一、開關(guān)柜局放監(jiān)測原理及系統(tǒng)簡介

1.1、系統(tǒng)概述

高壓開關(guān)柜是使用極廣且數(shù)量最多的開關(guān)設(shè)備。由于在設(shè)計、制造、安裝和運行維護等方面存在著不同程度的問題，因而事故率比較高，在諸多性質(zhì)的開關(guān)柜事故中，絕緣事故多發(fā)生于10千伏及以上電壓等級，造成的后果也很嚴重。特別是小車式開關(guān)柜，絕緣事故率更高，而且往往一臺出現(xiàn)事故，殃及鄰柜的現(xiàn)象更為突出。因此，迫切需要對開關(guān)柜實行狀態(tài)檢修，對設(shè)備運行狀況進行實時在線監(jiān)測，根據(jù)設(shè)備的運行狀態(tài)和絕緣的劣化程度，確定檢修時間和措施，減少停電時間和事故的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)運行的安全可靠性及自動化程度。

高壓開關(guān)柜的絕緣故障主要表現(xiàn)為外絕緣對地閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對地閃絡(luò)擊穿，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，雷電過電壓閃絡(luò)擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡(luò)、污閃、擊閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡(luò)，CT閃絡(luò)、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等，各類絕緣缺陷發(fā)展到最終擊穿，釀成事故之前，往往先經(jīng)過局部放電階段，局部放電的強弱能夠及時反映絕緣狀態(tài)，因此通過在線監(jiān)測局部放電來判斷絕緣狀態(tài)是實現(xiàn)開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測和診斷的有效手段。

1.2、監(jiān)測原理：

 1.2.1開關(guān)柜局放的產(chǎn)生：

局部放電，是絕緣介質(zhì)中的一種電氣放電，這種放電僅限制在被測介質(zhì)中一部分且只使導(dǎo)體間的絕緣局部橋接，這種放電可能發(fā)生或可能不發(fā)生于導(dǎo)體的鄰近。電力設(shè)備絕緣中的某些薄弱部位在強電場的作用下發(fā)生局部放電是高壓絕緣中普遍存在的問題。雖然局部放電一般不會引起絕緣的穿透性擊穿， 但可以導(dǎo)致電介質(zhì)（ 特別是有機電介質(zhì)） 的局部損壞。若局部放電長期存在， 在一定條件下會導(dǎo)致絕緣劣化甚至擊穿。對電力設(shè)備進行局部放電試驗， 不但能夠了解設(shè)備的絕緣狀況，還能及時發(fā)現(xiàn)許多有關(guān)制造與安裝方面的問題，確定絕緣故障的原因及其嚴重程度。因此， 對電力設(shè)備進行局部放電測試是電力設(shè)備制造和運行中的一項重要預(yù)防性試驗。

基于對發(fā)生局部放電時產(chǎn)生的各種電、光、聲、熱等現(xiàn)象的研究，各種局部放電檢測技術(shù)應(yīng)運而生。局部放電檢測技術(shù)中也相應(yīng)出現(xiàn)了電檢測法和光測法、聲測法、紅外熱測法等非電量檢測方法。近年來， 隨著局部放電檢測技術(shù)的提高和進步，采用聲電聯(lián)合監(jiān)測是目前采用較廣泛的方法。事實證明，該方法能夠有效檢測表面放電、沿面爬電、尖端放電、內(nèi)部放電、電暈放電等多種類型放電。

局放放電的放電 原因入下圖所示：

1.2.2、開關(guān)柜局放的主要類型合特征

開關(guān)柜局放的放電類型，從位置上分為：表面放電和內(nèi)部放電；從特征上分持續(xù)放電和間歇放電；
開關(guān)柜局部放電的表現(xiàn)形式包括，電磁波：HF～VHF～UHF～SHF；聲音噪聲： 可聞噪聲和超聲波；氣體生成物：氮化物、碳化物和氟化物；光：紅外、紫外； 電流行波：高頻脈沖電流。

從頻域上看，開關(guān)柜局放涵蓋從低頻到極高頻的各個頻段。

1.3系統(tǒng)簡介：

局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)適用于10kV 及以上電壓等級的電纜以及開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測。能實時監(jiān)測放電量，放電相位，放電次數(shù)等基本局部放電參數(shù)；計算出各個接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測量50個工頻周期）后，從數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)進行譜圖分析和數(shù)據(jù)報表以確定放電點相對位置，必要時給出報警。并可按照客戶要求，提供有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計量。能存儲測試譜圖、放電趨勢，從而及時發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評估其絕緣水平及老化程度提供判據(jù)，為電纜的檢修工作提供依據(jù)。

開關(guān)柜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)圖

1.3.1系統(tǒng)組成

1.3.1.1現(xiàn)場設(shè)備層

由UHF傳感器、TEV傳感器、超聲傳感器三合一監(jiān)測終端和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器構(gòu)成。UHF傳感器用來接收局放產(chǎn)生的特高頻電磁波信號；TEV傳感器用于接收局部放電在開關(guān)柜柜壁產(chǎn)生的暫態(tài)對地電壓信號；超聲傳感器用來接收局放產(chǎn)生的超聲信號。

1.3.1.2.數(shù)據(jù)處理通訊層

監(jiān)測終端用于兩路傳感器信號的連續(xù)實時采集、數(shù)字化處理，現(xiàn)場報警等，并與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器通信，完成數(shù)據(jù)上傳；

1.3.1.3監(jiān)測應(yīng)用層

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器用于連續(xù)采集、存儲監(jiān)測終端所上傳的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)打包、加密，并與位于監(jiān)管中心的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通信，完成數(shù)據(jù)上傳。

二、系統(tǒng)硬件組成

2.1、局放在線監(jiān)測傳感器

2.1.1K01三合一局放傳感器

特高頻局放傳感器可監(jiān)測特高頻信號，適用于電力系統(tǒng)內(nèi)主、配網(wǎng)中的開關(guān)柜類設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測:采用了磁吸式安裝設(shè)計，直接吸附固定于開關(guān)柜柜壁表面。 

2.1.2GIS-K02三合一局放傳感器

三合一局放傳感器可監(jiān)測特高頻、超聲波及暫態(tài)地電壓信號，適用于電力系統(tǒng)內(nèi)主、配網(wǎng)中的開關(guān)柜類設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測:采用了磁吸式安裝設(shè)計，直接吸附固定于開關(guān)柜柜壁表面。

2.1.3K03無線三合一局放傳感器

無線三合一局放傳感器可監(jiān)測特高頻、超聲波及暫態(tài)地電壓信號，適用于電力系統(tǒng)內(nèi)主、配網(wǎng)中的開關(guān)柜類設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測:采用了磁吸式安裝設(shè)計，直接吸附固定于開關(guān)柜柜壁表面，支持無線發(fā)送，免停電安裝。

 2.1.4K04空間型局放傳感器

終端采用特高頻（UHF）監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)控配電房半徑10m內(nèi)空間電磁波輻射狀態(tài)，監(jiān)測配電房產(chǎn)生的特高頻信號，把采集到的信號傳到信號采集采集裝置。 

 2.1.5CW無線測溫傳器

無線溫度傳感器用于測量高壓帶電物體表面或接點處的溫度，如高壓開關(guān)柜內(nèi)的裸露觸點、母線連接處、戶外刀閘及變壓器等的運行溫度。無線溫度傳感器是由溫度傳感器、信號調(diào)制放大、邏輯控制電路、無線調(diào)制接口等組成（如下圖所示）。傳感器將采集到的溫度信號通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到采集裝置

2.2、局放采集主機

2.2.1ZKI局放采集裝置

2.2.2ZKII觸摸屏局放監(jiān)測主機

 觸摸屏局放監(jiān)測主機用于接收局放采集裝置數(shù)據(jù)，展示所有局放及溫度傳感器實時數(shù)據(jù)，局放圖譜及設(shè)備狀態(tài)信息，具備告警及事件記錄功能，具有多種通訊接口可與第三方平臺進行數(shù)據(jù)對接