斷路器局部放電測試系統(tǒng)開發(fā)

1.引言

斷路器在電力系統(tǒng)中承擔切斷故障電流的重要作用，六氟化硫(SF6)氣體為絕緣介質(zhì)的斷路器在電力系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，大大提高了電力系統(tǒng)運行可靠性。然而由于運行環(huán)境惡劣以及隨著運行時間的變化，SF6斷路器難免出現(xiàn)以局部放電為主要特征的絕緣性能劣化問題。對斷路器進行局部放電在線監(jiān)測是一種重要技術(shù)保障手段，近年來出現(xiàn)的超高頻(UHF)法，由于其具有抗干擾能力強、靈敏度高等優(yōu)點，在局部放電監(jiān)測中的得到廣泛應(yīng)用。英國、德國等許多歐洲國家均已采用超高頻(UHF)檢測局部放電的方法，2000年新修訂的IEC60270及IEC605l7標準中，已將這種方法作為斷路器和GIS設(shè)備局放檢測的主要方法之一。本文在基于超高頻法的電氣設(shè)備局部放電監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對SF6斷路器進行了現(xiàn)場帶電監(jiān)測，并利用DELPHI和SQLserver2000開發(fā)了數(shù)據(jù)分析管理軟件，實現(xiàn)了對局部放電數(shù)據(jù)的有效管理。

2.電氣設(shè)備的局部放電特點

局部放電所產(chǎn)生電磁波的頻譜特性與放電源的幾何形狀及放電間隙的絕緣強度有關(guān)。SF6氣體或絕緣油所產(chǎn)生的脈沖電流波形，則具有納秒級的脈沖陡度，脈沖持續(xù)時間也介于1ns~100ns之間，因此可產(chǎn)生大量的頻率在300MHz以上的超高頻電磁波信號。

而UHF檢測技術(shù)，則是在300MHz~1500MHz寬頻帶內(nèi)接收局部放電所產(chǎn)生的超高頻(UHF)電磁脈沖信號。由于UHF信號傳播時衰減很快，故被測設(shè)備外部的UHF電磁干擾信號(如空氣中的電暈放電)不僅頻帶比設(shè)備內(nèi)部的局部放電信號窄，其強度也會隨頻率增加而迅速下降，到達被測設(shè)備附近或內(nèi)部的UHF分量相對較少，從而可避開絕大多數(shù)的空氣放電脈沖干擾。

3.UHF局部放電測試系統(tǒng)構(gòu)成

計算機與示波器GPIB接口相連，按照通信協(xié)議可以接收采集到的數(shù)據(jù)，進一步進行綜合分析和管理。軟件系統(tǒng)功能框圖如圖2所示。

整個系統(tǒng)功能上可分為兩部分：

(1)數(shù)據(jù)綜合分析功能：包括采集到數(shù)據(jù)預(yù)處理、放電位置確定、放電特征提取和放電結(jié)果分析等。

(2)數(shù)據(jù)管理功能：包括分析結(jié)果存儲、修改、查詢和刪除等，并可以將數(shù)據(jù)(包括圖像)以報表和Excel的形式輸出，輸出文件的路徑由用戶自己設(shè)置。

系統(tǒng)在中文Windows操作平臺下構(gòu)建，人機交互界面友好，主程序采用D e l p h i可視化編程， 后臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫選擇S Q LServer2000.

4.斷路器局部放電測試及分析管理

4.1 現(xiàn)場測試試驗

在現(xiàn)場進行了檢測，如圖2所示：

4.2 局部放電的特征

在測試過程中發(fā)現(xiàn)，所測信號圖譜基本一致，并具有以下特征：

由操作示波器初步確定有放電信號后，測試結(jié)束后由GPIB通信卡通信，主動傳到計算機中，計算機軟件進一步對數(shù)據(jù)處理和管理。[!--empirenews.page--]

4.3 放電類型分析

超高頻測試發(fā)現(xiàn)存在明顯放電信號，通過軟件處理發(fā)現(xiàn)，幅值最大2.27mV,折算成放電信號約為2308pC,放電明顯分布在1、3象限，3象限數(shù)據(jù)明顯較大，分析認為是尖端放電。如圖5和圖6所示。

超高頻測試多處發(fā)現(xiàn)144處也存在明顯放電信號，幅值最大0.7mV,折算成放電信號約為700pC,放電明顯分布在1、3象限，3象限數(shù)據(jù)明顯較大。經(jīng)軟件分析認為是尖端放電，如圖6所示。

測試員通過現(xiàn)場分析認為：GIS側(cè)靠近101Ⅱ母處存在明顯放電信號，分析為尖端放電，建議盡早處理。

4.4 分析結(jié)果及建議

在試驗電壓達到53kV時，局放現(xiàn)象重現(xiàn)，當試驗電壓達到64kV時，局放信號幅值大于200pC.當電壓達到48kV時，局放現(xiàn)象重現(xiàn)，當試驗電壓達到64kV時，局放信號幅值大于300pC,故建議對此部分的進行停電檢修。

4.5 數(shù)據(jù)管理的實現(xiàn)

利用SQL SERVER管理分析結(jié)果，在數(shù)據(jù)庫中管理高壓斷路器的各種信息數(shù)據(jù)庫，除基本操作外還增加數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計功能，以報表和Excel表格方式輸出功能。

(1)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的核心，數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)表組成，主要數(shù)據(jù)表如下：

1)斷路器基本信息數(shù)據(jù)表

記錄高壓斷路器的基本信息，表的結(jié)構(gòu)和主要字段為：斷路器編號、類型、制造廠、型號、電壓等級、出廠時間和投運時間。在軟件開發(fā)的時候統(tǒng)一了字段類型，如規(guī)定斷路器編號格式為“FH-0001”,各種時間格式都設(shè)置為“年-月-日”的標準格式，比如“2010-02-03”,這樣既減少了操作人員的工作量又統(tǒng)一了格式，方便數(shù)據(jù)對比。

2)斷路器信息數(shù)據(jù)表

每次對運行的斷路器進行監(jiān)測后，都要將大量的信息錄入到該數(shù)據(jù)表中，將“斷路器編號”設(shè)置為主鍵，數(shù)據(jù)字段包括原始數(shù)據(jù)分析結(jié)果、主要頻譜含量、放電類型、處理建議。此外數(shù)據(jù)表字段加入測試日期、測試人員、天氣情況。由主鍵建立其與“斷路器基本信息數(shù)據(jù)表”的聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)表的聯(lián)合管理。

(2)數(shù)據(jù)庫操作

對數(shù)據(jù)庫的操作主要包括與數(shù)據(jù)庫的連接、信息的錄入、修改、查詢等操作，Delphi采用ADO方式操作數(shù)據(jù)庫，主要涉及到數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)感知控件3大類。

可直接調(diào)用ADOQuery或ADOTable組件相應(yīng)的“方法”,也可編寫ADOQuery組件的SQL查詢命令，本系統(tǒng)在歷史數(shù)據(jù)查詢界面設(shè)置了5個查詢選項：變電站名、斷路器類型、測試人員、測試時間段。在程序中執(zhí)行這些查詢條件的SQL查詢語句，然后將查綜合詢到的結(jié)果顯示到DBgrid數(shù)據(jù)組件中，最后得到數(shù)據(jù)的查詢結(jié)果。

(3)數(shù)據(jù)庫的安全性

數(shù)據(jù)導出功能可以對于管理系統(tǒng)的安全機制，系統(tǒng)設(shè)置了用戶管理權(quán)限模塊，系統(tǒng)使用的用戶權(quán)限分為：管理員、操作員和公共用戶。公共用戶權(quán)限最低，只有查看、打印輸出的權(quán)限;操作員進行斷路器數(shù)據(jù)的維護和試驗數(shù)據(jù)的錄入操作;管理員具有最高的權(quán)限，可以執(zhí)行所有操作。用戶表結(jié)構(gòu)為：用戶名、密碼、權(quán)限級別。所有模塊由后臺的數(shù)據(jù)庫有機的結(jié)合在一起，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理。

5.結(jié)論

超高頻局放測量技術(shù)彌補了目前GIS設(shè)備預(yù)防性試驗方法的不足，使得對斷路器的局部放電檢測更加的方便快捷。結(jié)合變電站實際情況和現(xiàn)有的測試設(shè)備，開發(fā)了一套斷路器局部放電數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)，并通過利用超高頻對SF6斷路器的現(xiàn)場帶電局部放電檢測，證明了整個測試系統(tǒng)滿足測試現(xiàn)場需求，大大提高了斷路器局部放電測試和數(shù)據(jù)管理的效率。