1 系統概述

局部放電是電力設備絕緣劣化的征兆和表現形式，又是絕緣進一步劣化的原因。由于絕緣擊穿的后果經常比較嚴重，因而對電力設備進行局部放電檢測顯的尤為重要。目前，對變電設備進行局部放電檢測的方法很多：超高頻檢測法（UHF）、高頻檢測法（HF）、超聲波檢測法（AE）、暫態(tài)地電壓檢測法（TEV）等。由于變電設備的種類繁多，且不同設備的應用也不盡相同。

針對國家電網《電力設備帶電檢測技術規(guī)范》相關帶電檢測要求，HYG2930電力設備帶電巡檢儀，采用UHF、HF、AE、TEV等多種聯合的檢測方法測量局部放電，可以滿足不同情況下，不同電力設備局部放電監(jiān)測的需要，具有靈敏度高、定位度高、適應性能強的特點，產品綜合技術性能達到了*水平。

2 遵循標準

電力設備帶電檢測技術規(guī)范（試行）；

GB/T 16927.1 高電壓試驗技術 *部分：一般定義和試驗要求；

GB/T 16927.2 高電壓試驗技術 第二部分：測量系統；

GB/T 7354 局部放電測量；

GB/T 17626 電磁兼容 試驗和測量技術；

GB/T 15464 儀器儀表包裝通用條件；

GB/T 6587 電子測量儀器通用規(guī)范； 

GB 6587.1電子測量儀器環(huán)境試驗總綱；

DL 417電力設備局部放電試驗現場測量導則；

DL/T 474 現場絕緣試驗實施導則；

DL/T 596 電力設備預防性試驗規(guī)程；

DL/T 356局部放電測量儀校準規(guī)范；

3 測量原理

HYG2930電力設備帶電巡檢儀可滿足不同電力設備局部放電檢測的需要，針對不同的電力設備采用不同的檢測技術，如GIS設備可采用超高頻、超聲波等檢測方法；開關柜可采用暫態(tài)地電壓、超聲波等檢測技術；互感器、變壓器可采用高頻、超高頻、超聲波等檢測技術。

3.1超高頻檢測原理

局部放電是電氣絕緣中局部區(qū)域的電擊穿，不同類型局部放電具有不同的電擊穿過程，產生不同頻率和幅值的電磁波信號，頻率范圍300MHz～3GHz。超高頻局部放電檢測法基本原理是：通過UHF（天線）傳感器檢測GIS等變電設備局部放電時產生的超高頻電磁波信號，從而獲得局部放電的相關信息，進行GIS等變電設備局部放電的檢測和定位。檢測原理圖如下：

 局部放電電流脈沖波形            超高頻局放檢測原理圖

3.2超聲波檢測原理

變電設備在高壓下出現局部放電時，伴隨產生超聲波等物理現象。隨著放電的發(fā)生，產生的超聲波信號很快向四周介質傳播，超聲波信號通過超聲波傳感器中的壓電晶片將轉換為電信號，對相應電信號進行采集分析，確定設備內的局部放電情況。超聲波傳感器測量原理如下圖所示：

超聲波檢測原理圖

3.3開關柜局放暫態(tài)地電壓檢測法

當開關設備內部發(fā)生局部放電時，將產生電磁波，這些電磁波只能通過開關柜金屬外殼間的通道傳播出去，這些通道可能是金屬外殼間的間隔、襯墊或其它絕緣部件，當電磁波傳出金屬箱體時，同時在開關柜的金屬箱體上產生一個暫態(tài)地電壓（TEV），可以通過放置在金屬外殼上的傳感器進行測量。

開關柜局部放電TEV檢測法原理圖

3.4開關柜局放超聲波檢測法

當電力設備內部發(fā)生局部放電時，將產生超聲波信號，這些超聲波信號通過柜體內外的空氣介質進行傳播，基于聲發(fā)射原理（AE），通過非接觸式超聲傳感器靠近柜體縫隙或內部收集設備局部放電時發(fā)出的超聲波信號，檢測超聲波信號的幅度、相位、頻率、噪聲等，以及與運行（施加）電壓之間關系，可以有效反映開關柜等電力設備絕緣缺陷程度與故障位置。

 開關柜局部放電超聲波檢測法原理圖

3.5高頻檢測法

當電力設備，如GIS、變壓器、互感器等設備發(fā)生局部放電時，高頻電流被局部放電激勵，而電流流入地線，通過測量接地電流值，評判電力設備的安全狀況，此法實施方便。但由于需要研發(fā)一種精度高、準確性好、性能穩(wěn)定、抗干擾的高頻傳感器，目前此方面的研究較少。

高頻局放檢測原理圖

4 硬件系統

4.1 硬件組成

HYG2930電力設備帶電巡檢系統除卻主機外，可根據需要配置多種傳感器檢測單元以滿足需要，主要由超聲波檢測單元、超高頻檢測單元、噪聲檢測單元、高頻檢測單元、暫態(tài)地電壓檢測單元等，以及其他配件如超聲波前置放大器、絕緣測試桿、超高頻傳感器屏蔽軟底座等組件組成。

4.2 系統框圖

 系統框圖

4.3 超高頻檢測單元

4.3.1 部件組成

超高頻檢測單元的主體是超高頻傳感器，采集超高頻信號的主要部件，主要由天線、巴侖、前置處理電路等部分組成。

超高頻檢測單元構成圖

4.3.2 天線

超高頻傳感器一般有螺旋、平板或對數等不同特性的天線作為感應部件。傳感器的靈敏度，主要取決于天線接收目標信號的增益，而感應頻譜越廣的天線及后續(xù)處理電路，其增益就越差。雖然平板方式與螺旋等方式的天線廣譜性很好，但其增益卻不高，這里存在廣譜性與增益特性*平衡的控制問題。

本儀器采用針對局放信號特點專業(yè)研發(fā)的對數天線及相關前置處理電路，它具備梳狀響應能力，能實現廣譜性和高增益之間*平衡，從而實現傳感器高靈敏度。

4.3.3 巴侖

巴侖也叫平衡不平衡轉換器。由于在高頻無線電信號接收中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)射機的阻抗不匹配，高頻能量就會產生反射折回，并與前進的部分干擾匯合發(fā)生駐波，應用巴侖則可起到阻抗匹配作用，可有效減少信號衰減。

1.1.1 前置電路

超高頻信號極易衰減，在zui近的距離對天線經巴侖取得高頻信號進行放大、調制等電路處理，是避免高頻信號傳輸損失的理想方法，為此本傳感器內部直接集成了相關處理電路。

1.1.2 屏蔽底座

變電現場有大量高強度電磁信號，尤其是手機的2G信號工作頻段900M左右，是超高頻檢測的核心頻段，而其強度可達到局放超高頻信號的10倍以上，因此，屏蔽措施是超高頻檢測的抗干擾手段。本所針對GIS等變電設備研發(fā)的屏蔽軟底座，可非常有效地隔離外界的超高頻信號，并且非常方便實施。

1.1.3 主要參數

超高頻傳感器工作頻帶：300/500～1500MHz；

噪聲傳感器工作頻帶：20～3000MHz；

靈敏度：-80dBm；

動態(tài)范圍：大于等于60dB；

1.1 超聲波檢測單元

超聲波傳感器是采集超聲波信號的主要部件，傳感器可采用接觸式或者非接觸式的方式，對電力設備進行局部放電測量。由于超聲波信號在傳輸過程中易衰減，一般配置前置放大器。

超聲波檢測單元構成圖

主要參數：

超聲波傳感器工作頻帶：20～200KHz；

動態(tài)范圍：> 80 dB；

1 系統配置清單