智能裝置遠(yuǎn)程“捕捉” 特高壓變壓器局部放電

　　“大國(guó)工匠”馮新巖帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了特高壓變壓器局部放電“智能監(jiān)測(cè)預(yù)警+遠(yuǎn)程診斷+人工帶電檢測(cè)精準(zhǔn)診斷”技術(shù)體系和成套裝置。其中，特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置實(shí)現(xiàn)了局部放電遠(yuǎn)程診斷、精準(zhǔn)定位。

　　8月6日，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司超高壓公司變電檢修中心電氣試驗(yàn)班技術(shù)人員利用特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置查看了遠(yuǎn)在400千米外的1000千伏高鄉(xiāng)變電站主變壓器的狀態(tài)，確認(rèn)了主變壓器運(yùn)行狀態(tài)良好。

馮新巖(左二)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員分析變壓器局部放電信號(hào)。張進(jìn) 攝

　　特高壓變壓器是特高壓工程的核心設(shè)備，局部放電可能會(huì)影響其安全運(yùn)行。“大國(guó)工匠”、國(guó)網(wǎng)山東超高壓公司變電檢修中心電氣試驗(yàn)班副班長(zhǎng)馮新巖帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，研發(fā)了特高壓變壓器局部放電“智能監(jiān)測(cè)預(yù)警+遠(yuǎn)程診斷+人工帶電檢測(cè)精準(zhǔn)診斷”技術(shù)體系和成套裝置。其中，特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置實(shí)現(xiàn)了變壓器局部放電診斷由人工帶電檢測(cè)向智能診斷的轉(zhuǎn)變。

　　遠(yuǎn)程診斷變壓器狀態(tài)

　　特高壓可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大容量輸電，保障特高壓設(shè)備安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。為此，運(yùn)維人員需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并在出現(xiàn)異常時(shí)第一時(shí)間診斷設(shè)備情況。

　　馮新巖自2000年參加工作以來，一直從事500千伏及以上電網(wǎng)設(shè)備的試驗(yàn)檢測(cè)工作，憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)總能精準(zhǔn)找出設(shè)備隱患，并把隱患消除在萌芽狀態(tài)。“僅憑個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)只能解決一時(shí)一地的問題，要想實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)帶電檢測(cè)水平的提升，必須依靠裝備技術(shù)的突破。”馮新巖說。為此，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)特高壓帶電檢測(cè)技術(shù)，自2021年起開始研發(fā)特高壓變壓器局部放電監(jiān)測(cè)和診斷裝置。

　　特高壓變電站電磁干擾強(qiáng)、局部放電信號(hào)弱，帶電檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性低。針對(duì)這一問題，團(tuán)隊(duì)總結(jié)歸納特高壓變電站干擾信號(hào)頻域、時(shí)域等特征，創(chuàng)新提出了基于特高頻、超聲波、高頻信號(hào)關(guān)聯(lián)分析的極性鑒別、時(shí)差判別等干擾識(shí)別方法，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新局部放電智能監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程診斷技術(shù)。

　　團(tuán)隊(duì)依托對(duì)多傳感器和多端子間信號(hào)幅值傳遞關(guān)系、極性關(guān)系、時(shí)差關(guān)系的研究，于2023年研制出了特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置。該裝置主要由傳感器單元、射頻開關(guān)單元、信號(hào)處理單元、信號(hào)發(fā)生單元、分析診斷單元等部分組成，通過在變壓器本體、套管等部位安裝超聲波、振動(dòng)、高頻及特高頻傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障智能診斷和精確定位。

　　為滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程診斷兩種技術(shù)要求，特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置設(shè)有自動(dòng)和受控兩種模式。自動(dòng)模式下，該裝置自動(dòng)監(jiān)測(cè)變壓器的各類運(yùn)行信息，當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)達(dá)到告警閾值時(shí)，相關(guān)人員可將該裝置切換至受控模式，遠(yuǎn)程查看各傳感器實(shí)時(shí)信號(hào)，并結(jié)合各傳感器位置信息，通過極性鑒別、時(shí)差定位等方法精確診斷變壓器內(nèi)部故障。

　　以往，變壓器出現(xiàn)異常后，需要人工布置傳感器，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)定位故障。有了特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置，相關(guān)人員收到告警后，不再需要到變壓器附近開展帶電檢測(cè)，只需遠(yuǎn)程查看傳感器信號(hào)，這樣可以最大限度保障人員安全。

　　精準(zhǔn)定位放電位置

　　精準(zhǔn)找出放電位置是團(tuán)隊(duì)面臨的一項(xiàng)難題。特高壓變壓器體形龐大且內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電磁環(huán)境復(fù)雜，不同放電故障的信號(hào)特征、檢測(cè)手段不一樣，而且放電信號(hào)在內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)繞射、折射等現(xiàn)象，造成變壓器內(nèi)部局部放電信號(hào)定位困難。

　　目前常用的變壓器局部放電信號(hào)定位方法包括超聲波法、高頻電流法以及特高頻法等。超聲波法因信號(hào)衰減快，難以測(cè)到變壓器繞組內(nèi)部等結(jié)構(gòu)復(fù)雜空間內(nèi)的放電;高頻電流法只能得出局部放電的大致位置，無法精確定位;特高頻法檢測(cè)放電的頻帶寬、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。但從實(shí)際應(yīng)用來講，單一檢測(cè)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有放電故障的精確定位。

　　因此，團(tuán)隊(duì)綜合不同類型信號(hào)定位方法優(yōu)勢(shì)，提出以高頻電流法與特高頻法聯(lián)合進(jìn)行放電源空間定位，再結(jié)合超聲波信號(hào)進(jìn)一步精確定位。特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置采用這種定位方法，實(shí)現(xiàn)變壓器內(nèi)部放電信號(hào)自動(dòng)定位誤差小于50厘米，遠(yuǎn)程診斷準(zhǔn)確性達(dá)到人工帶電檢測(cè)水準(zhǔn)，放電識(shí)別準(zhǔn)確率、自動(dòng)定位精度等指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

　　以往，用于監(jiān)測(cè)局部放電的傳感器只能在安裝前檢測(cè)性能，投運(yùn)后缺乏有效的檢驗(yàn)方法及工具，無法確保其運(yùn)行可靠性及監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。對(duì)此，團(tuán)隊(duì)提出傳感器不拆卸校驗(yàn)技術(shù)，研制了專門用于校驗(yàn)的變壓器局部放電信號(hào)模擬裝置，解決了在運(yùn)傳感器定期、定量檢驗(yàn)問題。

　　成果已廣泛應(yīng)用

　　目前，特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置已在山東省內(nèi)的5座特高壓變電站推廣應(yīng)用。“有一次，1000千伏昌樂變電站主控樓監(jiān)控室監(jiān)控后臺(tái)收到報(bào)警信號(hào)，該站運(yùn)維人員給我們打來電話，我們立即給出了處理意見。”馮新巖說。這樣的反應(yīng)速度得益于特高壓變壓器遠(yuǎn)程診斷裝置的應(yīng)用。在昌樂變電站監(jiān)控后臺(tái)收到報(bào)警信號(hào)的同時(shí)，遠(yuǎn)在200千米外的變電檢修中心也收到了相關(guān)提醒。經(jīng)處理，隱患被及時(shí)排除。

　　不僅如此，特高壓變壓器局部放電“智能監(jiān)測(cè)預(yù)警+遠(yuǎn)程診斷+人工帶電檢測(cè)精準(zhǔn)診斷”技術(shù)體系和成套裝置相關(guān)成果還在安徽、內(nèi)蒙古等20余個(gè)省份的特高壓和超高壓工程中規(guī)模化應(yīng)用，為工程安全運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。相關(guān)成果還應(yīng)用于巴基斯坦±660千伏默拉直流輸電工程，助力提高輸電通道的利用率和安全穩(wěn)定性。

　　截至目前，馮新巖創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)依托相關(guān)成果已獲得4項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)和6項(xiàng)實(shí)用新型專利授權(quán)，發(fā)表中文核心期刊及EI檢索論文8篇，牽頭編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。(張進(jìn) 趙廷志)