電力建設(shè)新產(chǎn)品“TEV局部放電監(jiān)測儀”專業(yè)產(chǎn)品值得您信賴

　　

在廣東陽江，三山島工程陸上關(guān)鍵線路江門段施工現(xiàn)場，工程車輛往來穿梭，巨型吊臂如鋼鐵巨擘起起落落，施工正緊鑼密鼓地推進。

這一工程是全球的第1個±500千伏海上風電海陸一體、超遠距離的柔性直流輸電工程，它將實行一種新型的海上風電輸電方案，經(jīng)濟高效地破解千萬千瓦級海上風電開發(fā)送出瓶頸。

同樣是遠距離海上風電輸送，三山島工程的新型輸電方案主要“新"在哪?“我們在國內(nèi)第1次提出的‘超大規(guī)模海陸一體柔性直流協(xié)同輸電技術(shù)’。"南網(wǎng)科研院直流輸電與電力電子技術(shù)研究所一級項目經(jīng)理鄒常躍說。

當前，我國現(xiàn)有大規(guī)模海上風電開發(fā)普遍采用“海上換流站+直流海纜+陸上換流站+交流架空線"的模式,將風電輸送至陸上負荷中心。海上風電送出工程各投資主體各自開展前期工作，容量相似、布局接近的海上風電廠項目采用多種輸電方式、多電壓等級送出。

專業(yè)人士坦言，在近海、小規(guī)模海上風電時期，這種模式是第1選。但是，隨著海上風電送出規(guī)模持續(xù)增長，各種潛在問題便與日俱增。

“陸上換流站重復建設(shè)、交流輸電走廊占用土地資源大、負荷中心短路電流超標等問題日益突出，千萬千瓦級海上風電基地的規(guī)?；_發(fā)需求難以得到滿足。"

于是，自18年開始，南網(wǎng)科研院持續(xù)開展技術(shù)攻關(guān)，研制了國內(nèi)第1套緊湊型柔性直流換流閥子模塊和閥塔物理樣機，開創(chuàng)性提出66千伏無升壓站的千兆瓦級風機直接匯集組網(wǎng)方案，并提出“超大規(guī)模海陸一體柔性直流協(xié)同輸電技術(shù)"。

“該技術(shù)實現(xiàn)了海上與陸上輸電環(huán)節(jié)的全柔直化，大規(guī)模風電通過‘海上換流站+直流海纜+陸上直流架空線’直達負荷中心。"鄒常躍向記者解釋。區(qū)別于我國現(xiàn)有大規(guī)模海上風電開發(fā)普遍采用的方案，三山島工程不需要在登陸點建設(shè)大量換流站，也不需要在輸電通道上新建大量交流架空線，而是通過陸上直流架空線將海上風電輸送至負荷中心。“這就大大緩解了廣東沿海城市海岸線土地資源和輸電通道的緊張。"廣東電網(wǎng)電網(wǎng)規(guī)劃研究中心(廣東省電力規(guī)劃中心)副主任李峰說。

三山島工程的風電匯集規(guī)模相比世界很高水平將再提升200%，國土空間資源利用率提升100%，輸電成本降低15%，破解了城市中心輸電走廊無法支撐沿海千萬千瓦級海上風電開發(fā)的瓶頸，同時提升了受端電網(wǎng)無功支撐能力、緩解了短路電流超標問題。

“多個2000兆瓦海上風電場經(jīng)直流海纜登陸匯集后，通過直流架空線直送粵港澳大灣區(qū)負荷中心，輸電系統(tǒng)成本可以節(jié)省約50億元。"鄒常躍給記者算了筆賬。

“陽江三山島海上風電直流輸電工程的建設(shè)，標志著我國海上風電輸電技術(shù)邁入全新階段。"

一、產(chǎn)品概述（LYPCD-3500電力建設(shè)新產(chǎn)品“TEV局部放電監(jiān)測儀"專業(yè)產(chǎn)品值得您信賴）

開關(guān)柜的故障類型一般可分為拒動/誤動故障、絕緣故障、開斷與關(guān)合故障、載流故障、外力及其他故障。中國電力科學院對1989～1997年和2004年40.5KV以下開關(guān)設(shè)備的故障進行了統(tǒng)計，其中絕緣與載流性故障占30%～53%。而廣東電網(wǎng)公司對1992～2002年開關(guān)設(shè)備故障類型的統(tǒng)計結(jié)果顯示，絕緣與載流性故障的比例甚至高達66%  .以上兩種故障均與放電現(xiàn)象有關(guān)。近年來，英國電力企業(yè)對國內(nèi)使用中壓真空開關(guān)進行故障統(tǒng)計：其中誤操作和機械性兩類故障占30%～38% ；放電互感器和電纜箱類故障占26%～44% 。這些故障都會伴隨著局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。采用傳統(tǒng)方法檢測需浪費大量的財力，造成巨大的損失。

采用暫態(tài)對地電壓(TEV)測量和超聲波(US)測量兩種新興技術(shù)對開關(guān)柜進行故障檢測。 設(shè)備采用便攜式，操作簡單，TEV傳感器貼在箱壁，US傳感器沿著開關(guān)柜上的縫隙掃描檢測，對高壓開關(guān)及開關(guān)柜無任何損害，所有的檢測對高壓開關(guān)及開關(guān)柜設(shè)備的運行不產(chǎn)生任何影響。該產(chǎn)品可以對測量進行信號多周期觀察，對放電進行頻率識別，并通過多種模式進行分析，能夠清楚地判斷出開關(guān)柜是否出現(xiàn)故障。

二、引用標準（LYPCD-3500電力建設(shè)新產(chǎn)品“TEV局部放電監(jiān)測儀"專業(yè)產(chǎn)品值得您信賴）

局部放電測量GB/T 7354

電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場測量導則 DL/T 417

高電壓試驗技術(shù) 第1部分：一般試驗要求 GB/T 16927.1

高電壓試驗技術(shù) 第2部分：測量系統(tǒng) GB/T 16927.2

高電壓試驗技術(shù) 第3 部分: 現(xiàn)場試驗的定義及要求 GB/T 16927.3

三、產(chǎn)品簡介（LYPCD-3500電力建設(shè)新產(chǎn)品“TEV局部放電監(jiān)測儀"專業(yè)產(chǎn)品值得您信賴）

本產(chǎn)品主要由以下幾部分組成：

LYPCD-3500巡檢儀一臺。

主機充電器一套

LYTEV-II傳感器1個。

LYCS-Ⅳ非接觸式超聲傳感器1個

BNC-SMA 50Ω同軸電纜2條。

LYTX-03無線同步發(fā)射器及電源線一套。

后臺報告生成軟件光盤1個

                                               圖 3?1系統(tǒng)組成

四、暫態(tài)地電壓（TEV）測量原理

當配電設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)象時，帶電離子會快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如配電設(shè)備的柜體，并在非帶電體上產(chǎn)生電流行波，且以光速向各個方向快速傳播。受集膚效應的影響，電流行波往往僅集中在柜體的內(nèi)表面，而不會直接穿透金屬柜體。但是當電流行波遇到不連續(xù)的金屬斷開或絕緣連接處時，電流行波會有金屬柜體內(nèi)表面轉(zhuǎn)移到外表面，并以電磁波形式向自由空間傳播，且在金屬外表面產(chǎn)生暫態(tài)地電壓。而該電壓可用專用的TEV傳感器布置在開關(guān)柜外面進行測量。TEV傳感器類似傳統(tǒng)的RF耦合電容器，其殼體可做絕緣和保護雙重功能，傳感器內(nèi)部可感應出高頻脈沖電流信號。其測量原理如圖：

                                 圖 4-1 TEV檢測原理

五、超聲波（US）測量原理

局部放電發(fā)生前，放點點周圍的電場力絕緣介質(zhì)的機械應力和粒子力處于相對平衡狀態(tài)。局部放電發(fā)生時電荷的快速釋放或遷移使電場發(fā)生改變，打破了平衡狀態(tài)，引起周圍粒子發(fā)生震蕩性機械運動，從而產(chǎn)生聲音或振動信號。超聲波法通過在設(shè)備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來測量局部放電信號。該方法特點是傳感器與地理設(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，不受電器方面的干擾，但在現(xiàn)場使用時容易受周圍環(huán)境噪聲或設(shè)備機械振動的影響。由于超聲信號在電力設(shè)備常用絕緣材料中的衰減較大，超聲波檢測法的檢測范圍有限，但具有定位準確度高的優(yōu)點。局部放電產(chǎn)生的聲波的頻譜很寬，可以從幾十Hz 到幾MHz，其中頻率低于20kHz 的信號能夠被人耳聽到，而高于這一頻率的超聲波信號必須用超聲波傳感器才能接收到。通過測量超聲波信號的聲壓大小，推測放電的強弱。

               圖 5-1 US測量原理

六、技術(shù)參數(shù)（LYPCD-3500電力建設(shè)新產(chǎn)品“TEV局部放電監(jiān)測儀"專業(yè)產(chǎn)品值得您信賴）

七、基本操作

                          圖 7?1 整機接口圖

儀器開啟/關(guān)閉

按下按鈕，等待1秒，接通儀器電源。1秒后，開機畫面顯示在屏幕中。

                     圖 7?2 開機畫面

若要關(guān)閉儀器，長按 按鈕3秒鐘。

自檢及系統(tǒng)信息

儀器啟動后，系統(tǒng)會進行自檢，自檢完成后，顯示屏會顯示下列信息：

·自檢測試結(jié)果-顯示加電自檢測試結(jié)果，顯示正?；蚴?。如果儀器自檢失敗，則列出故障點，請根據(jù)故障類型相應處理，若無法處理，則應將儀器返廠修理。

·設(shè)備型號—顯示設(shè)備型號名稱。

·設(shè)備編號—顯示設(shè)備編號信息。

·軟件版本號—顯示儀器上安裝的當前軟件的版本。

另外也可以從系統(tǒng)設(shè)置中按來瀏覽系統(tǒng)信息顯示屏。

設(shè)置

進入系統(tǒng)主畫面后，使用按鍵進入設(shè)置畫面，使用和按鍵選擇想要修改的項目，選中項目后使用和按鍵對項目進行修改。

其中特殊項：系統(tǒng)設(shè)置中的設(shè)備名稱、任務(wù)編號、日期時間對其進行修改時首先使用和按鍵選擇該項，然后使用和按鍵來選擇要修改的具體位置，當要修改的位置閃爍后使用和按鍵對該位置進行修改，修改完畢后使用和按鍵調(diào)整到?jīng)]有閃爍區(qū)域后，使用和按鍵選擇想要修改的其他項目。

LYPCD-3500 TEV局部放電監(jiān)測儀系統(tǒng)設(shè)置

                 圖7?3 系統(tǒng)設(shè)置畫面SZ

文件名稱—顯示數(shù)據(jù)存儲文件的名稱，顯示當前存儲狀態(tài)。

設(shè)備名稱—被檢測設(shè)備的編號。

任務(wù)編號—試驗任務(wù)編號。

測量通道—當前工作通道。

同步方式—選擇同步方式，內(nèi)同步、光同步、外同步。

內(nèi)同步：可檢測電力設(shè)備是否存在放電及其放電大小。

光同步：在室內(nèi)或其他無陽光直射地點檢測時，需打開白熾燈，可將同步方式改為光同步。

外同步：為了得到穩(wěn)定而且準確的相位。

按鍵聲音—按鍵聲音開、關(guān)控制。

日期時間—系統(tǒng)日期時間設(shè)置。

圖片存儲位置—設(shè)置圖片存儲路徑，可存儲在SD卡內(nèi)，也可通過USB口存儲到終端設(shè)備。

US設(shè)置

                   圖 7?4 US設(shè)置畫面

預警值（黃色）—設(shè)定黃色“交通燈"門限值（默認值3mV）

報警值（紅色）—設(shè)定紅色“交通燈"門限值（默認值7mV）

增益—通道增益調(diào)節(jié)，系統(tǒng)采用自動增益控制調(diào)節(jié)，范圍為：42dB、35dB、28dB、21dB、14dB、7dB、0dB、-7dB。

測量模式—US測量模式的切換，包含波形模式、連續(xù)模式、相位模式。

波形模式周波數(shù)—更改波形模式下顯示波形的周波數(shù)量。

TEV設(shè)置  

              圖 7?5 TEV設(shè)置畫面

預警值（黃色）—設(shè)定黃色“交通燈"門限值（默認值20dBmV）

報警值（紅色）—設(shè)定紅色“交通燈"門限值（默認值29dBmV）

測量模式—HFCT顯示模式的切換，包含波形模式、統(tǒng)計模式、脈沖模式。

統(tǒng)計模式統(tǒng)計時長—設(shè)置統(tǒng)計模式的統(tǒng)計時間

系統(tǒng)信息

              圖 7?6 系統(tǒng)信息畫面

瀏覽在加電時顯示的系統(tǒng)信息。

TEV測量

TEV有3種測量模式：波形模式、統(tǒng)計模式、脈沖模式。

TEV—波形模式

在系統(tǒng)設(shè)置中測量方式選擇TEV，按TEV設(shè)置中測量模式選擇波形模式后設(shè)置周波數(shù)，再點擊按鈕進入顯示畫面：

                        圖 7?7 TEV波形運行模式

測量通道—顯示正在測量的通道。

測量模式/顯示模式—顯示當前測量模式（正常模式、脈沖模式，統(tǒng)計模式。）

觸發(fā)方式—顯示當前觸發(fā)方式及運行狀態(tài)。

時間日期—顯示系統(tǒng)時間日期。

電池狀態(tài)—顯示當前剩余電池電量。

報警指示—顯示當前的報警狀態(tài)，如綠色、黃色或紅色，具體由設(shè)定值決定。默認值為：小于20 dB = 綠色、20-29 dB = 黃色、以及大于 29dB = 紅色。

測試背景—顯示當前測試背景，在停止狀態(tài)下，點擊保存測試背景。

峰值讀數(shù)—當前周波測量到的峰值讀數(shù)，用dBmV表示。

報警歷史—以流動柱狀態(tài)圖的形式顯示*近 20 個測量值，色彩編碼類似于交通指示燈。還可以通過按下按鈕來清理歷史。

歷史*大讀數(shù)—進入測量模式以來，所獲得的*大讀數(shù)。還可以通過按下按鈕來復位。

操作指示—系統(tǒng)對當前畫面可用操作進行提示。

波形圖—顯示測量波形可顯示多個周波根據(jù)放電特性來判斷是否放電，通過和按鈕可對波形幅值顯示進行縮放。

             圖 7?8 TEV波形停止模式

保存記錄—以數(shù)據(jù)庫的形式對測量數(shù)據(jù)，波形進行存儲。

查看記錄—查看測量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理。

設(shè)為背景—將當前測得值設(shè)為背景值。

清理歷史—對報警歷史進行清理處理。

存儲圖片—將測得波形以圖片形式進行保存。

TEV—統(tǒng)計模式

在TEV設(shè)置中測量模式選擇統(tǒng)計模式后，點擊按鈕進入顯示畫面，TEV的統(tǒng)計模式有3種顯示模式，若要在各模式之間進行切換，則可以在運行狀態(tài)下使用左、右方向鍵在各個不同顯示屏之間進行切換

                                 圖 7?9 顯示模式切換

二維圖譜（峰值圖譜）

顯示單周期內(nèi)波形幅值和相位的關(guān)系，以及脈沖次數(shù)與相位的關(guān)系。

二維圖譜（指紋圖）

該模式下縱軸代表放電水平，橫軸代表相位0-360度，不同的像素顏色代表不同的峰值頻次。點擊按鈕開始重新統(tǒng)計。

三維圖譜（Q-Φ-T）

該模式縱軸代表放電水平，橫軸代表相位，Z軸代表時間，脈沖不同顏色代表放電水平的大小不同，右側(cè)顏色標識代表縱軸不同的百分比所使用的不同顏色。通過該模式可以區(qū)分干擾和放電，以及隨時間變化不同相位信號的變化。

TEV—脈沖模式

               圖 7?10 脈沖模式

在TEV設(shè)置中測量模式選擇脈沖模式后，點擊按鈕進入顯示畫面：

脈沖數(shù)/2S—顯示在 2 秒期間內(nèi)的脈沖計數(shù)。

脈沖數(shù)/周期—顯示 50Hz主頻率下的每周期內(nèi)的脈沖數(shù)。

嚴重度—顯示短期嚴重度（根據(jù) TEV幅值（mV）x 每周期內(nèi)的脈沖數(shù)計算）。

US測量

US有3種測量模式：波形模式、連續(xù)模式、相位模式。

在系統(tǒng)設(shè)置中測量方式選擇US，US設(shè)置中選擇需要的測量模式后，點擊按鈕進入顯示畫面。

US—波形模式

波形檢測模式用于對被測信號的原始波形進行診斷分析，以便能直觀的觀察被測信號是否存在異常。

           圖 7?11 US波形模式測量畫面

US—連續(xù)模式

連續(xù)檢測模式是局部放電超聲波檢測中應用*為廣泛的一種檢測方法?？裳杆贆z測被測信號特征，顯示直觀，響應速度快。該模式通過不同參數(shù)值的大小組合判斷被測設(shè)備是否存在局部放電以及可能的放電類型。

           圖 7?12 US連續(xù)模式測量畫面

按下F1停止后，再點擊確定可設(shè)置背景。

有效值—顯示被測信號在一個周期內(nèi)的有效值。

周期峰值—顯示被測信號在一個周期內(nèi)的峰值。

50Hz相關(guān)性—顯示被測信號50Hz頻率成分。

100Hz相關(guān)性—顯示被測信號100Hz頻率成分。

US—相位模式

由于局部放電信號的產(chǎn)生與工頻電場具有相關(guān)性，因此可以講工頻電壓作為參考量，通過觀察被測信號的發(fā)生相位是否具有聚集效應來判斷被測信號是否因設(shè)備內(nèi)部放電引起的。

圖 7?13 US相位模式測量畫面

橫軸為角度（0～360°），縱軸為信號幅值（mV）。

按下后，可查看存儲記錄。

點擊按鈕可以消除統(tǒng)計。

數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲在SD卡中，為了保證軟件正常存儲及讀取，應保證SD卡有效。在存儲前應先系統(tǒng)設(shè)置中設(shè)置文件名稱、設(shè)備名稱、任務(wù)編號，以作為日后查看標識。

在停止狀態(tài)下，按下按鍵，可對數(shù)據(jù)及圖形進行存儲。

數(shù)據(jù)查看

停止狀態(tài)下按下按鍵，可打開歷史數(shù)據(jù)窗口，在該窗口下，可對記錄進行刪除，對文件可進行導出和刪除，同時提供藍牙發(fā)送接口。

              圖 7?14 歷史數(shù)據(jù)畫面

外同步的使用

在現(xiàn)場試驗時，為了得到穩(wěn)定而且準確的相位，可以采用外同步觸發(fā)方式，在系統(tǒng)設(shè)置里，將觸發(fā)方式改成外同步，將無線同步發(fā)射器接到試驗電源上，點擊運行，此時放電相位為穩(wěn)定而準確的相位。

注意：無線同步連接試驗電源時，應嚴格按照LNE的表示進行接線。

    圖 7?15 無線同步發(fā)射器

傳感器的使用

TEV傳感器

TEV傳感器能夠感應出開關(guān)柜金屬柜體上的暫態(tài)電壓形成一定的高頻感應電流。使用時將TEV傳感器緊貼在金屬柜體上。

         圖 7?16 TEV傳感器圖片

非接觸式超聲傳感器（CS）使用

非接觸式超聲傳感器是對發(fā)生局放時在空氣中傳播的超聲波進行檢測。要求放電源與傳感器之間必須有良好的空氣路徑，對于封閉良好，無氣孔及空氣間隙的開關(guān)柜將無法檢測。使用時將傳感器吸附在開關(guān)柜體上，防止超聲移動產(chǎn)生干擾信號，并將超聲探頭對準設(shè)備的縫隙處進行檢測。

                             圖 7?17非接觸式超聲傳感器（CS）圖片

三山島工程提出的新型海上風電輸電方案必然經(jīng)過多輪論證，但是在實際落地的過程中依然會帶來很多新的挑戰(zhàn)，比如，直流架空線故障穿越的難題。

針對此難題，南網(wǎng)科研院研究團隊第1次提出無直流斷路器、無集中耗能裝置技術(shù)方案。“因為在昆柳龍直流已經(jīng)驗證了柔性直流架空線路故障自清除功能的可靠性，所以不依賴直流斷路器實現(xiàn)直流故障穿越，我們有一定的經(jīng)驗。"

不過，新的挑戰(zhàn)依然存在。與昆柳龍直流工程主要采用網(wǎng)對網(wǎng)輸送模式、送端有電網(wǎng)承擔盈余功率不同，在三山島項目中，由于海上風機都是獨立的，一旦陸上電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障，海上風機功率調(diào)節(jié)速度過慢，就可能導致直流海纜能量堆積、電壓升高，造成設(shè)備損壞和系統(tǒng)停運。

所以三山島工程不能只考慮清理故障，還需要解決與風機協(xié)同及盈余功率等問題。“對于這一問題，以往有企業(yè)考慮采用直流耗能裝置+直流斷路器的方案，但大多因直流斷路器體重大、成本高而被放棄。"南網(wǎng)科研院研究直流所技術(shù)總監(jiān)介紹，三山島海上風電柔直工程推出了無直流斷路器、無集中耗能裝置的更新技術(shù)方案，“其核心是借助風機全功率變流器自帶的耗能裝置，實現(xiàn)盈余功率的分散式就地耗散，充分發(fā)揮每個風機自身具備的耗能能力，配合電網(wǎng)進行協(xié)調(diào)。"

但是，新的問題又出現(xiàn)了——無直流斷路器、無集中耗能裝置的方案對通訊速度的要求很高。

正常來說，一次協(xié)調(diào)指令的傳遞需要600毫秒，但是如果線路發(fā)生故障，風機的盈余能量會在10毫秒以內(nèi)讓柔直閥過壓跳閘，再加上故障檢測等時間，留給協(xié)調(diào)的時間只有——1毫秒。

科學研究往往如此，當提出一個解題方案，就會引出另一個新問題，科研人員又需要提出另一個解題方案。

此次科研團隊的解題方案是：利用低成本的專用通訊裝置，實現(xiàn)柔直與風機的快速協(xié)同。“我們設(shè)置了光纖傳輸?shù)膶＞W(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)，和幾百臺風機直接聯(lián)通進行指令下達，把協(xié)調(diào)的時間控制在1毫秒內(nèi)。"鄒常躍說，他們已在廣東臨海風電試驗基地開展了快速調(diào)用風機耗能裝置的模擬試驗，結(jié)果顯示“大約0.6毫秒就能完成協(xié)調(diào)"，這有力地驗證了該技術(shù)方案的可行性。

“建設(shè)過程中，還會不斷出現(xiàn)新的科研難題需要我們?nèi)ソ忸}，但是，我們善于用‘創(chuàng)新’突破難題，這也正是電力科技工作者的價值所在。"

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