电力建设新产品“TEV局部放电监测仪”专业产品值得您信赖

　　

在广东阳江，三山岛工程陆上关键线路江门段施工现场，工程车辆往来穿梭，巨型吊臂如钢铁巨擘起起落落，施工正紧锣密鼓地推进。

这一工程是全球的第1个±500千伏海上风电海陆一体、超远距离的柔性直流输电工程，它将实行一种新型的海上风电输电方案，经济高效地破解千万千瓦级海上风电开发送出瓶颈。

同样是远距离海上风电输送，三山岛工程的新型输电方案主要“新"在哪?“我们在国内第1次提出的‘超大规模海陆一体柔性直流协同输电技术’。"南网科研院直流输电与电力电子技术研究所一级项目经理邹常跃说。

当前，我国现有大规模海上风电开发普遍采用“海上换流站+直流海缆+陆上换流站+交流架空线"的模式,将风电输送至陆上负荷中心。海上风电送出工程各投资主体各自开展前期工作，容量相似、布局接近的海上风电厂项目采用多种输电方式、多电压等级送出。

专业人士坦言，在近海、小规模海上风电时期，这种模式是第1选。但是，随着海上风电送出规模持续增长，各种潜在问题便与日俱增。

“陆上换流站重复建设、交流输电走廊占用土地资源大、负荷中心短路电流超标等问题日益突出，千万千瓦级海上风电基地的规模化开发需求难以得到满足。"

于是，自18年开始，南网科研院持续开展技术攻关，研制了国内第1套紧凑型柔性直流换流阀子模块和阀塔物理样机，开创性提出66千伏无升压站的千兆瓦级风机直接汇集组网方案，并提出“超大规模海陆一体柔性直流协同输电技术"。

“该技术实现了海上与陆上输电环节的全柔直化，大规模风电通过‘海上换流站+直流海缆+陆上直流架空线’直达负荷中心。"邹常跃向记者解释。区别于我国现有大规模海上风电开发普遍采用的方案，三山岛工程不需要在登陆点建设大量换流站，也不需要在输电通道上新建大量交流架空线，而是通过陆上直流架空线将海上风电输送至负荷中心。“这就大大缓解了广东沿海城市海岸线土地资源和输电通道的紧张。"广东电网电网规划研究中心(广东省电力规划中心)副主任李峰说。

三山岛工程的风电汇集规模相比世界很高水平将再提升200%，国土空间资源利用率提升100%，输电成本降低15%，破解了城市中心输电走廊无法支撑沿海千万千瓦级海上风电开发的瓶颈，同时提升了受端电网无功支撑能力、缓解了短路电流超标问题。

“多个2000兆瓦海上风电场经直流海缆登陆汇集后，通过直流架空线直送粤港澳大湾区负荷中心，输电系统成本可以节省约50亿元。"邹常跃给记者算了笔账。

“阳江三山岛海上风电直流输电工程的建设，标志着我国海上风电输电技术迈入全新阶段。"

一、产品概述（LYPCD-3500电力建设新产品“TEV局部放电监测仪"专业产品值得您信赖）

开关柜的故障类型一般可分为拒动/误动故障、绝缘故障、开断与关合故障、载流故障、外力及其他故障。中国电力科学院对1989～1997年和2004年40.5KV以下开关设备的故障进行了统计，其中绝缘与载流性故障占30%～53%。而广东电网公司对1992～2002年开关设备故障类型的统计结果显示，绝缘与载流性故障的比例甚至高达66%  .以上两种故障均与放电现象有关。近年来，英国电力企业对国内使用中压真空开关进行故障统计：其中误操作和机械性两类故障占30%～38% ；放电互感器和电缆箱类故障占26%～44% 。这些故障都会伴随着局部放电现象的产生。采用传统方法检测需浪费大量的财力，造成巨大的损失。

采用暂态对地电压(TEV)测量和超声波(US)测量两种新兴技术对开关柜进行故障检测。 设备采用便携式，操作简单，TEV传感器贴在箱壁，US传感器沿着开关柜上的缝隙扫描检测，对高压开关及开关柜无任何损害，所有的检测对高压开关及开关柜设备的运行不产生任何影响。该产品可以对测量进行信号多周期观察，对放电进行频率识别，并通过多种模式进行分析，能够清楚地判断出开关柜是否出现故障。

二、引用标准（LYPCD-3500电力建设新产品“TEV局部放电监测仪"专业产品值得您信赖）

局部放电测量GB/T 7354

电力设备局部放电现场测量导则 DL/T 417

高电压试验技术 第1部分：一般试验要求 GB/T 16927.1

高电压试验技术 第2部分：测量系统 GB/T 16927.2

高电压试验技术 第3 部分: 现场试验的定义及要求 GB/T 16927.3

三、产品简介（LYPCD-3500电力建设新产品“TEV局部放电监测仪"专业产品值得您信赖）

本产品主要由以下几部分组成：

LYPCD-3500巡检仪一台。

主机充电器一套

LYTEV-II传感器1个。

LYCS-Ⅳ非接触式超声传感器1个

BNC-SMA 50Ω同轴电缆2条。

LYTX-03无线同步发射器及电源线一套。

后台报告生成软件光盘1个

                                               图 3?1系统组成

四、暂态地电压（TEV）测量原理

当配电设备发生局部放电现象时，带电离子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移，如配电设备的柜体，并在非带电体上产生电流行波，且以光速向各个方向快速传播。受集肤效应的影响，电流行波往往仅集中在柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体。但是当电流行波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电流行波会有金属柜体内表面转移到外表面，并以电磁波形式向自由空间传播，且在金属外表面产生暂态地电压。而该电压可用专用的TEV传感器布置在开关柜外面进行测量。TEV传感器类似传统的RF耦合电容器，其壳体可做绝缘和保护双重功能，传感器内部可感应出高频脉冲电流信号。其测量原理如图：

                                 图 4-1 TEV检测原理

五、超声波（US）测量原理

局部放电发生前，放点点周围的电场力绝缘介质的机械应力和粒子力处于相对平衡状态。局部放电发生时电荷的快速释放或迁移使电场发生改变，打破了平衡状态，引起周围粒子发生震荡性机械运动，从而产生声音或振动信号。超声波法通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。该方法特点是传感器与地理设备的电气回路无任何联系，不受电器方面的干扰，但在现场使用时容易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。由于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大，超声波检测法的检测范围有限，但具有定位准确度高的优点。局部放电产生的声波的频谱很宽，可以从几十Hz 到几MHz，其中频率低于20kHz 的信号能够被人耳听到，而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。通过测量超声波信号的声压大小，推测放电的强弱。

               图 5-1 US测量原理

六、技术参数（LYPCD-3500电力建设新产品“TEV局部放电监测仪"专业产品值得您信赖）

七、基本操作

                          图 7?1 整机接口图

仪器开启/关闭

按下按钮，等待1秒，接通仪器电源。1秒后，开机画面显示在屏幕中。

                     图 7?2 开机画面

若要关闭仪器，长按 按钮3秒钟。

自检及系统信息

仪器启动后，系统会进行自检，自检完成后，显示屏会显示下列信息：

·自检测试结果-显示加电自检测试结果，显示正常或失败。如果仪器自检失败，则列出故障点，请根据故障类型相应处理，若无法处理，则应将仪器返厂修理。

·设备型号—显示设备型号名称。

·设备编号—显示设备编号信息。

·软件版本号—显示仪器上安装的当前软件的版本。

另外也可以从系统设置中按来浏览系统信息显示屏。

设置

进入系统主画面后，使用按键进入设置画面，使用和按键选择想要修改的项目，选中项目后使用和按键对项目进行修改。

其中特殊项：系统设置中的设备名称、任务编号、日期时间对其进行修改时首先使用和按键选择该项，然后使用和按键来选择要修改的具体位置，当要修改的位置闪烁后使用和按键对该位置进行修改，修改完毕后使用和按键调整到没有闪烁区域后，使用和按键选择想要修改的其他项目。

LYPCD-3500 TEV局部放电监测仪系统设置

                 图7?3 系统设置画面SZ

文件名称—显示数据存储文件的名称，显示当前存储状态。

设备名称—被检测设备的编号。

任务编号—试验任务编号。

测量通道—当前工作通道。

同步方式—选择同步方式，内同步、光同步、外同步。

内同步：可检测电力设备是否存在放电及其放电大小。

光同步：在室内或其他无阳光直射地点检测时，需打开白炽灯，可将同步方式改为光同步。

外同步：为了得到稳定而且准确的相位。

按键声音—按键声音开、关控制。

日期时间—系统日期时间设置。

图片存储位置—设置图片存储路径，可存储在SD卡内，也可通过USB口存储到终端设备。

US设置

                   图 7?4 US设置画面

预警值（黄色）—设定黄色“交通灯"门限值（默认值3mV）

报警值（红色）—设定红色“交通灯"门限值（默认值7mV）

增益—通道增益调节，系统采用自动增益控制调节，范围为：42dB、35dB、28dB、21dB、14dB、7dB、0dB、-7dB。

测量模式—US测量模式的切换，包含波形模式、连续模式、相位模式。

波形模式周波数—更改波形模式下显示波形的周波数量。

TEV设置  

              图 7?5 TEV设置画面

预警值（黄色）—设定黄色“交通灯"门限值（默认值20dBmV）

报警值（红色）—设定红色“交通灯"门限值（默认值29dBmV）

测量模式—HFCT显示模式的切换，包含波形模式、统计模式、脉冲模式。

统计模式统计时长—设置统计模式的统计时间

系统信息

              图 7?6 系统信息画面

浏览在加电时显示的系统信息。

TEV测量

TEV有3种测量模式：波形模式、统计模式、脉冲模式。

TEV—波形模式

在系统设置中测量方式选择TEV，按TEV设置中测量模式选择波形模式后设置周波数，再点击按钮进入显示画面：

                        图 7?7 TEV波形运行模式

测量通道—显示正在测量的通道。

测量模式/显示模式—显示当前测量模式（正常模式、脉冲模式，统计模式。）

触发方式—显示当前触发方式及运行状态。

时间日期—显示系统时间日期。

电池状态—显示当前剩余电池电量。

报警指示—显示当前的报警状态，如绿色、黄色或红色，具体由设定值决定。默认值为：小于20 dB = 绿色、20-29 dB = 黄色、以及大于 29dB = 红色。

测试背景—显示当前测试背景，在停止状态下，点击保存测试背景。

峰值读数—当前周波测量到的峰值读数，用dBmV表示。

报警历史—以流动柱状态图的形式显示*近 20 个测量值，色彩编码类似于交通指示灯。还可以通过按下按钮来清理历史。

历史*大读数—进入测量模式以来，所获得的*大读数。还可以通过按下按钮来复位。

操作指示—系统对当前画面可用操作进行提示。

波形图—显示测量波形可显示多个周波根据放电特性来判断是否放电，通过和按钮可对波形幅值显示进行缩放。

             图 7?8 TEV波形停止模式

保存记录—以数据库的形式对测量数据，波形进行存储。

查看记录—查看测量数据，对数据进行处理。

设为背景—将当前测得值设为背景值。

清理历史—对报警历史进行清理处理。

存储图片—将测得波形以图片形式进行保存。

TEV—统计模式

在TEV设置中测量模式选择统计模式后，点击按钮进入显示画面，TEV的统计模式有3种显示模式，若要在各模式之间进行切换，则可以在运行状态下使用左、右方向键在各个不同显示屏之间进行切换

                                 图 7?9 显示模式切换

二维图谱（峰值图谱）

显示单周期内波形幅值和相位的关系，以及脉冲次数与相位的关系。

二维图谱（指纹图）

该模式下纵轴代表放电水平，横轴代表相位0-360度，不同的像素颜色代表不同的峰值频次。点击按钮开始重新统计。

三维图谱（Q-Φ-T）

该模式纵轴代表放电水平，横轴代表相位，Z轴代表时间，脉冲不同颜色代表放电水平的大小不同，右侧颜色标识代表纵轴不同的百分比所使用的不同颜色。通过该模式可以区分干扰和放电，以及随时间变化不同相位信号的变化。

TEV—脉冲模式

               图 7?10 脉冲模式

在TEV设置中测量模式选择脉冲模式后，点击按钮进入显示画面：

脉冲数/2S—显示在 2 秒期间内的脉冲计数。

脉冲数/周期—显示 50Hz主频率下的每周期内的脉冲数。

严重度—显示短期严重度（根据 TEV幅值（mV）x 每周期内的脉冲数计算）。

US测量

US有3种测量模式：波形模式、连续模式、相位模式。

在系统设置中测量方式选择US，US设置中选择需要的测量模式后，点击按钮进入显示画面。

US—波形模式

波形检测模式用于对被测信号的原始波形进行诊断分析，以便能直观的观察被测信号是否存在异常。

           图 7?11 US波形模式测量画面

US—连续模式

连续检测模式是局部放电超声波检测中应用*为广泛的一种检测方法。可迅速检测被测信号特征，显示直观，响应速度快。该模式通过不同参数值的大小组合判断被测设备是否存在局部放电以及可能的放电类型。

           图 7?12 US连续模式测量画面

按下F1停止后，再点击确定可设置背景。

有效值—显示被测信号在一个周期内的有效值。

周期峰值—显示被测信号在一个周期内的峰值。

50Hz相关性—显示被测信号50Hz频率成分。

100Hz相关性—显示被测信号100Hz频率成分。

US—相位模式

由于局部放电信号的产生与工频电场具有相关性，因此可以讲工频电压作为参考量，通过观察被测信号的发生相位是否具有聚集效应来判断被测信号是否因设备内部放电引起的。

图 7?13 US相位模式测量画面

横轴为角度（0～360°），纵轴为信号幅值（mV）。

按下后，可查看存储记录。

点击按钮可以消除统计。

数据存储

系统将数据存储在SD卡中，为了保证软件正常存储及读取，应保证SD卡有效。在存储前应先系统设置中设置文件名称、设备名称、任务编号，以作为日后查看标识。

在停止状态下，按下按键，可对数据及图形进行存储。

数据查看

停止状态下按下按键，可打开历史数据窗口，在该窗口下，可对记录进行删除，对文件可进行导出和删除，同时提供蓝牙发送接口。

              图 7?14 历史数据画面

外同步的使用

在现场试验时，为了得到稳定而且准确的相位，可以采用外同步触发方式，在系统设置里，将触发方式改成外同步，将无线同步发射器接到试验电源上，点击运行，此时放电相位为稳定而准确的相位。

注意：无线同步连接试验电源时，应严格按照LNE的表示进行接线。

    图 7?15 无线同步发射器

传感器的使用

TEV传感器

TEV传感器能够感应出开关柜金属柜体上的暂态电压形成一定的高频感应电流。使用时将TEV传感器紧贴在金属柜体上。

         图 7?16 TEV传感器图片

非接触式超声传感器（CS）使用

非接触式超声传感器是对发生局放时在空气中传播的超声波进行检测。要求放电源与传感器之间必须有良好的空气路径，对于封闭良好，无气孔及空气间隙的开关柜将无法检测。使用时将传感器吸附在开关柜体上，防止超声移动产生干扰信号，并将超声探头对准设备的缝隙处进行检测。

                             图 7?17非接触式超声传感器（CS）图片

三山岛工程提出的新型海上风电输电方案必然经过多轮论证，但是在实际落地的过程中依然会带来很多新的挑战，比如，直流架空线故障穿越的难题。

针对此难题，南网科研院研究团队第1次提出无直流断路器、无集中耗能装置技术方案。“因为在昆柳龙直流已经验证了柔性直流架空线路故障自清除功能的可靠性，所以不依赖直流断路器实现直流故障穿越，我们有一定的经验。"

不过，新的挑战依然存在。与昆柳龙直流工程主要采用网对网输送模式、送端有电网承担盈余功率不同，在三山岛项目中，由于海上风机都是独立的，一旦陆上电网侧发生故障，海上风机功率调节速度过慢，就可能导致直流海缆能量堆积、电压升高，造成设备损坏和系统停运。

所以三山岛工程不能只考虑清理故障，还需要解决与风机协同及盈余功率等问题。“对于这一问题，以往有企业考虑采用直流耗能装置+直流断路器的方案，但大多因直流断路器体重大、成本高而被放弃。"南网科研院研究直流所技术总监介绍，三山岛海上风电柔直工程推出了无直流断路器、无集中耗能装置的更新技术方案，“其核心是借助风机全功率变流器自带的耗能装置，实现盈余功率的分散式就地耗散，充分发挥每个风机自身具备的耗能能力，配合电网进行协调。"

但是，新的问题又出现了——无直流断路器、无集中耗能装置的方案对通讯速度的要求很高。

正常来说，一次协调指令的传递需要600毫秒，但是如果线路发生故障，风机的盈余能量会在10毫秒以内让柔直阀过压跳闸，再加上故障检测等时间，留给协调的时间只有——1毫秒。

科学研究往往如此，当提出一个解题方案，就会引出另一个新问题，科研人员又需要提出另一个解题方案。

此次科研团队的解题方案是：利用低成本的专用通讯装置，实现柔直与风机的快速协同。“我们设置了光纤传输的专网通讯网络，和几百台风机直接联通进行指令下达，把协调的时间控制在1毫秒内。"邹常跃说，他们已在广东临海风电试验基地开展了快速调用风机耗能装置的模拟试验，结果显示“大约0.6毫秒就能完成协调"，这有力地验证了该技术方案的可行性。

“建设过程中，还会不断出现新的科研难题需要我们去解题，但是，我们善于用‘创新’突破难题，这也正是电力科技工作者的价值所在。"

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