GIS开关光局放在线监测系统设计

GIS局部放电在线监测实施方案一、概述GIS局部放电在线监测是通过在线监测系统对GIS设备的局部放电情况进行实时监测和分析，以确保GIS设备的正常运行和安全可靠。

本实施方案旨在详细介绍GIS局部放电在线监测系统的设计、安装和运行管理等方面的内容，以保障监测系统的有效运行。

二、系统设计1.监测技术选择针对GIS设备的局部放电在线监测，可以选择利用超高频法（UHF）、电容耦合法（CC）或电流互感器法（HFCT）等技术进行监测。

根据具体情况和实际需求，综合考虑各种技术的优缺点，选择合适的监测技术。

2.监测点的布置根据GIS设备的结构、工作情况和局部放电的特点，合理布置监测点。

监测点应覆盖GIS设备的关键部位，如导电插件、固定金属分隔器等，并考虑到设备的布置形式和监测点之间的距离等因素。

3.监测系统的组成监测系统主要由传感器、数据采集装置、数据传输装置和数据处理平台等组成。

传感器用于捕捉并接收GIS设备的局部放电信号，数据采集装置负责将信号转换为电信号并实时采集，数据传输装置用于传输数据至数据处理平台，数据处理平台则进行信号处理和分析。

三、安装和调试1.项目准备购买并准备所需监测设备和材料，包括传感器、数据采集装置、数据传输装置等。

2.安装调试按照监测点布置方案，逐一安装传感器，并连接到数据采集装置。

安装完毕后，对系统进行调试，确保传感器与数据采集装置正常连接。

3.系统校准完成系统安装和调试后，进行系统校准。

校准包括传感器校准和数据采集装置校准，以确保监测系统的准确性和可靠性。

四、运行管理1.日常运维定期检查监测系统各个组件的运行状态和连接情况，确保监测设备正常工作。

对设备进行维护，包括清洁、防护和维修等。

2.数据管理建立健全的数据管理系统，包括数据的采集、存储、备份和分析等工作。

对于重要数据，进行定期备份以防止数据丢失。

3.故障排除及时发现和排除监测系统中的故障，确保系统的稳定运行。

对故障原因进行分析，提出相应的解决方案，并及时修复故障。

GIS局部放电在线监测技术及检测方法GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）是一种高压电力设备，用于输电和配电系统中。

在长期运行过程中，由于设备老化或故障，可能会导致局部放电（Partial Discharge，PD）现象的产生。

局部放电是指在绝缘材料中局部发生的放电现象，具有不连续性和周期性。

如果不及时发现和处理，局部放电可能会发展成大面积放电，导致设备的损坏甚至故障，对电力系统的可靠性和稳定性产生不利影响。

因此，开展GIS局部放电在线监测技术和检测方法的研究具有重要意义。

GIS局部放电在线监测技术可以实时监测和识别发生在设备中的局部放电现象，通过监测数据分析和处理，可以提前发现故障迹象，采取相应的措施进行预防和维修，从而保障设备的可靠运行。

目前，常用的GIS局部放电在线监测技术包括电测法、超声波法、电磁法和红外热像法等。

电测法是一种常用的GIS局部放电在线监测技术。

它通过安装在设备的绝缘支持物上的电感式传感器或电容式传感器获取电压或电流信号，实时监测和记录设备的运行状态。

通过对电压和电流信号的分析，可以检测到设备中的局部放电现象。

该方法具有简单、可靠、实时性强的优点，但不易精确定位局部放电点。

超声波法是另一种常用的GIS局部放电在线监测技术。

它通过超声波传感器接收设备中产生的超声波信号，利用超声波在封闭的金属容器中的传播规律来判断设备是否存在局部放电现象。

超声波法可以实现对设备的精确定位监测，但对传感器的位置布置和信号处理要求高。

电磁法是一种主要用于GIS局部放电在线监测的无损检测技术。

它通过电磁感应原理，在设备周围布置多个传感器，通过监测设备的电磁信号变化来判断是否存在局部放电现象。

电磁法具有不受高压电力设备介质影响、设备无需停电运行等优点，但对传感器布置和信号处理的要求较高。

红外热像法是一种通过红外热像仪来监测设备表面温度变化的技术。

由于局部放电现象会产生热量，使设备表面温度升高，通过红外热像仪可以实时获取设备表面的温度分布图像，检测设备是否存在局部放电现象。

一种GIS设备局部放电在线监测系统的设计唐琪【摘要】Through the analysis of the importance of GIS partial discharge monitoring , it puts forward an on-line partial discharge monitoring system. It can detect out situation of partial discharge in GIS and can send the data to the background analysis software. And then through real-time analysis, the local image and diagnostic results are displayed.Then the system is divided into the sensor , RF processing unit, high-speed data processing module and the terminal analysis unit, and designed the hardware structure of the system. Then, the partial discharge signals are processedby mixing technology, digital filter, wavelet transform and neural network technology. Finally, the function of the whole system is verified.%通过分析GIS设备局部放电监测的重要性,提出一种在线式局部放电监测系统,可以实时的检测出GIS设备的局部放电情况,并将局放数据采集、传输给后台分析软件,再通过实时分析,把局放相关的图像和诊断结果显示出来.接着设计了系统的硬件结构,系统分为传感器,RF射频处理单元,高速数据处理模块和终端分析单元.然后通过混频技术、数字滤波、小波变化和神经网络技术对局部放电信号进行了处理.最后对整个系统进行了功能验证.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)012【总页数】4页(P115-118)【关键词】GIS设备;射频处理;数字滤波;混频技术;小波变换;神经网络【作者】唐琪【作者单位】广东电网有限责任公司佛山供电局广东佛山 528000【正文语种】中文【中图分类】TN99GIS全称气体绝缘全封闭组合电器，是电力系统的重要设备，由于其密封性很高，GIS很少需要维护，但是由于GIS内部场强很高，一旦发生故障必将引起局部以致全部地区停电，甚至可能造成人员伤亡，到目前为止，国内已发生多起由于GIS绝缘故障引起的GIS变电站事故。

GIS局部放电在线监测实施方案一、引言局部放电是一种常见的设备故障形式，对电力系统的安全稳定运行具有重要影响。

因此，实施局部放电在线监测是提高电力系统可靠性和安全性的关键技术之一、本方案将介绍局部放电在线监测的实施方案。

二、目标和原则1.目标：通过监测设备的局部放电情况，及时发现和预防设备故障，以保障电力系统的正常运行。

2.原则：a.充分了解设备运行情况，选择合适的监测方法和设备。

b.信息准确、及时、全面，实现即时监测、报警和预警。

c.实施方案应具有合理性、先进性、可行性和经济性。

d.结合实际情况，采取适宜的监测策略。

三、技术选择1.传感器选择：根据设备特点和监测需求，选择适用的传感器，如超声传感器、电容耦合传感器等。

2.数据采集：选择合适的数据采集系统，并与传感器实现互联，确保数据准确采集。

3.数据传输：采用合理的数据传输方式，如有线传输或无线传输。

4.数据处理与分析：建立合理的数据处理与分析系统，对监测数据进行实时、自动处理与分析，以便及时发现异常情况。

四、实施方案1.设备选择：根据设备类型和重要程度，确定需要进行局部放电在线监测的设备。

2.传感器安装：根据设备特点和监测需求，确定传感器的安装位置和数量，并确保安装质量。

3.数据采集系统建设：设置合理的数据采集点，实现传感器与数据采集系统的互联，并建立稳定的数据采集系统。

4.数据传输系统建设：建立合理的数据传输系统，确保数据传输的准确性和及时性。

5.数据处理与分析系统建设：建立合理的数据处理与分析系统，包括数据存储、处理和分析等功能，实现对监测数据的实时处理和分析。

6.报警和预警系统建设：建立合理的报警和预警系统，实现对异常情况的即时监测和报警功能。

7.可视化监测平台建设：建立可视化监测平台，将监测数据以图形或图像方式展示，方便运维人员进行监测分析和决策。

五、实施步骤1.前期调研与准备：了解设备特点和监测需求，进行技术选择和数据采集系统建设准备工作。

2020.8 EPEM49电网运维Grid OperationGIS局放在线监测系统外置特高频传感器的布置方案设计南方电网文山供电局 晋金帅 房 涛 华乘电气科技股份有限公司 李昱谊摘要：根据典型卧式GIS结构特点及特高频传播特性提出外置特高频传感器的布置安装方案，并利用实际工程应用成效表明该布点方案的监测有效性及合理性。

关键词：GIS；局部放电；特高频；在线监测；布置方案特高频（Ultra High Frequency）通常指的是300MHz~3000MHz 频段的无线电磁波，当绝缘介质发生局部放电时会激发出该频段的电磁谐振波[1]，利用特高频传感器耦合采集该频段电磁信号并抑制300MHz 以下的电磁干扰进行处理分析，是监测GIS 局部放电的有效方法之一。

在实际应用中，根据安装方式进行分类，特高频传感器主要有两大分类：外置型、内置型。

内置式传感器亦称为侵入式传感器，内置传感器具有获得灵敏度高的优点，一般在GIS 生产制造时安装一并出厂，如果在运行中的GIS 进行加装则需要停电安装。

外置式传感器亦称为非侵入式传感器，外置传感器的灵敏度及抗环境干扰能力较内置传感器差一些，但外置传感器具有安装拆卸方便、安全性高及经济成本低的优点，相比内置传感器更适合现有运行GIS 设备的加装。

特高频检测方法是利用特高频传感器耦合接收局部放电所激发的电磁波，而电磁波在不同的电磁环境、传播介质下的传播特性不尽相同，且在不同类型的GIS 腔体中传播路径具有明显差异，故其传播特性具有复杂性。

目前在行业中对特高频在GIS 内部的传播特性作了许多深入的研究[2,3]，但传感器的布置位置及布置数量研究较少，设计合理的传感器布置方案不仅能够获取较好监测效果，同时避免了因增加不必要的测点而造成经济浪费。

1 GIS 局放在线监测系统基于特高频检测方法的GIS 局放在线监测系统主要由外置式特高频传感器、采集单元、射频同轴电缆、工控机及分析软件组成，系统可实时监测运行过程中的GIS 设备局部放电信号，外置传感器采集到局放信号后通过监测单元（局放IED）进行处理，监测单元将电信号转为光信号并通过光缆传输至主机（站层服务器），监测分析软件对监测到的信号进行分析处理和故障诊断。

及时、准确发现局部放电并消除局部放电是一切工作的根本目的。

一、GIS局部放电在线监测方法概述1、局放产生的原因（1）绝缘体内部存在自由移动的金属微粒；（2）绝缘体内或高压导体表面上存在针尖状或其他形状突出物；（3）附近存在悬浮电位体或导体间连接点接触不好；（4）轻微局放或制造时造成绝缘体内部或表面存在气隙、裂纹等。

2、监测方法当介质中发生局部放电时，会产生电脉冲、电磁波、超声波、局部过热、一些新的化学产物、光等特征，与此相应的出现了下面五种监测方法。

2.1电测法（1）耦合电容法，又称脉冲电流法。

利用贴在GIS外壳上的电容电极耦合探测局放在导体芯上引起的电压变化。

该法结构简单，便于实现。

在现场测试时，无法识别与多种噪声混杂在一起的局放信号，因此此方法的使用推广受到限制。

（2）超高频法。

其主要优点是灵敏度高，并通过放电源到不同传感器的时间差对放电源精确定位。

但对传感器的要求很高，此法成本昂贵。

2.2非电测法（1）超声波监测法。

由于GIS内部产生局放时会产生冲击振动及声音，因此可用腔体外壁上安装的超声波传感器测量局放量Q。

它是目前除UHF法外最成熟的PD监测方法，抗电磁干扰性能好，但由于声音信号在SF6气体中的传输速率很低(约140 m/s)，信号通过不同物质时传播速率不同，不同材料的边界处还会产生反射，因此信号模式很复杂，且其高频部分衰减很快。

它要求操作人员须有丰富经验或受过良好的培训，另外，长期监测时需要的传感器较多，现场使用很不方便。

（2）化学监测法。

通过分析GIS中局放所引起的气体生成物的含量来确定局放的程度，但GIS中的吸附剂和干燥剂会影响化学方法的测量；断路器正常开断时产生的电弧的气体生成物也会产生影响；脉冲放电产生的分解物被大量的SF6气体稀释，因此用化学方法监测PD的灵敏度很差。

另外，该方法不能作为长期监测的方法来使用。

（3）光学监测法。

光电倍增器可监测到甚至一个光子的发射，但由于射线被SF6气体和玻璃强烈地吸收，因此有“死角”出现。

天津市电力公司220kV春华路站及220kV米兰站GIS局部放电在线监测实施方案北京圣泰实时电气技术有限公司2013年1月GIS局部放电在线监测技术实施方案一、监测系统总体结构目前GIS局放监测系统通常采用两种结构：集中式和分布式。

集中式结构的采集单元通常具备多个监测通道（一般为4通道以上），其优点在于将多个传感器信号集中到一个集中器内，可大大降低集中器的成本，然而，要将多个传感器信号都集中到同一个集中器，无论集中器安装在任何位置，总会有一部分传感器需要很长的信号电缆，这就会带来较大的局放信号的衰减，从而影响到局放监测的灵敏度，要解决局放信号在传输过程中的衰减，只能通过光纤进行传输，然而这就需要在传感器端对局放信号进行处理，这样一来，传感器又须引入电源，而且在传感器端进行信号处理还会带来局放信号的失真，从而影响到对局放信号诊断的准确度。

SIM3-PD GIS局部放电在线监测系统采用了分布式结构，每个采集单元具备3个局放监测通道，可监测高压电气设备的ABC三相，采集单元就近安装在UHF 局放传感器的附近，只需较短的同轴电缆即可将局放信号引至采集单元，既解决了信号传输过程中的衰减，也解决了信号处理过程中的失真问题，但其唯一劣势就在于采集单元的通道数较少导致需要的采集单元数量增多，因而成本较高。

SIM3-PD GIS局部放电在线监测系统的分布式结构如下图所示：1、春华路220kV变电站在线监测系统平面布置图2、米兰220kV变电站在线监测系统平面布置图二、传感器的安装GIS局放传感器安装于GIS盆式绝缘子的位置，首先用一条60mm宽的金属带将盆式绝缘子的绝缘部分包裹，在安装传感器的位置留出一个缺口，这样外界干扰信号不会通过盆式绝缘子进入到GIS内部影响测量的准确性，UHF局放传感器通过2条不锈钢抱箍沿盆式绝缘子的周向固定到盆式绝缘子上，同时抱箍还起到固定金属带的作用，如下图所示。

三、采集单元的安装采集单元为250mm*300mm*130mm的单元箱结构（如下左图），每个GIS局放信号采集单元具有3个特高频局放通道，传感器信号通过同轴电缆沿GIS外壁引入采集单元，采集单元通过专用的安装支架和抱箍安装在GIS设备附近的角钢上，如下右图所示：四、处理单元（IED）处理单元（IED）与采集单元采用同一结构，均为250mm*300mm*130mm的单元箱结构，可方便地安装在监测现场，处理单元（IED）与采集单元之间采用CAN2.0总线进行连接，其输出为TCP/IP网络接口，只需通过一根网线即可将监测信号接入到主控室的局域网，通过局域网即可随时查看监测数据。

GIS局部放电在线监测实施方案一、背景气体绝缘金属封闭式开关设备（Gas Insulated SwitchGear，GIS）是一种在高压输配电系统中广泛应用的重要设备，具有小体积、大容量、高可靠性等优点。

然而，由于操作环境的变化、设备老化和制造质量等原因，GIS设备局部放电问题经常发生，可能导致设备故障和甚至事故，给输配电系统安全稳定运行带来风险。

为了及时发现GIS设备的局部放电问题，避免事故发生，需要加强对GIS设备的在线监测，提高设备的可靠性和安全性。

本文将提出一种GIS局部放电在线监测实施方案，以指导GIS设备的日常维护和运行管理工作。

二、实施方案1.系统概述GIS局部放电在线监测系统由传感器、数据采集装置、数据传输设备和监测中心组成。

传感器主要用于采集GIS设备中的温度、气体特性等数据，数据采集装置将传感器采集到的数据传输到监测中心，监测中心对数据进行分析和处理，实现对GIS设备的实时监测和远程管理。

2.设备选型在选择GIS局部放电在线监测设备时，需考虑设备的精度、灵敏度、稳定性等参数，确保设备能够准确地监测GIS设备的局部放电情况。

同时，还应考虑设备的适用性、可靠性和维护便捷性，选择具有良好性价比的监测设备。

3.安装布线在安装GIS局部放电在线监测设备时，需按照设备厂家的要求和技术规范进行布线和安装，确保设备能够正常运行。

同时，还需考虑设备的避雷防护和防护措施，确保设备在恶劣环境下也能正常运行。

4.系统联调在安装完GIS局部放电在线监测设备后，需进行系统联调和调试，确保监测设备和数据采集装置的正常运行。

同时，还需对监测中心进行调试和测试，确保系统可以实现对GIS设备的实时监测和远程管理。

5.系统使用在系统联调调试完成后，需对GIS设备的局部放电进行定期监测和分析，及时发现GIS设备中的问题，采取相应的措施进行处理，确保GIS设备的安全可靠运行。

同时，还需对系统进行定期维护和保养，确保系统长期稳定运行。