毛恒
（厦门红相电力设备股份有限公司，福建厦门361001）
摘要：针对高压配电设备绝缘故障的检测，提出了一种基于暂态对地电压和超声波综合检测技术的配电设备局部放电综合管理系统，通过使用该管理系统实现配电设备局部放电检测、管理、分析、定位和应用的统一。实际应用表明，该系统能够及时、有效、快捷地发现配电设备绝缘故障问题。
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关键词 ：局部放电；配电设备；绝缘故障；暂态对地电压；超声波；综合管理系统
0引言
配电设备作为电网的重要组成部分，是保证对终端客户可靠供电的主要设备，其运行的安全可靠性直接影响到城市经济的发展。但是，由于配电设备在恶劣的环境中运行，容易形成绝缘缺陷，进而故障频发。根据2005—2010年全国6～35kV开关柜事故统计，绝缘和载流故障引起的总事故占40.2%［1?3］，广东电网公司对1992—2002年间开关设备故障类型的统计结果显示，绝缘与载流性故障的比例甚至高达66%［4］，可见，由绝缘和接触不良导致的故障所占比率是很高的，并且在事故潜伏期都可能产生局部放电现象，局部放电的强弱能够及时反映绝
缘状态水平［5］。因此，对配电设备局部放电进行检测来判断绝缘状态，对于配电设备的综合诊断、前期预警以及保护人员和设备安全具有很大的意义。
配电设备局部放电检测技术在国外发展较早，但目前国内相关技术还不够成熟。传统的检测体系是根据规程定期进行
检测，由于设备存在潜在的不安全期和实验条件不够等因素而往往检测不到信号，不能及时排除隐患，同时必须停电操
作，存在很大的盲目性［6］。为克服预防性检修体系的局限性，减少停电，应对配电设备开展状态检修。
从状态检修的实际意义来说，电力公司目前利用的仅仅是状态检修的手段，而状态检修的目的在于通过局部放电检测数据的积累及分析发现海量数据中的异常现象，并总结出指导检修的普遍性规律。但是，目前国内开关设备的状态检修仍存在“重检测、轻管理”的现象，以及数据安全性较差、分析数据来源不足、检修策略过于简单等缺陷。目前仍然没有很好地解决现场检测、数据存储、管理、分析和应用的关系，亟需加以改进和完善。本文提出一个系统化解决方案，能很好地解决开关设备从局放检测、数据管理、科学分析、故障定位到应用的问题，达到科学检修的目的。
1局部放电检测技术
高压开关柜绝缘性能的劣化会导致局部放电的产生，局部放电是指电气设备绝缘结构中某个区域内出现的放电现象，这种放电只是绝缘结构在该区域内局部被破坏，但若局部放电长期存在，会不断侵蚀其周围的绝缘介质，最终可能导致整个绝缘系统失效，所以局部放电是造成绝缘恶化的主要原因，同时它也是绝缘恶化的重要征兆和表现形式［7］。目前高压配电设备局部放电检测运用较广的技术是暂态对地电压检测技术和超声波检测技术。
本项目在消化和吸收国内外先进技术和成熟经验的基础上，通过技术创新，基于暂态对地电压和超声波检测技术的综合应用，构建了一个闭环式配电设备局部放电综合管理系统。
2配电设备局部放电综合管理系统
2.1综合管理系统组织架构
该综合管理系统包括检测设备、综合管理系统两大部分，其中检测设备包含局部放电巡检设备和局部放电定位设备，实现配电设备局部放电的现场检测和故障点定位；综合管理系统实现对检测设备检测的局部放电数据的集中管理、分析和应用。系统组织架构如图1所示。
2.2综合管理系统工作流程
运维部门根据所辖区域配电设备情况，在综合管理系统中建立相应变电站和设备的台账信息，不仅可以对所有设备的厂家、型号、投运年限、使用情况进行系统的管理，还可以根据下达的检测任务将相应的站台信息直接下载到局部放电检测终端中，该检测终端进行配电设备的局部放电检测，检测获得的数据再上传到后台综合管理系统，并通过数据库的导入和导出进行检测数据和分析结果的共享和交流，通过趋势分析、横向分析、阈值比较分析、统计分析等分析算法对数据进行综合分析，如果分析结果异常，可使用局部放电定位仪对设备故障点进行定位，从而实现了配电设备局部放电检测数据存储、汇总、共享、分析、定位和应用的高度统一，并根据综合分析结果为用户提供基本的辅助决策建议。系统工作流程如图2所示。
该系统保障了检测数据管理的安全性和规范性，通过集中与共享检测数据满足了进行配电设备状态分析对数据充足性、广泛性的要求；应用各种分析方式了解开关设备的局部放电情况，应用有效的状态分析模型从检测数据中总结开关设备的运行状态，经过长期大量数据积累，总结分析结果，还可形成一套标准或导则，指导开关设备进行有效的状态检修。
3局部放电的分析技术
本项目通过研究国内外流行的状态检修数据分析方法，利用趋势分析技术、横向分析技术、阈值比较技术、故障概率统计技术、综合分析技术等对开关柜的局部放电检测数据进行智能化分析［8］。通过多种分析结果综合评判检测对象的绝缘状态，判断绝缘故障，并利用辅助决策模型给出相应的辅助决策建议。
3.3.3TEV定位的判断
利用同一放电源到不同探测器的时间差，用两个探测器对局部放电点进行定位。首先在开关柜的横向进行定位，当两个传感器同时触发时，说明放电位置在两个传感器的中线上。同理，在开关柜的纵向进行定位，同样确定一条中线，两条中线的交点就是局部放电的具体位置。
3.4统计分析
该分析是以电力公司所有的配电设备为统计样本，对各个变电站不同电压等级开关柜一定时间段内的整体运行情况进行概率分布计算，得到其典型统计参数，并结合假设一定的概率分布模型，计算与故障概率值对应的放电水平，即放电判断阈值。统计分析首先需要开展广泛的现场测试，以获取足够的统计样本，根据电力公司的具体条件选择合理的正常设备概率，据此可以大致判断具体设备的绝缘状态。
3.5综合分析
对开关柜局部放电的数据进行分析，不能单一地以某一种分析技术来判断设备是否存在故障，而应综合各种分析技术，进行综合判断分析，对检测的数据要进行收集、汇总、分析，再加以应用，并需遵循以下原则：基于任何检测技术的数据都是有用的，基于任何检测技术的数据都有其局限性，规律隐藏在长期、连续的测试数据当中，实施状态检修，既需要充分利用现有的规律，更需要对现有规律的持续完善和补充。
4系统应用
2013年我公司应用该系统对某配变站进行了常规局部放电检测，并利用后台管理软件对数据进行了分析，同时采用局部放电定位仪进行定位，根据结果提供了初步的状态检修辅助决策建议。
在对某配电站进行局放检测时，发现整个35kV开关柜室背景值较高，但很难判断出站内是否放电及其位置，使用该设备对站内的所有开关柜设备普测一遍，发现35kVZS5开关柜的值更高，并且用超声波耳机声音监测，其内部放电声音明显，可听见“噼、啪”声，然后再将该站所有开关设备测试数据导入后台管理软件进行横向分析，分析结果如图3所示，发现该开关柜两侧的测试值逐步下降，综合分析后，初步确定为该柜存在放电缺陷。
后经采用局部放电定位仪进行定位，发现该柜子有明显放电，建议检修。检修发现的确是该柜子穿板套管内均压环弹片因接触不良产生放电，如图4所示，可见放电痕迹明显，取下弹片后，测试值明显减小。
5结语
配电设备绝缘故障检测定位与综合管理系统创造性地将配电设备局部放电检测、定位、存储、管理与分析应用整合在一起，其有效应用有利于及时发现设备潜在的运行隐患，采取有效的防控措施，降低事故发生概率；有利于科学地进行检修需求决策，将极大地保障配电设备的安全性与可靠性。通过该项目能根据配电设备的绝缘状况制定合理的检修策略，从而避免周期性停电检修造成的经济损失，大大提高电力公司的经济效益和社会效益。
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收稿日期：2015?07?13
作者简介：毛恒（1978—），男，福建龙岩人，博士研究生，工程师，研究方向：电力电气设备状态检测。
