一、开关柜局放检测及需求分析
高压开关柜运行中由于生产工艺缺陷、运输安装破损以及高温高湿环境因素影响，绝缘介质在长期高压工作电场作用下会不断劣化，产生局部放电的累积效应可能会击穿绝缘，引发严重供电事故并给电网带来巨大损失。开关柜的局放现象主要以电磁辐射、超声波以及光、热等形式释放能量，通过检测这些信号特征量来判定局放强度、频次和位置，主流方法有脉冲电流法、暂态地电压法、超声波法和特高频法，各方法优缺点如表1所示。
表1 局放检测方法及特点
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检测方法 |
优点 |
缺点 |
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脉冲电流法 |
脉冲信息量丰富；灵敏度高 |
抗电磁干扰能力差 |
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暂态地电压法 |
灵敏度高；定位准确；对介质内部放电敏感 |
对介质外部放电不敏感 |
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超声波法 |
不受电磁干扰影响；对介质外部放电敏感 |
对介质内部放电不敏感 |
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特高频法 |
可故障定位；抗干扰能力强 |
安装复杂，成本高 |
联合暂态地电压和超声波分析法可多方面感知电气设备内、外部局放信号，且具有高灵敏度及高抗干扰特性，是检测开关柜绝缘缺陷发生、发展和严重程度可行性较高的方案。目前行业内利用TEV和AE传感器进行局放检测设备有手持式巡检仪和局放在线监测系统两大类。
手持式巡检仪结构设计紧凑，轻巧便携，适用于常规巡检，但受限于常规巡检的定期性，因此可能会导致对局放信号的漏检，从而错过开关柜黄金检修时机；局放在线监测系统可对开关柜进行实时监测，并能对绝缘状态进行准确分析，但其只能用于所安装的固定开关柜，缺乏灵活性，且成本较高。但目前现场中往往需要既具有便携性高、成本低等特点，又具有针对重点开关柜进行持续监测与综合分析功能的系统。
我公司结合多年对高压开关柜保护、局放检测的实践经验，依托华北电力大学强大的电力系统安全理论优势，开发出基于暂态对地电压及超声波的联合检测的局放重症监护系统。大大提升现有局放检测系统的技术水平，暂态地电压和超声波检测手段相互印证，具有高准确性、高灵敏度、高抗干扰性和功能强大等特点。系统兼有良好的便携性和灵活性，弥补了局放在线监测系统的固有缺陷，解决了手持式可能出现漏检情况，且拥有开关柜绝缘状态的全天候重症监护能力。
1. 系统结构功能
STL-PDIC重症监护系统由传感器、加固便携高速采集系统和局放信号综合分析和诊断软件组成。可灵活配置暂态对地电压传感器及超声波传感器，对局放信号四通道同步高速采集，具备实时记录及多图谱分析功能，通过人工智能分析系统进行模式准确识别，可实现对设备绝缘故障及时预警，既可对可疑开关柜进行全天候重症监护，亦可用于开关柜常规巡检。
2. 技术特点及优势
Ø可覆盖20kHz～1.5GHz超宽频段的信号，具有同步四通道局放数据高速采集能力；
Ø系统组成集成度高，由传感器及加固便携工控计算机构成，满足常规巡检的便携性需求；可实现对出现局放的开关柜进行全天候重症监护；亦可在常规巡检中同时检测多柜体局部放电情况，记录实时放电波形，避免手持式使用中可能出现的漏检情况，并可进行分级预警；
Ø通过波形分析对数据进行可视化处理，统计开关柜放电频次及放电程度，帮助用户轻松可靠确定局放情况；
Ø可对多台开关柜局部放电数据进行综合管理，应用数字滤波、频谱分析和选频测量等技术有效滤除干扰信号，具备PR、PRPD、PRPS、相关性等多种图谱展示方式；
Ø具有局放状况趋势对比功能及深度学习功能的人工智能分析系统，在实际应用中可对局放模式准确识别，并准确判别局放发生位置和严重程度。
STL-PDIC重症监护系统可用于充气式开关柜、空气式开关柜以及箱式变电站等众多场景。在实际中有如下应用模式：
Ø常规巡检：可对多个开关柜巡检，移动传感器和检测系统进行局放检测及数据记录；
Ø在线监测：可同时对四台开关柜进行长时间监测，通过局放数据趋势分析并判断柜体绝缘状态；
Ø重症监护：可对存在局放的开关柜同时安装四套传感器，进行长时间全天候连续重症监护，确定局放程度及发生位置。通过记录不同位置放电量及监测时间内放电次数，确定放电程度，综合分析开关柜绝缘状态。
STL-PDIC重症监护系统功能强大、配置灵活，既可用于常规巡检，又可进行长时间在线监测，尤其适用于对可疑设备进行重症监护确定其绝缘状态。
