CIS局放超高频在线监测系统研制肖云

肖云

（广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州516000）

摘要：在线监测系统的研制应用了超高频式微带贴片天线传感器，并和超高频滤波放大器进行组合，具有局部放电信号的收集、分析、调整和传送功能。并应用图形化的语言，利用虚拟仪器技术实现了功能的多样化。内容包括产生在气体绝缘类的组合电器设备中的全部功能，可以实现信号的检测和局部放电信号的定期循环测量。通过对信号进行处理后实施数据分析，可以识别出缺陷类型，查询监测数据和初步评估绝缘状况等作用。

关键词：虚拟仪器；气体绝缘组合电器；局部放电；在线监测；超高频

在电力系统中，GIS设备被广泛应用在多个方面，GIS设备可以保证电力系统的稳定工作，可以起到决定性的作用。要提高电力系统的可靠性和自动化程度，应用GIS局部放电技术实施在线监测是当前技术研究领域内的重点项目。应用GIS在线监测系统可以实现GIS绝缘子处泄漏情况，并对局部放电信号进行监测，可以提前发现设备绝缘性能降低，并且在击穿或闪络的情况下可以发生报警信息。虚拟仪器技术的建立是以信息系统为开发平台，通过相关硬件的增加和软件的开发完成的，虚拟仪器的作用是实现软件化的仪器，和原有的测试仪器相比，虚拟仪器系统的开放程度更高，具有很好的实用性，并且使用成本低。非常适合开发要求针对性和特殊要求的电气绝缘性能在线监测。这项技术的应用领域非常广泛。在电力系统和航空领域，以及汽车和医药等领域内具有很高的使用价值。

在线监测系统的硬件组成通过超高频天线作为传感器，使用超高频滤波放大器提取检测到的放电信号，经过载有多路信号的传输电缆完成数据传输，到达高速数据采集卡，完成和计算机的数据交换。软件系统采用模块化设计，主要功能有监测、数据处理、信号识别存储，并可以实现数据的查询和分析。在线监测系统具有测量范围大，频率低，数据量大等特点。

1．系统介绍

在线监测系统的原理是依靠虚拟仪器技术，完成GIS局部放电检测，主要控制模块有带有微天线的超高频传感器、超高频数据单元、信号解析单元、数据收集模块、信息传送模块、数字I/O接口模块以及总线式的PXI机箱等组成，系统可以有两种检测方式，分别是自动循环检测和手动监测。当GIS设备的盘式绝缘子发生泄漏时，系统可以通过超高频局部放电信号进行检测，以采集到的信号进行分析后，可以评价出GIS设备的绝缘效果。系统会自动生成数据报表。用户可以进行查询。

2．硬件的工作原理

基于GIS局部放电原理的在线监测系统的可靠性很好，主要是硬件的功能强大，硬件的组成有：超高频微带贴可以用来接收来自于局部放电产生的信号，片状式天线传感器可以发射信号；可以进行多路选择的通讯和控制模块可以完成数据线路的选择和进行滤波的放大；数据采集单元可以实现局部放电信号的采集。

2.1天线式的传感器

为了在线监测系统的数据采集效果，使用了超高频微带贴片式的天线类传感器，它的模拟频率范围为300—400MHz，在中心处的频率可以达到390MHz。通常情况下会安装在GIS罐体处，具体部位是产生段间间隔的盘式类的绝缘子上，在这个部位可以准确地检测到从盘式类绝缘子处产出的信号。这些信号是泄漏出来的，性质是超高频局部放电电磁波信号。

2.2信号调理模块

信号调理模块使用了多通道式的选择开关来完成多路选择，模拟信号需要经过放大，超高频滤波放大器具有这种功能，数据会经过高频传输电缆传送到数据采集卡，采集卡实现了数据收集。这个模块安装在使用现场。其中多路选择开关的形式为单刀样的八控开关，输入的数据信号频率范围是400—600MHz，滤波放大器的模拟频繁是200—400MHz，增益值是23dB，要保证输入的阻抗和微带贴片天线传感器能融合，互相兼容。

2.3数据采集模块

数据采集模块的采用了先进的高速卡。采样速度可以达到5GS/s，模拟频率后的带宽值为500MHz。由于是双通道类的高速采集卡，单项通道存储长度最大可以达到8M，计算机机箱采用了常见的PXI式总线机箱。

2.4抗干扰方式

电力系统会很容易受到电磁的干扰，在这种情况下，设计了用于抗干扰的专用的屏蔽系统，屏蔽系统包括很多方式，可以对前端调理单元产生的信号进行屏蔽，还可以屏蔽传输电缆和接头端口的产生的干扰。在技术的选择上采用了模拟信号隔离式的放大器和数字滤波技术来解决电力设备在使用中电磁环境受到的干扰问题。

3．系统软件设计

3.1系统开发使用的平台

基于虚拟仪器的GIS局部放电可实现在线监测的功能软件是依托LabVIEW图形化语言，使用这种语言进行开发，可以实现数据的实时采集，数据的存储以及对数据的分析，完成GIS运行状态的检测，这种检测具有诊断功能，可以在必要的时候发出报警信号。利用ODBC技术可以实现LabVIEW和SQLServer2000之间的数据通信，大量局部放电数据可以进行有效的功能化管理。

3.2软件作用

3.2.1进行参数设置

在实施检测前，需要完成参数的设置，设置的内容有采样参数、检测方法的设置、阈值大小的设置以及滤波形式的设置等。

3.2.2实现监测功能

运行模式可以分为自动与手动两种：在自动循环模式下，系统会自动完成所有设定好设备的多次监测，包括实时运行状态的监测，系统会显示出监测内容、对数据进行存储，当意外发生时会报警，其中时间的间隔长短可以进行任意的设置，参数的设置很方便；在手动模式中，可以实现对某一特定设备的集中监测，当设备出现报警时，需要重点检测的设备可以连续进行监测。

3.2.3分析数据和预警故障功能

系统在完成数据收集后，可以对局部放大信号的波形进行滤波处理，分析处理后的结果会显示在系统的操作界面中。在相关参数的设置过程中，可以根据实际情况设置阈值的大小，在进行监测时，当设备有异常出现时，系统会自动发出报警信号。

5．结论

系统稳定可靠，检测结果的真实性高，并且灵敏性好，可以实现全天候自动监测。对局部放电信号的变化响应快。系统监测易于操作，软件界面友好，可以实现数据的查询和分析，具有报警和故障分析功能，具有很好的推广应用价值。

参考文献：

[1]黄书英，李志.GIS局部放电超高频电磁波的传播特性[J].高电压技术，2016，32（10）：32-35.

[2]唐明炬，刘立军.GIS局部放电外置超高频检测系统[J].高压电器，2015，41（1）：6-9.