HYG2930电力设备带电巡检仪技术说明

1 系统概述

局部放电是电力设备绝缘劣化的征兆和表现形式，又是绝缘进一步劣化的原因。由于绝缘击穿的后果经常比较严重，因而对电力设备进行局部放电检测显的尤为重要。目前，对变电设备进行局部放电检测的方法很多：超高频检测法（UHF）、高频检测法（HF）、超声波检测法（AE）、暂态地电压检测法（TEV）等。由于变电设备的种类繁多，且不同设备的应用也不尽相同。

针对国家电网《电力设备带电检测技术规范》相关带电检测要求，HYG2930电力设备带电巡检仪，采用UHF、HF、AE、TEV等多种联合的检测方法测量局部放电，可以满足不同情况下，不同电力设备局部放电监测的需要，具有灵敏度高、定位度高、适应性能强的特点，产品综合技术性能达到了*水平。

2 遵循标准

电力设备带电检测技术规范（试行）；

GB/T 16927.1 高电压试验技术 *部分：一般定义和试验要求；

GB/T 16927.2 高电压试验技术 第二部分：测量系统；

GB/T 7354 局部放电测量；

GB/T 17626 电磁兼容 试验和测量技术；

GB/T 15464 仪器仪表包装通用条件；

GB/T 6587 电子测量仪器通用规范； 

GB 6587.1电子测量仪器环境试验总纲；

DL 417电力设备局部放电试验现场测量导则；

DL/T 474 现场绝缘试验实施导则；

DL/T 596 电力设备预防性试验规程；

DL/T 356局部放电测量仪校准规范；

3 测量原理

HYG2930电力设备带电巡检仪可满足不同电力设备局部放电检测的需要，针对不同的电力设备采用不同的检测技术，如GIS设备可采用超高频、超声波等检测方法；开关柜可采用暂态地电压、超声波等检测技术；互感器、变压器可采用高频、超高频、超声波等检测技术。

3.1超高频检测原理

局部放电是电气绝缘中局部区域的电击穿，不同类型局部放电具有不同的电击穿过程，产生不同频率和幅值的电磁波信号，频率范围300MHz～3GHz。超高频局部放电检测法基本原理是：通过UHF（天线）传感器检测GIS等变电设备局部放电时产生的超高频电磁波信号，从而获得局部放电的相关信息，进行GIS等变电设备局部放电的检测和定位。检测原理图如下：

 局部放电电流脉冲波形            超高频局放检测原理图

3.2超声波检测原理

变电设备在高压下出现局部放电时，伴随产生超声波等物理现象。随着放电的发生，产生的超声波信号很快向四周介质传播，超声波信号通过超声波传感器中的压电晶片将转换为电信号，对相应电信号进行采集分析，确定设备内的局部放电情况。超声波传感器测量原理如下图所示：

超声波检测原理图

3.3开关柜局放暂态地电压检测法

当开关设备内部发生局部放电时，将产生电磁波，这些电磁波只能通过开关柜金属外壳间的通道传播出去，这些通道可能是金属外壳间的间隔、衬垫或其它绝缘部件，当电磁波传出金属箱体时，同时在开关柜的金属箱体上产生一个暂态地电压（TEV），可以通过放置在金属外壳上的传感器进行测量。

开关柜局部放电TEV检测法原理图

3.4开关柜局放超声波检测法

当电力设备内部发生局部放电时，将产生超声波信号，这些超声波信号通过柜体内外的空气介质进行传播，基于声发射原理（AE），通过非接触式超声传感器靠近柜体缝隙或内部收集设备局部放电时发出的超声波信号，检测超声波信号的幅度、相位、频率、噪声等，以及与运行（施加）电压之间关系，可以有效反映开关柜等电力设备绝缘缺陷程度与故障位置。

 开关柜局部放电超声波检测法原理图

3.5高频检测法

当电力设备，如GIS、变压器、互感器等设备发生局部放电时，高频电流被局部放电激励，而电流流入地线，通过测量接地电流值，评判电力设备的安全状况，此法实施方便。但由于需要研发一种精度高、准确性好、性能稳定、抗干扰的高频传感器，目前此方面的研究较少。

高频局放检测原理图

4 硬件系统

4.1 硬件组成

HYG2930电力设备带电巡检系统除却主机外，可根据需要配置多种传感器检测单元以满足需要，主要由超声波检测单元、超高频检测单元、噪声检测单元、高频检测单元、暂态地电压检测单元等，以及其他配件如超声波前置放大器、绝缘测试杆、超高频传感器屏蔽软底座等组件组成。

4.2 系统框图

 系统框图

4.3 超高频检测单元

4.3.1 部件组成

超高频检测单元的主体是超高频传感器，采集超高频信号的主要部件，主要由天线、巴仑、前置处理电路等部分组成。

超高频检测单元构成图

4.3.2 天线

超高频传感器一般有螺旋、平板或对数等不同特性的天线作为感应部件。传感器的灵敏度，主要取决于天线接收目标信号的增益，而感应频谱越广的天线及后续处理电路，其增益就越差。虽然平板方式与螺旋等方式的天线广谱性很好，但其增益却不高，这里存在广谱性与增益特性*平衡的控制问题。

本仪器采用针对局放信号特点专业研发的对数天线及相关前置处理电路，它具备梳状响应能力，能实现广谱性和高增益之间*平衡，从而实现传感器高灵敏度。

4.3.3 巴仑

巴仑也叫平衡不平衡转换器。由于在高频无线电信号接收中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发射机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波，应用巴仑则可起到阻抗匹配作用，可有效减少信号衰减。

1.1.1 前置电路

超高频信号极易衰减，在zui近的距离对天线经巴仑取得高频信号进行放大、调制等电路处理，是避免高频信号传输损失的理想方法，为此本传感器内部直接集成了相关处理电路。

1.1.2 屏蔽底座

变电现场有大量高强度电磁信号，尤其是手机的2G信号工作频段900M左右，是超高频检测的核心频段，而其强度可达到局放超高频信号的10倍以上，因此，屏蔽措施是超高频检测的抗干扰手段。本所针对GIS等变电设备研发的屏蔽软底座，可非常有效地隔离外界的超高频信号，并且非常方便实施。

1.1.3 主要参数

超高频传感器工作频带：300/500～1500MHz；

噪声传感器工作频带：20～3000MHz；

灵敏度：-80dBm；

动态范围：大于等于60dB；

1.1 超声波检测单元

超声波传感器是采集超声波信号的主要部件，传感器可采用接触式或者非接触式的方式，对电力设备进行局部放电测量。由于超声波信号在传输过程中易衰减，一般配置前置放大器。

超声波检测单元构成图

主要参数：

超声波传感器工作频带：20～200KHz；

动态范围：> 80 dB；

1 系统配置清单