便携式发电机局部放电监测系统
技术方案
西邮电信 2011 年 3 月
便携式发电机局部放电监测系统方案
目录
1. 项目意义 ...................................................................................................................................... 2 2. 国内外发展状况 .......................................................................................................................... 2 3. 系统功能指标 .............................................................................................................................. 3 4. 系统特点 ...................................................................................................................................... 4 5. 系统结构原理 .............................................................................................................................. 5
5.1系统硬件 ............................................................................................................................. 5 5.2 系统软件 ............................................................................................................................ 8 5.2.1 采集软件 ....................................................................................................................... 9 5.2.2 数据库软件 ................................................................................................................. 10 5.2.3 分析软件 ..................................................................................................................... 11 6. 技术服务 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 7. 具备条件 .................................................................................................... 错误！未定义书签。
1
便携式发电机局部放电监测系统方案
1. 项目意义
随着电力设备电压等级的提高和容量的增大，迫切要求对发电厂及电网中的大、中型电力设备的绝缘状态进行在线监测及诊断。从而及时捕捉事故的先兆信息，排除故障，以保证电网的安全保质运行。
同时，电力系统的体制改革，要求提高自身的竞争能力。为此，由“计划维修”过渡到“状态维修”成为改革的重要目标。而状态监测，及时、准确的测到有关状态的特征参数，是“状态维修”的基础。因此，状态监测、诊断，将为经济、有效地管理电网运行创造前提条件。
发电机是发电厂的核心设备，局部放电（以下简称ＰＤ）是高压电力设备发生故障的最敏感的先兆信息。因此，带电、在线监测大、中型电力设备的ＰＤ必然成为当前人们最为关注的课题之一。
2. 国内外发展状况
发电机局部放电在线监测，早在50年代美国Westing house公司的Johnson等人就研制出一种定子放电检测器,是从中性线用电阻获取放电信号，经滤波器由示波器显示。70年代emery等人提出了改进，用罗柯夫斯基线圈在中性线获取放电信号，测量频率提高到20K～50MHZ，用窄带滤波器来抗干扰。
80年代以来，人们认识到用超高频（上100MHZ）技术在线监测PD,有很好的抗干扰效果。一方面，超高频的干扰衰减很快，较远的干扰源不论从空间还是从导线传播到测量点，干扰已变小很多；另一方面，超高频带能测得上升时间很短的脉冲，这就给定向耦合时延鉴别抗干扰方法提供了前提条件。于是，Ｋｕｔｔｚ、G.c.stone等人提出用高压耦合电容在发电机的中性点、和母线处分别采集放电信号，测量频带上限提高到100M～300MHZ。采用两传感器耦合信号,通过软件进行鉴别，来剔除干扰。
对于汽轮发电机，由于机内噪声大，高压端出口处难以安装高压耦合电容器，故改用SSC耦合方法。即用扁形导体作为天线，预先埋入定子槽中，接收超高频放电信号；有的就利用埋在定子中测温度的导线作为天线，来拾取放电信号。这类方
2
便携式发电机局部放电监测系统方案
法已取得较好的效果。
在北美发电机的局部放电在线监测已进入工业实用，IEEE于2000年提出了有关试用标准。国内发电机局部放电在线监测起步较晚，90年代出现类似Westing house公司的产品。之后,又有几所大学和研究所在研究开发，都采用中性点取样方式。在抗干扰方法上，添加了数字滤波和差动平衡等。本公司的中性点取样方式监测局放，率先进入成熟实用阶段，在多个监测现场取得了很好的效果。
表2－1 目前国内外产品主要结构特点比较
监测点 传感器 云母电容传感器对 单一云母电容器 频罗高夫斯基局放传感器 频带范围 特点 加拿大IRIS 瑞士 PD Tech 三相高压出线 三相高压出线端 40MHz～160MHz 0.3MHz39MHz ～时延鉴别 频带选择噪声处理 幅值鉴别 0.4～100MHz 脉冲特征分析 硬件电路加软件程序 实现方法 硬件电路 抗干扰 抗干扰 硬件电路为主 本系统 中性点 表2－2 国内外类同产品抗干扰措施及功能比较表
差动 平衡 瑞士PD Tech 加拿大IRIS 本系统 时延 鉴别 √ 脉冲 分析 √ 数字 滤波 √ √ √ 相位 开窗 √ √ 动态阈值 √ √ 极性分析 √ √ √ 统计 谱图 √ √ 趋势 分析 √ √ 本系统在国内首先采用甚高频测试技术，从发电机中性点捕获局部放电信号，通过单传感器耦合信号，加上其它的抗干扰技术，如脉冲特征分析、数字滤波、开相位窗口、设置动态阈值、横向对比分析、纵向对比分析等，使测得数据可靠。
3. 系统功能指标
? 测量信号幅值范围：2mv～5v；测量频带：5M～100MHZ；脉冲时间分辨率：10 μs；相位分辨率0.18°。
3
便携式发电机局部放电监测系统方案
? 显示二维（q－φ，N－φ，logN－q）、三维（N－q－φ）放电谱图、工频周期放电图、存储每次测得的Qm、NQN，显示选定期间内的放电发展趋势图、提供报表和设定报警，查询历史故障。
? 采用单传感器耦合、脉冲特征分析、数字滤波、开相位窗口、设置动态阈值、横向对比分析、纵向对比分析等综合方法抑制干扰。
? 可监测多台发电机，巡检人员可进行巡回监测；记录、显示测量结果。
4. 系统特点
本系统的主要特点是抗干扰效果显著，功能强大灵活，运行可靠方便。 ? 抗干扰技术的创新。监测发电机PD最关键的技术是抗干扰，特别困难的是抑
制随机性脉冲型的干扰，它类似放电脉冲，很难分离。其要点是：1.测试系统要有合适的响应能力；2.要有合适的传感器及安装在合适的位置；3.要用软件来识别。此外，再综合采用脉冲特征分析，将不同放电机干扰脉冲按其自身固有规律进行聚类分析，进而有效识别出各种不同信号的幅值大小，有效识别出放电信号；采用数字滤波去除窄带干扰；用开窗剔除固定相位或周期性的干扰；用动态阈值消除背景噪声。这样就可以基本上克服干扰的影响，使测得的数据可靠。
? 运行可靠方便。系统传感器采用可开合式罗高夫斯基线圈传感器，非接触式套
在中性点接地线上，与发电机系统没有任何电气连接，比起安装母线传感器方式，更加安全可靠。系统设计中对设备的安全稳定运行采取了有效措施，选用优质模块，采用各种保护措施，留有很大的安全裕度。
? 便于扩展。根据凌津滩水电站现场勘察情况和客户需求，首先对一号机组进行
在线监测。采用便携式发电机局部放电监测系统，如果需要扩展到其它机组的在线监测，只需在二至九号机组的中性接地点上，各安装一只可开合式罗高夫斯基线圈传感器，将信号引到端子箱即可。使用一套便携式发电机局部放电监测系统，只需增加八只传感器的成本，即可实现九个机组的局部放电巡检。 ? 新一代的PD测试装置。虚拟仪器（VI）是标志着新一代的测试仪器。本系统
采用VI 系统的构成方式，即PC-DAQ系统。在硬件平台（仪器模块+计算机）确立后，可以由软件（而不是仪器面板操作）来实现各种功能。由此，可以方
4