GIS局部放电在线监测系统（局部非正常现象）

一．GIS简介

GIS是气体绝缘全封闭组合电器的英文缩写，为近几十年发展起来的高、精、尖输变电设备。利用SF6气体良好的绝缘性能，把断路器、隔离开关、接地开关、PT、CT、避雷器、母线、进出线套管、电缆终端等封闭地组装在一起，该设备占地面积小，技术先进，维护工作量小，运行可靠性高，将是未来变电设备的发展方向。

GIS故障很少，但万一发生故障后果相当严重。GIS检修工作比较繁杂，时间长，其停电范围有时涉及非故障元件；而且检修工艺要求十分精细，稍有不慎就可能会造成检修质量问题。因此，采用不解体的方法从外部对设备运行进行状态评估，即对GIS设备状态进行监测及检修很有相当重要和迫切的需求。

二．GIS局部放电在线监测及诊断意义

在线监测及诊断的任务是了解和掌握设备的运行状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常状态作出报警，以便运行人员及时处理，并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供可靠信息和基础数据。

采用此项技术有下列好处：

1．减少维护费用

我国目前采用的方法是定期的停电试验、检修和维护。定期试验需安排停电计划，到期必修，没有充分考虑设备实际状态，导致不少超量维修，造成了人力及物力的大量消费；而状态监测以状态为基准，通过在线监测可减小不必要的拆卸检修工作量，大大提高了设备的运行效率，维护费用可降低40%。

2．避免故障发生

定期试验不能及时发现设备内部的故障隐患，而且停电试验施加低于运行电压的试验电压，对某些反映也不够灵敏；在线监测采用更高灵敏度的传感器采集运行中设备绝缘劣化的信息，信息量的处理和识别也依赖于有丰富软件支持的计算机网络，不仅可以把某些测试项目在线化，而且还可以引进一些新的更真实反映设备运行状态的特征量，从而实现对设备远行状态的综合诊断。

3．对设备性能进行评估

通过状态监测对设备运行状态进行的了解和掌握，可对设备的使用性能、运行寿命、利用程度进行评估以便调整使用，从而提高经济效益。

三．GIS局部放电在线监测技术综述

GIS局部放电在线监测系统是我公司总结十几年局放监测经验，采用UHF检测技术、高灵敏度传感器、现场信号处理等技术设计而成。该局部放电在线监测系统可对GIS进行实时在线监测和分析，具有极高的性价比，非常适合在智能变电站运行。

系统独特的多重抗干扰设计，以确保检测的结果准确，避免误判。硬件上设计噪音过滤通道，用来过滤现场噪音，净化信号采集环境。

该局部放电在线监测系统能够长期运行，实时监测GIS 在运行过程中的局部放电情况，可以及时对GIS 绝缘异常状态和放电性故障做出预警，实时掌握局放的发展趋势，为GIS 正常运行提供必要的指导数据，提高GIS 运行的可靠性、安全性和有效性。

该系统采用集成模块化设计，将信号采集单元、信号处理、A/D 转换、干扰过滤、数据处理、放电量显示等集成在监测主机中，每台监测主机可独立运行，对局部放电信号的强度，密度进行实时在线分析。同时对局部放电倾向性的推移进行实时监控和分析，对放电程度进行评估，有效检测设备绝缘劣化、发生击穿、闪络等严重现象，避免重大事故发生。

四．局部放电监测原理

UHF监测法的下限频率在300MHz以上，上限频率在1000MHz或以上，因而可把电晕放电引起的干扰排除掉，其抗干扰性能是最优越的。UHF测量一般要求在GIS上安装内部耦合器，因为UHF信号最好从内部耦合器取出，但若没有内部耦合器，也可在开窗处或者屏障的暴露边缘处设外部耦合器。

GIS发生局部放电时，电磁波信号根据GIS结构反复出现传播、反射、折射、迟延、衰减等现象，并可通过盆式绝缘子（绝缘件）放射到外界。通过高灵敏度外置型传感器可对GIS 绝缘子泄漏的电磁波进行检测。

当GIS正常运行时，系统可随时在线监测、记录GIS的状态。当GIS 出现异常时，该系统快速采集、处理故障数据，同时完成在线计算、存储、统计、超标报警、分析报表等功能。

监测原理图如下图所示：

五．系统组成

系统采用分层分布式结构，主要由UHF传感器、现场监测主机两部分组成。传感器完成对监测设备的测量，将信息量送到监测主机进行集中分析、显示以及报警，同时可以进行全面的监视和分析。系统采用统一的数据接口规范，大大提高了系统的兼容性和可扩展性。上述结构不仅使整套系统的结构非常清晰和简洁，也使得各子系统功能完整独立，任何一个监测单元异常不会影响其它设备正常工作。

通过传感器检测到的GIS内部局部放电激发的电磁波信号经过滤波、射频前置放大器和检波器后，最终上传至现场监测主机；运行于现场监测主机上的GIS专用局部放电在线监测软件根据从现场传感器传输来的数据，组建数据库，对GIS的绝缘状态进行诊断，在监测主机上存储的局部放电历史测量数据可供工作人员及远程管理系统查询。同时支持数据远传功能，监测数据可上传至后台控制室或远程网络服务器。

系统组成图如下图所示：

5.1硬件简介

5.1.1 现场监测主机

监测主机为不锈钢外壳，直接安放于变电站内不影响变电站正常运行的位置。

5.1.2 UHF传感器

UHF传感器主要是用来采集GIS内部发生局放时产生的高频信号，此传感器直接固定在绝缘盆子上，盆子上除了放置传感器的地方外其他的地方用屏蔽带屏蔽，其好处是保证高频传感器采集的高频信号是从GIS内部出来的第一手信号，有效防止了外界干扰信号从盆子处进入高频传感器，保证了高频传感器采集高频信号的纯净度和可信度。装置采用独特的监测系统极小化的连接方式，传感器之间采用SMA连接，简化了现场繁琐的安装方式。

UHF传感器外形如下图所示：