分布式局部放電監(jiān)測(cè)解決方案

電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是電網(wǎng)運(yùn)行與設(shè)備管理的核心支撐技術(shù)，通過實(shí)時(shí)采集、分析與反饋電力參數(shù)，保障電網(wǎng)安全、高效、智能化運(yùn)行。

電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正從“被動(dòng)響應(yīng)”向“主動(dòng)預(yù)警”轉(zhuǎn)型，通過多源感知、智能分析與協(xié)同控制，成為新型電力系統(tǒng)建設(shè)的核心支柱。未來，隨著AI、5G與能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合，電力監(jiān)測(cè)將更精準(zhǔn)、更自治，為能源安全與低碳轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)實(shí)保障。

測(cè)試背景與技術(shù)挑戰(zhàn)

GIS 局部放電是指在氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）的絕緣系統(tǒng)中，由于局部電場(chǎng)強(qiáng)度過高，導(dǎo)致局部區(qū)域發(fā)生的放電現(xiàn)象。 GIS內(nèi)部一旦出現(xiàn)絕緣缺陷，極易造成設(shè)備故障，引起的停電時(shí)間較長(zhǎng)，檢修費(fèi)用也很高；據(jù)可靠調(diào)查表明，50％以上的GIS故障是可預(yù)先發(fā)現(xiàn)的； 在GIS的交接試驗(yàn)中監(jiān)視局部放電信號(hào)，對(duì)運(yùn)行中的GIS 進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，均是保障安全運(yùn)行的有效手段。

GIS局部放電可以采用特高頻、超聲波、化學(xué)、脈沖電流等監(jiān)測(cè)方法定位放電點(diǎn)，其中特高頻監(jiān)測(cè)方法具備靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、檢測(cè)范圍大、定位精度高、可區(qū)分缺陷類型、安裝方便等特點(diǎn)，可以高效檢測(cè)到微弱的局部放電信號(hào)，是當(dāng)前局部放電主要監(jiān)測(cè)方法。

GIS局部放電監(jiān)測(cè)應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)：

1. GHz級(jí)信號(hào)捕獲與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)挑戰(zhàn)

局部放電信號(hào)頻率高達(dá)1GHz以上，高帶寬信號(hào)要求采樣率2GSa/s以上，高速采集放電脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)存儲(chǔ)。

2. 高精確多通道同步與通道彈性擴(kuò)展難題

不同規(guī)模變電站監(jiān)測(cè)傳感器數(shù)量不同，要求采集通道數(shù)量不同，須保證系統(tǒng)通道數(shù)量易于擴(kuò)展。為了定位放電點(diǎn)，須保證所有通道同步采集。在大規(guī)模變電站中監(jiān)測(cè)設(shè)備分布式布局，面臨分布式設(shè)備的同步問題。

RIGOL 解決方案

GIS局部放電時(shí)會(huì)向空間輻射電磁脈沖信號(hào)，可以通過分析采集輻射電磁信號(hào)定位放電點(diǎn)，從而定位故障點(diǎn)。在變電站中布局安放特高頻傳感器，傳感器探測(cè)到信號(hào)，并通過高速采集設(shè)備轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過處理將分析結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電站動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中高速采集設(shè)備采用RIGOL SUA8000系列數(shù)字收發(fā)儀的SUA8208G型號(hào)，單設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)通道信號(hào)采集，單個(gè)通道最大采樣率4GSa/s，模擬帶寬高達(dá)1.5GHz，能夠覆蓋特高頻監(jiān)測(cè)信號(hào)范圍。配合RIGOL同步機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間同步運(yùn)行，可以根據(jù)變電站規(guī)模實(shí)現(xiàn)并行監(jiān)測(cè)通道數(shù)量擴(kuò)展，SUA8000系列產(chǎn)品家族支持通過WIFI或者有線千兆/萬兆網(wǎng)實(shí)現(xiàn)采集處理數(shù)據(jù)傳輸。

特高頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由射頻前端調(diào)理電路、高速采集、高性能處理組成。局部放電信號(hào)經(jīng)過探測(cè)器天線、濾波、放大處理后傳輸?shù)礁咚俨杉K，高速采集模塊完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理識(shí)別放電類型，定位放電位置。

SUA8208G產(chǎn)品不但具備8通道高速采集功能，內(nèi)部集成了具備200TOPS算力的GPU，可以完成采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。

案例結(jié)果

SUA8208G產(chǎn)品已應(yīng)用在某變電站局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，兩臺(tái)SUA8208G配合特高頻探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)16個(gè)探測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，采集數(shù)據(jù)經(jīng)過GPU實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)獲取PRPD和PRPS圖譜。