特高频

目前广东电网110kV及以上电压等级的GIS间隔共5000余个，以最严重的2011年度为例，共发生GIS事故（障碍）15起，较2010年增加了50%。 GIS的事故次数常年高居不下，给运行单位造成巨大的经济损失，严重影响到电网安全稳定运行和供电可靠性。因此寻求一种有效的评估GIS内部故障的方法显得尤为重要。

注入脉冲模拟局放是气体绝缘金属封闭组合电器(gas insulated switchgear，GIS)特高频(ultra high frequency，UHF)局放监测装置功能校验的主要方法，由于现场校验脉冲注入的耦合方式不同，模拟局放与实际局放等效性规律尚不明确，无法保证监测装置功能校验的有效性。文中首先建立126 kV GIS典型局放缺陷(尖端、悬浮、绝缘子气泡)和内/外置式脉冲注入UHF局放检测平台，并对UHF信号有效脉冲进行归一化提取；接着提出基于经验模态分解的加权本征模函数(intrinsic mode functions，IMF)信号处理方法，通过计算局放信号欧式距离平均值和最大值表征其等效性；最后与常规信号偏差法进行对比验证。研究表明，相较于常规信号等效性分析方法，加权IMF法可有效解决UHF信号波形局部差异较大的问题；使用内置传感器脉冲注入的模拟局放信号与悬浮局放信号等效性最高，局放信号的欧式距离平均值Me和最大值Ma分别为3.82%和10.28%。因此，UHF监测装置功能校验可采用恒定参数注入脉冲代替悬浮缺陷，且模拟局放可优先选择内置UHF传感器注入脉冲。文中研究可为UHF局放监测装置功能校验的脉冲注入方法提供参考。

本PPT介绍和总结了SDMT变压器特高频局部放电定位技术和装置，以及部分案例。该技术通过安装在变压器壳体上的4只特高频局部放电传感器，由装置自动捕获和计算特高频局放信号到达各传感器的时间差，再结合变压器内部结构三维建模技术，实现基于指纹库的变压器局部放电自动定位，定位精度可达30cm以内。因该技术能够实现全自动的局部放电定位工作，因此对间歇性信号也能取得令人满意的定位结果。

国网湖南超高压变电公司以“安全可靠、实用高效”为目标，聚焦解决变电站无人机“自主巡、实时传、智能判”遇到的技术问题，聚力攻克变电无人机巡检安全距离、航迹智能规划、移动智慧机巢、特高频挂载、缺陷边缘识别等关键技术，搭建OTN和5G传输通道，致力打造变电站无人机智能巡检技术应用示范工程，全面推广无人机巡检的实用化、规模化发展。

本专利针对现有GIS特高频局放监测误告警问题严重，无法准确预警设备缺陷的现状，提出了一种GIS设备局部放电诊断方法及系统，通过对各传感器信号开展相似性分析和多维度数据的融合分析，降低了误告警率，提高了设备缺陷的检出率，为电网安全稳定运行提供了保障。在申请阶段符合“不属于现有技术，也没有任何单位或者个人就同样的发明或实用新型在申请日以前向专利局提出过申请，并记载在申请日以后公布的专利申请文件或者公告的专利文件中”相关要求，在2017年11月通过“局部放电+特高频+定位”等关键字进行专利检索，与本专利接近的技术为：1）一种气体绝缘组合电器状态预警数据异常值的筛查方法（广西电网有限责任公司电力科学研究院，已授权）；2）变电设备多源局部放电信号的分离方法及装置（国网浙江省电力公司电力科学研究院、国家电网公司、浙江省电力试验研究院技术服务中心、西安交通大学，已授权）；3）一种基于局部放电带电检测的GIS风险评估方法及系统（国网湖南省电力公司电力科学研究院、华北电力大学、湖南湘能智能电器股份有限公司，实审），专利1仅适用于电缆局放检测技术领域，专利2是利用密度聚类算法把局放信号进行分离以区分不同源的局放信号，专利3是利用2路特高频信号和2路超声波信号进行局部放电源的准确定位，具体如何利用特高频信号对局部放电源定位并没有给出说明，也没有说明采用何种参数，进行何种定位方法，三个专利均不具备本专利的技术特征，且存在相应的缺陷和不足。本专利具备显著新颖性。

针对现场气体绝缘组合电器(gas insulated substation，GIS)局部放电绝缘缺陷漏报、误报情况频发的问题，文中根据GIS实际运行温度范围对GIS内部常见固体绝缘缺陷开展不同温度下间歇性放电特性试验研究，搭建GIS电-热耦合间歇性放电模拟试验平台，采用脉冲电流法、特高频(ultra high frequency,UHF)法、超声波法和气体特征组分检测法获取不同温度下固体绝缘缺陷间歇性放电特征数据并进行分析。研究发现：UHF法和脉冲电流法在不同温度下均能有效检测到试验缺陷间歇性放电UHF信号，超声波法和气体特征组分检测法无法有效采集到有效放电数据；固体绝缘表面金属污秽缺陷和内部气隙缺陷间歇性放电电压与温度呈负相关，污秽缺陷间歇性放电电压呈较为明显的线性下降趋势，气隙缺陷间歇性放电电压呈先大幅下降后较平缓线性下降趋势；污秽缺陷间歇性放电的平均放电量和UHF信号幅值与温度的升高呈正相关；污秽缺陷放电间歇性在不同温度下随放电时间的增加会增强，而气隙缺陷放电时间间隔在26 ℃、40 ℃、50 ℃下能由秒级发展为毫秒级，存在演变成击穿放电的风险。文中研究成果进一步丰富了GIS间歇性放电理论体系，有助于提升现场GIS间歇性放电的有效诊断率。

特高频法对GIS/HGIS进行局部放电检测成为国内外局放检测领域研究的重点和热点，然而如今特高频检测技术遇到了瓶颈，主要是在线监测系统诊断结果的可靠性存在严重的问题，国内许多500kV及以上变电站都安装了特高频局放在线监测系统，运今为止，成功预警的次数很少，经常发出报警信息，虚警和漏警同时存在，严重扰乱了运维的工作秩序、降低了安装在线监测系统的必要性和价值。诊断结果的可靠性低，其本质是在超高压、特高压变电站存在请多的外部电磁干扰，目前特高频检测方法的免疫力还不够，既难以抑制，也难以判别。 光学检测方法由于检测的是发光现象，不受电磁环境干扰的影响，具有优良的抗干扰性能，另外，由于GIS/HGIS是全封闭的结构，在GIS/HGIS内部不存在千扰光源，能进一步提高光学检测结果的有效性，因而，从放电时会伴随发光现象的角度，采用光学方法检测GIS/HGIS内部的放电情况将会具有其它方法无法比拟的优势。 目前基于光电信息的监测系统已成功应用于欧洲、澳洲、亚洲多个变电站的GIS设备，取得了良好的效果，具有广泛应用前景，然而在国内变电站的应用中基本还处于空白。

特高频(ultra high frequency，UHF)局放检测是变压器油纸绝缘缺陷定位的常用方法，实际应用过程中局放定位准确性易受噪声和传感器布置方式影响。为保证变压器油纸绝缘缺陷局放定位检测有效性，文中首先建立油纸绝缘缺陷UHF局放定位检测平台，在常规K-means方法的基础上，提出基于修正聚类分界的变压器油纸绝缘缺陷局放抗干扰定位方法，有效降低了定位误差。然后针对样本聚类分界混叠问题，选择最优修正系数L为1.1时，UHF局放定位误差可减小至0.1 m内，验证了文中方法的有效性。最后分析不同传感器布置方式的定位误差变化规律，提出变压器油纸绝缘缺陷检测用UHF传感器优化布置方案，可为变压器局放在线监测传感器布置及定位提供参考。

变电站的一次设备及其他辅助设备应确保安全可靠工作，然而变电站电磁环境复杂多变，常常会对变电设备的试验、运行带来不良影响。电气试验工作和设备在线监测是评估变电设备状态的重要手段，然而部分试验和监测设备容易受到现场电磁环境影响，如GIS局放和特高频检测、开关柜局放检测、电压互感器在线监测，电流互感器在线监测、避雷器在线监测等，影响较大时甚至会淹没待检测信号，导致试验或监测数据不准确，设备状态判断错误，影响到设备及电网的安全稳定运行。在此背景下，亟需研制一种电磁环境净空间发生器，为现场试验及检测构建一个独立的具备抗似稳电场、抗电快速瞬变脉冲群骚扰的空间，实现对变电站中进行电气试验及在线检测进行电磁隔离和电磁防护，有效抑制干扰，保证装置或系统的可靠工作，提升现场试验数据的准确性，对提高工作效率、保障电网安全稳定运行具有重要意义。