智能裝置遠程“捕捉” 特高壓變壓器局部放電

　　“大國工匠”馮新巖帶領團隊研發(fā)了特高壓變壓器局部放電“智能監(jiān)測預警+遠程診斷+人工帶電檢測精準診斷”技術體系和成套裝置。其中，特高壓變壓器遠程診斷裝置實現(xiàn)了局部放電遠程診斷、精準定位。

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

馮新巖(左二)帶領團隊成員分析變壓器局部放電信號。張進 攝

　　特高壓變壓器是特高壓工程的核心設備，局部放電可能會影響其安全運行。“大國工匠”、國網(wǎng)山東超高壓公司變電檢修中心電氣試驗班副班長馮新巖帶領團隊，研發(fā)了特高壓變壓器局部放電“智能監(jiān)測預警+遠程診斷+人工帶電檢測精準診斷”技術體系和成套裝置。其中，特高壓變壓器遠程診斷裝置實現(xiàn)了變壓器局部放電診斷由人工帶電檢測向智能診斷的轉(zhuǎn)變。

　　遠程診斷變壓器狀態(tài)

　　特高壓可實現(xiàn)遠距離、大容量輸電，保障特高壓設備安全可靠運行至關重要。為此，運維人員需要實時監(jiān)測設備運行數(shù)據(jù)，并在出現(xiàn)異常時第一時間診斷設備情況。

　　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)設備的試驗檢測工作，憑借豐富的經(jīng)驗總能精準找出設備隱患，并把隱患消除在萌芽狀態(tài)。“僅憑個人的經(jīng)驗只能解決一時一地的問題，要想實現(xiàn)整個行業(yè)帶電檢測水平的提升，必須依靠裝備技術的突破。”馮新巖說。為此，他帶領團隊攻關特高壓帶電檢測技術，自2021年起開始研發(fā)特高壓變壓器局部放電監(jiān)測和診斷裝置。

　　特高壓變電站電磁干擾強、局部放電信號弱，帶電檢測結(jié)果準確性低。針對這一問題，團隊總結(jié)歸納特高壓變電站干擾信號頻域、時域等特征，創(chuàng)新提出了基于特高頻、超聲波、高頻信號關聯(lián)分析的極性鑒別、時差判別等干擾識別方法，并在此基礎上創(chuàng)新局部放電智能監(jiān)測和遠程診斷技術。

　　團隊依托對多傳感器和多端子間信號幅值傳遞關系、極性關系、時差關系的研究，于2023年研制出了特高壓變壓器遠程診斷裝置。該裝置主要由傳感器單元、射頻開關單元、信號處理單元、信號發(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、高頻及特高頻傳感器，實時監(jiān)測變壓器狀態(tài)，實現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障智能診斷和精確定位。

　　為滿足實時監(jiān)測及遠程診斷兩種技術要求，特高壓變壓器遠程診斷裝置設有自動和受控兩種模式。自動模式下，該裝置自動監(jiān)測變壓器的各類運行信息，當相關數(shù)據(jù)達到告警閾值時，相關人員可將該裝置切換至受控模式，遠程查看各傳感器實時信號，并結(jié)合各傳感器位置信息，通過極性鑒別、時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)場檢測定位故障。有了特高壓變壓器遠程診斷裝置，相關人員收到告警后，不再需要到變壓器附近開展帶電檢測，只需遠程查看傳感器信號，這樣可以最大限度保障人員安全。

　　精準定位放電位置

　　精準找出放電位置是團隊面臨的一項難題。特高壓變壓器體形龐大且內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電磁環(huán)境復雜，不同放電故障的信號特征、檢測手段不一樣，而且放電信號在內(nèi)部會出現(xiàn)繞射、折射等現(xiàn)象，造成變壓器內(nèi)部局部放電信號定位困難。

　　目前常用的變壓器局部放電信號定位方法包括超聲波法、高頻電流法以及特高頻法等。超聲波法因信號衰減快，難以測到變壓器繞組內(nèi)部等結(jié)構(gòu)復雜空間內(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;特高頻法檢測放電的頻帶寬、靈敏度高、抗干擾能力強，應用廣泛。但從實際應用來講，單一檢測技術難以實現(xiàn)對所有放電故障的精確定位。

　　因此，團隊綜合不同類型信號定位方法優(yōu)勢，提出以高頻電流法與特高頻法聯(lián)合進行放電源空間定位，再結(jié)合超聲波信號進一步精確定位。特高壓變壓器遠程診斷裝置采用這種定位方法，實現(xiàn)變壓器內(nèi)部放電信號自動定位誤差小于50厘米，遠程診斷準確性達到人工帶電檢測水準，放電識別準確率、自動定位精度等指標達到世界領先水平。

　　以往，用于監(jiān)測局部放電的傳感器只能在安裝前檢測性能，投運后缺乏有效的檢驗方法及工具，無法確保其運行可靠性及監(jiān)測結(jié)果準確性。對此，團隊提出傳感器不拆卸校驗技術，研制了專門用于校驗的變壓器局部放電信號模擬裝置，解決了在運傳感器定期、定量檢驗問題。

　　成果已廣泛應用

　　目前，特高壓變壓器遠程診斷裝置已在山東省內(nèi)的5座特高壓變電站推廣應用。“有一次，1000千伏昌樂變電站主控樓監(jiān)控室監(jiān)控后臺收到報警信號，該站運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。這樣的反應速度得益于特高壓變壓器遠程診斷裝置的應用。在昌樂變電站監(jiān)控后臺收到報警信號的同時，遠在200千米外的變電檢修中心也收到了相關提醒。經(jīng)處理，隱患被及時排除。

　　不僅如此，特高壓變壓器局部放電“智能監(jiān)測預警+遠程診斷+人工帶電檢測精準診斷”技術體系和成套裝置相關成果還在安徽、內(nèi)蒙古等20余個省份的特高壓和超高壓工程中規(guī)模化應用，為工程安全運行提供了技術支撐。相關成果還應用于巴基斯坦±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)新團隊依托相關成果已獲得4項國家發(fā)明專利授權(quán)和6項實用新型專利授權(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)標準1項、團體標準1項。(張進 趙廷志)