6）傳輸穩定：可以借助強大的移動網絡，數據直接遠傳至服務器，傳輸性能可靠，網絡延時小。

7）接入安全性好：系統的接入不影響開關柜的密封和絕緣性能，不影響設備的安全運行。

9）EMC等級

靜電放電抗擾度：4級

電快速瞬變脈沖群抗擾度：4級

浪涌（沖擊）抗擾度：4級

工頻磁場抗擾度：5級

3、測量原理 風電場箱變在線監測

當高壓開關柜及其內部高壓設備（如PT、CT、母排、電纜接頭等）由于絕緣故障而產生局部放電(局放)時，局部放電過程中往往伴隨有脈沖電流、電磁波、超聲波、光、臭氧、熱等物理或化學現象以及相應的過程，我們檢測時以特高頻、超聲波、TEV為主要的檢測指標。

局部放電監測技術有特高頻法、超聲波法和TEV法等。

1)   特高頻檢測技術是一種非接觸的檢測方法，依據是“場”的原理，它通過局放傳感器接收局部放電過程中輻射的特高頻電磁波，從而實現局部放電的檢測。

2)   超聲波法用超聲波傳感器接收局放發出的超聲波信號作為局放判斷的依據，檢測頻帶通常為20kHz～100kHz。超聲波法最大的優點是以超聲為監測信號，避開了局放監測現場的各種電磁干擾，因而得到了廣泛的應用。超聲檢測法最早始于上世紀40年代，但由于傳感器靈敏度低等原因沒有得到大范圍推廣。隨著聲發射技術的進步，超聲換能器的靈敏度得到大幅提高，并且得益于集成電路和信號處理技術的迅速發展，超聲波法才重新得到人們的青睞。現在，超聲波法已經成為局放檢測的重要方法。

3)   TEV法是一種新的局放檢測方法，更多的應用于高壓開關設備的局放檢測。開關柜發生局部放電時，產生的電磁波由放電點向四周傳播。由于開關柜的柜體金屬不是連續的，無法屏蔽電磁波。這些電磁波通過開關柜的縫隙、電纜絕緣終端等金屬非連續部位傳播到開關柜金屬屏蔽殼外。當電磁波到達金屬殼的外表面時，金屬殼外表面產生一個短暫的對地電壓，叫做暫態地電壓。暫態地電壓上升時間只有幾個納秒，并且很快就消失。在實際應用時，將TEV傳感器置于開關柜內壁，檢測頻帶在3MHz～100MHz范圍內。TEV法對內部放電具有較高的靈敏度。

系統采用模塊化設計方法，通過安裝地電波傳感器、超聲波傳感器和空間特高頻傳感器檢測開關柜本體里的局部放電暫態地電波信號、超聲波信號和特高頻信號。檢測電路對暫態地電波信號、超聲波信號和特高頻信號的模擬信號經過濾波、放大、模擬數字轉換后變成數字信號，再經過高階數字濾波處理后由處理器經過無線信號傳送至無線數據中繼單元，再通過各種通訊接口傳送至后臺。

單元采集的每組局放數據，根據是否有時標信號或相位信號輸入，分別標注相應的時刻參數。經算法處理后先本地存儲，然后根據服務器端軟件指令向服務器發送數據。既保證數據系統性，不遺漏諸如局放信號等特征信號，又不至于引起通信堵塞。

單元將系統所設置的每個測量周期內的局放信號峰值，有效值計算，加入時戳，傳輸給服務器軟件。