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GIS局部放电监测及诊断系统©DMSLtd-Page1©DMSLtd-Page2概要•DMS介绍•高压设备的在线监测•高频局放监测的原理•绝缘监测概念•UHF耦合器•PDM超高频局放监测系统局放案例©DMSLtd-Page3DMS介绍©DMSLtd-Page4DiagnosticMonitoringSystems(DMS)•DMS公司(DiagnosticMonitoringSystemsLtd,UK)是由Dr.ProfOwenFarish,DrBrianHamptonandMrJohnPearson于1993年创立，至今已有你17年的历史；•目前DMS公司是美国Qualitrol/Danaher旗下的全资子公司；•DMS公司的创始人是超高频局部放电监测技术的发明者，由于他们在高压设备在线诊断及监测方面的卓越贡献，2006年他们受到英国女王的接见和嘉奖；•DMS的总部和研发、生产中心在英国Glasgow；•DMS公司是第一家商业化采用UHF方法进行局部放电在线监测,是电力设备状态监测领域的先驱者；•DMS公司领到了高压设备状态监测的世界潮流。•与英国的知名学府的持续合作，确保了技术开发的连续性。©DMSLtd-Page5DiagnosticMonitoringSystems(DMS)•第一套UHF局部放电监测系统于1991年在英国电力公司投入商业运行到现在已经有20年时间；•与全球知名的GIS制造商均有长期合作的关系，如：–ABB,Areva,Siemens,西开,平开，沈开，平高东芝，韩国现代,三菱,日立,东芝，Ganz，•是全球高压设备局部放电在先监测即诊断技术推广使用的先驱者，具有遥遥领先的地位，超过180套投入商业运行的系统使得DMS公司在全球市场占有量达85%以上；©DMSLtd-Page6DMS公司的业务活动•DMS公司是全球唯一的可提供变电站、电厂高压设备在线监测总体解决方案的最有经验的公司；•在自行研发、生产的GIS局部放电在线监测、变压器局部放电在线监测、套管、绝缘子在线监测系统、发电机局部放电在线监测的平台上，还可以集成高压电缆局部放电在线监测、常规变电站高压设备综合局部放电在线监测和定位、发电机振动在线监测等，形成变电站高压设备在线监测的总体解决方案；•DMS公司还拥有丰富的GIS局部放电、SF6气体、断路器、弧光等综合监测系统地解决方案案例。•DMS公司的资深专家团队是一支可以向客户提供局部放电监测诊断专家级服务的最具有实力的团队，曾为国内外的客户提供了大量的专家级诊断服务。©DMSLtd-Page7DMS服务•为客户设计和发展特别的服务•状态监测–基于超高频的局放监测系统–其他状态监测系统（非局放）•安装和运行PDM•售后服务和技术支持–专家分析局部放电并解决故障–运行状况回访–GIS设备调试期间的局放监测©DMSLtd-Page8高压设备的在线监测©DMSLtd-Page9局部放电事故现场©DMSLtd-Page10•通过对设备运行状态的连续检测，可以对设备在运行中所产生的问题实现早期预警，延长设备的服务年限。•在条件成熟时，改变现行的定期检修和维护到状态检修，以节省大量的维护、检修费用。•由于GIS较大比例的故障率来自于维护和检修工作，减少不必要的定期维护和检修,可以大大降低设备故障率。•由于得到了故障的早期预警，避免了设备故障的扩大和由与GIS击穿事故造成电力系统的事故跳闸的重大损失。•通过局放在线监测及诊断系统，运行维护人员可以随时掌握设备的运行状态，不必每时每刻都在担心会出现不可预见的事故。为什么要安装局放在线监测及诊断系统©DMSLtd-Page11•PDM系统应当安装关键的输电网络中，如电站和主要商业和工业负荷。•当设备处于恶劣的运行状态可能有危险发生时，例如周期性过负载。•当GIS设备到了老化期，需要延长使用寿命。•当怀疑设备存在运行缺陷(系统性故障)，需要监测的。什么时候需要安装PDM系统?©DMSLtd-Page12GIS故障绝缘缺陷57.3%机械故障18.1%漏气12.4%其他12.3%主要故障原因主要故障发生率:1.8CB/100CB-每年主要故障原因:绝缘性故障57.3%©DMSLtd-Page13故障率1.8/100CB每年服务年数GIS主要故障GIS主要故障率上升（运行25年之后)©DMSLtd-Page14246701732271171742151661721892271211963421531943861392074771181903981072618221570200400600800100012001400事故数量0~37~913~1519~2125~服务年限其他维护产生的缺陷设备检修GIS故障数量与服务年限的统计图©DMSLtd-Page15PDM在变电站安装的位置©DMSLtd-Page16超高频局部放电的原理©DMSLtd-Page171-导体上的毛刺放电(固定粒子放电)2-管壁上的毛刺放电(固定粒子放电)3-部件松动放电(连接不见接触不良)4-自由粒子引起的放电5-绝缘子表面污秽产生的放电6-绝缘子内部空穴及绝缘件与内嵌件的气泡产生的放电GIS中局部放电的起因超高频局部放电的原理©DMSLtd-Page18超高频局放原理•超高频局放监测要求局部放电发生在一个封闭的金属室里。•局部放电脉冲在金属室里激发多重宽带共振•PDM系统采集这些共振超高频信号并作出分析。©DMSLtd-Page19超高频耦合器输出波形waveform100ns封闭金属罐,1m3空气(自由空间)圆柱套管的轮廓(r=5.5)超高频设备导体E+E-PD脉冲0.5ns超高频局部监测原理©DMSLtd-Page20局部放电监测的原理•超高频方法可以固有地屏蔽外部“空气电晕”噪声，因为它是以较低的频率发生。•这是因为在SF6或油“快速”PD脉冲产生比平常“空气电晕”频率更高的强信号。©DMSLtd-Page21UHF带宽300-3000MHz局部脉冲宽度和频谱0123456789100.510时间(ns)局放电流(A)T=0.2ns,q=540pCT=2.0ns,q=540pC0.0010.010.11101061071081091010频率(Hz)幅度谱(normalized)变压器油里的局放脉冲空气里局放脉冲在超高频里的局放脉冲被强烈削弱超高频局部放电原理©DMSLtd-Page22超高频局放监测系统数字化硬件数据数据数据-过滤-放大-采集UHF传感器同轴电缆高压设备工谱相位同步软件界面internet,LAN时钟GPS同步©DMSLtd-Page23绝缘监测概念©DMSLtd-Page24局放监测的第一个目的局放监测系统应能连续的监测设备并能实时地检测到设备绝缘状态的任何变化因此，它应能长期的检测到局放信号特性开始产生变化的情况，并发出报警信号。局放信号参数特性为：脉冲幅度和脉冲的活跃程度©DMSLtd-Page25局放监测的第二个目的局放监测系统应能有效的采集和显示数据，将噪音/干扰丛局放信号中准确的分离出来。局放监测系统应能自动地提供故障类型的信息。局放监视系统应能够进一步的分析或连接其它的试验设备(如TOF测量)©DMSLtd-Page26信号的分步处理局放监测系统的任务:•监测局放的幅度和活跃程度•滤除噪音/干扰•发出报警信号•提供进一步的局放详细信息操作人员的任务•进一步对监测结果进行研究•决定设备报废/维修©DMSLtd-Page27超高频耦合器©DMSLtd-Page28窗式耦合器卡式耦合器内置式耦合器GIS超高频耦合器类型超高频耦合器©DMSLtd-Page29内置式耦合器内置式超高频耦合器©DMSLtd-Page30卡式耦合器，安装在没有金属屏蔽的绝缘子。外置式超高频耦合器©DMSLtd-Page31ABBELK-3卡式耦合器间隔绝缘子的金属环金属环进入内部的绝缘口©DMSLtd-Page32耦合器灵敏度定义耦合器灵敏度=V0(v)/E(v.mm-1)=有效高度He(mm)©DMSLtd-Page33耦合器–测量Vc(t)–应用FFT得到Vc(f)–除以E(f)得到He(f)探测器–测量Vp(t)–应用FFT得到Vp(f)–应用探测校准k(f)得到E(f)输入脉冲探测器(耦合器)输出GTEMcellHeEfffVVpt©DMSLtd-Page34耦合器校正台数字化仪PC定时信号注入信号测试耦合器3米长GTEM室©DMSLtd-Page35©DMSLtd-Page35©DMSLtd-Page36校准耦合器在一个给定的频率范围内测量它的灵敏度灵敏度=输出(v)/UHF场(v/mm)=有效高度He(mm)NGC要求:频率范围500-1500MHz平均高度He6.0mm©DMSLtd-Page37超高频耦合器校准©DMSLtd-Page38内置耦合器灵敏度图©DMSLtd-Page39窗式耦合器灵敏度图©DMSLtd-Page40外置耦合器灵敏度图©DMSLtd-Page41GIS设备的PDM局放在线监测系统©DMSLtd-Page42PDM耦合器典型布局©DMSLtd-Page43PDM局放在线监测系统传感器PDMEquipmentCabinetOCU©DMSLtd-Page44©DMSLtd-Page44aTDGroupCompanyOCU的安装现场©DMSLtd-Page45双柜PDM局放在线监测系统机柜移动式单柜©DMSLtd-Page46Typicalsiteschematic(courtesyofNGC)PDM局放在线监测系统系统图©DMSLtd-Page47深圳大运项目系统图©DMSLtd-Page48深圳大运项目系统图©DMSLtd-Page49局部放电在线监测软件SmartSUB©DMSLtd-Page50绝缘体表面的缺陷PDM局放监测系统数据显示©DMSLtd-Page51•自由金属粒子PDM局放在线监测系统数据显示©DMSLtd-Page52浮动电位PDM局放在线监测系统数据显示©DMSLtd-Page53灯光手机典型外部噪声源雷达PDM局放在线监测系统数据显示©DMSLtd-Page54•局放类型非常复杂,尤其是存在噪声时。•需要专业的技能正确区分局部放电的类型。•许多设备用户不是局部放电专家，所以分析数据时需要帮助。•PDM提供给用户一个专业的软件，它可以成功地对PD信号进行分类。•这个系统是DMS的核心产品之一，它优越于所有的竞争对手。PDM局放在线监测系统专家系统类型诊断©DMSLtd-Page55•DMS专家系统使用各种经验验证过的软件技术来对PD进行分类。•先进的ANN运算法则，对PD进行类型鉴定。•运算法则移除来自移动手机，开关，光等的干扰。•ANN具有一个19年现场和实验数据的数据库。PDM局放在线监测系统专家系统类型诊断©DMSLtd-Page56局放信号噪声粒子电晕放电气室放电浮动电位空隙无定义移动电话雷达噪声马达噪声无定义/缺省数据无定义光step1step2二维和三维放电数据PDM系统仿真神经网络©DMSLtd-Page57带有类型判断的事件窗口©DMSLtd-Page58局部放电类型的自动诊断©DMSLtd-Page59DMS专家系统的主要信号分类算法人造神经网络遗传学算法库模糊逻辑学数据规范系统©DMSLtd-Page60仅使用一个分类算法的问题根据分类器的固有特性，每一个分类器具有不同的优点和缺点。就好比每一个医学专家具有不同的强项和盲区一样。很难找到一个分类器在所有的情况下都可以提供最佳的结果。解决方案是一智能化的方法对每一个分类器的结果进行综合，得出综合结论。就好比医学专家组对疑难病症会诊的综合结果一样。这个结果的准确度，将远高于一个专家诊断的结果的准确度。理论上说，每一个分类器都会出现一些小比例的错误。多个小比例相乘，则错误的概率将会降到非常低的比例。（如4个3%连续相乘，其比例仅为一亿分之八十一）.综合每个分类器的优点，形成综合的分类结论，将远优于每个分类器的结论的准确度。