智能装置远程“捕捉” 特高压变压器局部放电

发布日期：2024-08-13 浏览次数：2680

8月6日，国网山东省电力公司超高压公司变电检修中心电气试验班技术人员利用特高压变压器远程诊断装置查看了远在400千米外的1000千伏高乡变电站主变压器的状态，确认了主变压器运行状态良好。

特高压变压器是特高压工程的核心设备，局部放电可能会影响其安全运行。“大国工匠”、国网山东超高压公司变电检修中心电气试验班副班长冯新岩带领团队，研发了特高压变压器局部放电“智能监测预警+远程诊断+人工带电检测精准诊断”技术体系和成套装置。其中，特高压变压器远程诊断装置实现了变压器局部放电诊断由人工带电检测向智能诊断的转变。

远程诊断变压器状态

特高压可实现远距离、大容量输电，保障特高压设备安全可靠运行至关重要。为此，运维人员需要实时监测设备运行数据，并在出现异常时第一时间诊断设备情况。

冯新岩自2000年参加工作以来，一直从事500千伏及以上电网设备的试验检测工作，凭借丰富的经验总能精准找出设备隐患，并把隐患消除在萌芽状态。“仅凭个人的经验只能解决一时一地的问题，要想实现整个行业带电检测水平的提升，必须依靠装备技术的突破。”冯新岩说。为此，他带领团队攻关特高压带电检测技术，自2021年起开始研发特高压变压器局部放电监测和诊断装置。

特高压变电站电磁干扰强、局部放电信号弱，带电检测结果准确性低。针对这一问题，团队总结归纳特高压变电站干扰信号频域、时域等特征，创新提出了基于特高频、超声波、高频信号关联分析的极性鉴别、时差判别等干扰识别方法，并在此基础上创新局部放电智能监测和远程诊断技术。

团队依托对多传感器和多端子间信号幅值传递关系、极性关系、时差关系的研究，于2023年研制出了特高压变压器远程诊断装置。该装置主要由传感器单元、射频开关单元、信号处理单元、信号发生单元、分析诊断单元等部分组成，通过在变压器本体、套管等部位安装超声波、振动、高频及特高频传感器，实时监测变压器状态，实现变压器内部故障智能诊断和精确定位。

为满足实时监测及远程诊断两种技术要求，特高压变压器远程诊断装置设有自动和受控两种模式。自动模式下，该装置自动监测变压器的各类运行信息，当相关数据达到告警阈值时，相关人员可将该装置切换至受控模式，远程查看各传感器实时信号，并结合各传感器位置信息，通过极性鉴别、时差定位等方法精确诊断变压器内部故障。

以往，变压器出现异常后，需要人工布置传感器，现场检测定位故障。有了特高压变压器远程诊断装置，相关人员收到告警后，不再需要到变压器附近开展带电检测，只需远程查看传感器信号，这样可以最大限度保障人员安全。

精准定位放电位置

精准找出放电位置是团队面临的一项难题。特高压变压器体形庞大且内部结构、电磁环境复杂，不同放电故障的信号特征、检测手段不一样，而且放电信号在内部会出现绕射、折射等现象，造成变压器内部局部放电信号定位困难。

目前常用的变压器局部放电信号定位方法包括超声波法、高频电流法以及特高频法等。超声波法因信号衰减快，难以测到变压器绕组内部等结构复杂空间内的放电；高频电流法只能得出局部放电的大致位置，无法精确定位；特高频法检测放电的频带宽、灵敏度高、抗干扰能力强，应用广泛。但从实际应用来讲，单一检测技术难以实现对所有放电故障的精确定位。

因此，团队综合不同类型信号定位方法优势，提出以高频电流法与特高频法联合进行放电源空间定位，再结合超声波信号进一步精确定位。特高压变压器远程诊断装置采用这种定位方法，实现变压器内部放电信号自动定位误差小于50厘米，远程诊断准确性达到人工带电检测水准，放电识别准确率、自动定位精度等指标达到世界领先水平。

以往，用于监测局部放电的传感器只能在安装前检测性能，投运后缺乏有效的检验方法及工具，无法确保其运行可靠性及监测结果准确性。对此，团队提出传感器不拆卸校验技术，研制了专门用于校验的变压器局部放电信号模拟装置，解决了在运传感器定期、定量检验问题。

成果已广泛应用

目前，特高压变压器远程诊断装置已在山东省内的5座特高压变电站推广应用。“有一次，1000千伏昌乐变电站主控楼监控室监控后台收到报警信号，该站运维人员给我们打来电话，我们立即给出了处理意见。”冯新岩说。这样的反应速度得益于特高压变压器远程诊断装置的应用。在昌乐变电站监控后台收到报警信号的同时，远在200千米外的变电检修中心也收到了相关提醒。经处理，隐患被及时排除。

不仅如此，特高压变压器局部放电“智能监测预警+远程诊断+人工带电检测精准诊断”技术体系和成套装置相关成果还在安徽、内蒙古等20余个省份的特高压和超高压工程中规模化应用，为工程安全运行提供了技术支撑。相关成果还应用于巴基斯坦±660千伏默拉直流输电工程，助力提高输电通道的利用率和安全稳定性。

截至目前，冯新岩创新团队依托相关成果已获得4项国家发明专利授权和6项实用新型专利授权，发表中文核心期刊及EI检索论文8篇，牵头编制行业标准1项、团体标准1项。

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