GZPD-01T型变压器局部放电在线监测系统

一、意义

电力变压器的运行可靠性主要取决于其绝缘的可靠性，而现有的检修及绝缘预防性试验制度存在以下不足：a.试验条件和运行条件有差别，离线试验不能*反映设备在运行条件下的绝缘状况。b.绝缘故障本身有一个发生、发展的过程，并与运行条件有关，不易在定期的预防性试验中准确发现。近年来国内故障统计表明，突发性故障在超高压变压器事故中占有相当大的比重。c.定期大小维修和绝缘预防性试验均需停电离线进行，试验时间长，工作量大，并造成大量的电量损失和可能的设备损害。所以，在带电测量的基础上，提出了运行条件下对变压器进行在线监测。

随着电力体制改革，企业面对市场，需要提高自身的的竞争能力，电力设备的状态检修工作已越来越受到重视。近年，中国电力企业联合会组织召开了多次状态检修与在线监测的专题会议，与会专家*认为应大力发展在线监测技术，优化检修策略。

本项目选择对主变绝缘状况反映比较及时准确的局部放电进行在线监测，对运行变压器的当前状态及发展趋势进行分析判断，对设备的运行和维护提供决策参考，对设备存在的故障或潜在故障的判断提供依据。这对于及时发现变压器故障，避免运行事故是非常必要的，从而为电力企业提高大型电力变压器安全运行水平和事故预知能力，有效降低事故率，优化检修策略，提高维护检修的技术水平，带来可观的经济效益。

GZPD-01T型变压器局部放电监测系统采用脉冲电流法检测变压器局部放电产生的脉冲电流信号（基于IEC60270标准），可实现对变压器局部放电的在线监测。该系统充分利用了高频脉冲电流传感器技术，并结合了我公司在绝缘状态监测方面的技术成果，使系统在传感技术、在线抗干扰、在线高速数据处理分析技术等方面具有自己的独到之处和性。

GZPD-01T型变压器局部放电在线监测系统

这种基于状态在线监测的电力设备状态检修，与传统的基于预防性试验的检修方式相比较，具有以下优势：

1、为设备提供不间断的基于实时工况的检测；

2、预诊断告警，防止故障性灾难的发生，降低或避免损失；

3、设备和系统使用寿命增加，可用率提高；

4、降低维护成本，降低故障率，减少设备停运时间；

5、可以在设备运行的状态下进行，无论采用在线或离线的局放监测都无需将设备停机，只要在设备承受工作电压的情况下即可进行监测，提高了设备可用率和用户供电可靠性；

6、可以及早发现设备缺陷，一般而言，发生故障前早期存在局部放电现象的可能性很大，如内部缺陷、悬浮颗粒等，及早发现局放并进行维护处理，避免大规模停机故障发生；

7、具有一定的抗干扰能力，能够提供较好的试验数据。

二、国内外现状和发展趋势

电力变压器的状态监测、分析、诊断一直是电力部门期待解决的问题。随着传感技术、信号检测处理技术及诊断技术的发展，为建立变压器局部放电在线监测系统提供了技术基础，变压器运行经验的积累为绝缘诊断提供了依据，但能否有效提取局部放电信号一直是在线监测的难点，抗干扰技术的研究与应用仍是该领域的关键。

国内某大学和某高压研究所也在研究局部放电在线监测相关技术。国外的一些大公司，采用这项技术的相对较多，如德国LEMEK公司、美国德欣机电公司，澳大利亚红相公司等，产品也已经初步开始在国内试用，但是局部放电在线监测系统只是这些公司系列化产品中的一种，针对性、专业性不是很强。

杭州国洲电力科技有限公司是致力于开发该产品的专业公司，技术力量雄厚，在局部放电在线监测的抗干扰技术上有较大突破，其局部放电产品的性能*，指标国内同类产品，达到或超越国外产品。

该系统充分利用了现代传感器技术、数字信号处理技术和计算机技术，整个系统具有很高的技术含量，代表了未来电力系统生产运行向科学化、现代化发展的趋向。

与国内外同类产品相比，该系统在传感器、在线抗干扰、在线数据分析技术等方面具有自己的独到之处和技术上的性。   

       国内外同类产品传感器取样方式比较表

 国内外同类产品抗干扰措施及功能比较表

三、功能特点

1、显示工频周期放电图、二维及三维放电谱图；利用数据库，可记录、存储相关参数，并提供放电趋势分析、历史查询、预警报警及打印报表等功能。

2、可定时自动监测，实现整个监测过程自动化；也可人工实时启动及关闭监测系统。

3、可采通过网络实现远程访问，既可连厂站内局域网，也可通过各种方式接入广域网。

4、抗干扰*。综合应用同步采集、脉冲对比、周期性信号滤除、相位开窗、动态阈值等多项抗干扰方法，有效消除或抑制干扰，保证采集数据准确可靠。

5、根据虚拟仪器原理，靠软件实现各种功能。其功能强大，灵活性强，便于扩展多参数监测和多台设备巡回监测，且便于维护和升级。

6、传感器采用穿心式可开合式结构设计，方便安全，可实现在设备运行条件下进行安装，避免停电给用户带来的困扰。

7、GZPD-01T型型固定式局放监测系统可同时监测同一变电站的多台主变，适合安装在发电厂、变电站的中控室或继保室中，系统的控制单元、工作站安放在19”标准工业机柜中。安装在主变铁芯接地线、中性点接地线、壳体接地线上的脉冲电流传感器将耦合到的信号经同轴电缆传输至局放采集器，采集器通过工业总线将数据发送给上位机，上位机系统定时对信号进行采集处理并将数据存入数据库。根据需要，系统亦可将数据经网络传输至远端上位机中。

 四、技术参数

五、系统原理及组成

1、系统原理   

系统通过安装在主变铁芯接地线和中性点接地线的传感器检测变压器内部放电信号，通过安装在壳体接地线上的脉冲电流传感器检测外部干扰信号。传感器采集到的高频脉冲信号经同轴电缆传输至变压器傍边的数据采集装置，分析后的数据经485总线传输至主控室。

局放信号识别原理：当变压器内部有放电发生时，内部放电信号会通过电容效应耦合到变压器铁芯上，进而通过铁芯接地线传导到变压器外壳；而当外界电晕等干扰信号发生时，外界信号会经套管电容或绕组电容传导到变压器外壳通过外壳接地线流入大地；因此通过对比铁芯接地线和箱体接地线上的信号大小，即可判断出哪些信号是变压器内部放电，哪些是外界干扰信号。

2、系统结构

变压器局放监测系统采用分层分布式结构，共分三层：传感器层、数据采集层、监测预警及分析诊断层。

传感器和数据采集监测分布安装在被监测设备上，实时采集电气设备的局放脉冲信号，并通过总线传输到间隔层的监测设备中用于分析。

3、高频脉冲电流互感器

HFCT系列高频脉冲电流互感器是我公司为测量局部放电信号设计的非入侵式传感器，内径有50mm，67mm，100mm等多种型号。该传感器采用穿心式可开合式结构设计，方便安全。为了捕获线路终端的局部放电量，HFCT互感器可以安装在电缆输入套管/浪涌电容器的接地线上，或开关设备中电流互感器的二次绕组上，或变压器的中性线上,或电缆等设备的或屏蔽层接地线上。

主要技术指标：

1）响应速度很快：建立时间为ns量级；

2）灵敏度高：可测量zui小局放脉冲电流的幅度为±0.5mA；

3）线性度好，输出失真小：局放脉冲电流幅度为±0.5mA-±1000mA无失真；

4）使用方便，可开合非入侵式设计；

5)主频波段为 2-30MHz；

6)温度范围：－55ºC～＋85ºC，无恶性化学气体。

4、数据采集装置

  采用嵌入式能处理器，在保证高速采样的同时，大幅降低了系统功耗。各台数据采集装置通过485总线和MODBUS-RTU协议组网，远程通讯。具有我公司的同步采样技术的使用，使得多达256台设备可以在同一时刻进行局放信号采集，横向比较各个设备的健康状况成为可能。

 5、分析和诊断软件

分析和诊断软件对监测装置传输来得数据进行记录和分析，分析内容主要包括：

1）局放信号的幅值、放电量、频度的趋势分析。对被监测设备的所有数据进行综合，分析可以针对一段时间的曲线也可以是针对某一具体时间柱状图。所有曲线均可以打印。

2） 局放信号幅值、放电量、频度的zui大值和平均值的趋势分析。平均值和zui大值趋势分析可以按照小时、日、月等不同的时间间隔进行。

3） 局放信号的脉冲幅值、频度和相位的二维显示。

4） 局放趋势变化和报警原因的辅助诊断。

5） 报警记录查询。

6） 生成选定时间范围内的分析和诊断报告。

分析软件除上述功能外，还可以在线查看和修改监测装置报警值，采集时间间隔等。

六、现场安装

1、安装说明

1）系统可采用一体化工控机作上位机，该一体化工控机可按用户要求灵活安装；或采用标准电力机柜，将上位机安装于机柜内。

2）采集单元就近安装在变压器身上或变压器旁边，上位机通过485总线连接各变压器旁边的数据采集单元；

3）高频脉冲电流传感器采用开合式设计，卡扣在变压器的铁芯接地线及外壳接地线上，再与变压器旁边的数据采集模块相连；