产品概述
气体绝缘金属封闭开关（GIS）和气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)作为电力系统中最重要的设备之一，肩负着控制和保护的双重任务，如果在运行过程中发生故障又得不到及时的处理，将有可能给电网带来严重的危害。局部放电故障是GIL/GIS常见的故障类型，需要利用MR3000 GIS局部放电在线监测及故障定位系统对GIL/GIS局部放电信号进行实时在线监测，并对测量的数据进行分析处理和综合判断，实时给出设备的绝缘状态评估报告，后续根据监测结果安排检修计划，避免由于设备故障而导致重大电网事故发生，以最低维护成本来保证系统的正常运行。
检测原理
MR3000 GIS局部放电在线监测及故障定位系统通过安装在GIL/GIS关键零部件上的UHF特高频传感器实时采集GIL/GIS内部局部放电激发出的500MHz ~ 1500MHz的电磁波信号，通过检波降频电路，高速采样电路，数据处理缓存电路，采集达到触发条件的局放脉冲信号的幅值（Q）、相位(Φ)、频次(N)、周波序列(t)等特征量，并生成事件文件，上传到上位机专家诊断系统进行事件图谱建立和监测设备绝缘状态分析。
在GIS设备的母线部位或GIL上安装UHF传感器，传感器测量原理图如上图所示，传感器安装分为内置和外置方式，一个GIS间隔或整体GIL上可安装多个传感器，达到对不同部位的局放进行有效监测，同时需要安装一个噪声传感器，用于获取现场背景噪声，在数据分析时作为背景信号进行对比。针对GIL的UHF局放传感器的安装原理与GIS相同，按照局放信号传播的距离特征进行布置。内置式传感器采用GIL/GIS生产时预装的方式进行安装，传感器布置应保证对GIL/GIS内部任何位置发生的局部放电都能够被有效检测，在此前提下，传感器应尽量安装在GIL/GIS关键部件附近，包括断路器、隔离开关、电压互感器、母线等位置。
系统构成
MR3000 GIS局部放电在线监测及故障定位系统由局放监测IED主机、UHF局放传感器、专家分析软件构成。
MR3000 GIS局部放电在线监测及故障定位系统采用在线监测式IED进行组网时，会配置一套监测服务器机柜，其内部安装高性能工控机，显示器，键盘，鼠标，UPS电源，交换机，另外包括专家分析软件。
UHF局放传感器
局部放电UHF特高频传感器分为内置式和外置式两种。
局放传感器（UHF）在各频率段的等效高度曲线如下图所示(等效高度试验样品为标准直径的内置式局放传感器)。
内置式局放传感器
内置式传感器采用电容型天线，通过手孔，置于GIL/GIS内部，信号通过L16-N型射频端子输出，抗干扰能力强，灵敏度高。内置式UHF特高频传感器在GIL/GIS生产时进行预装，安装在GIL/GIS各监测位置的盆子处，GIL/GIS的金属同轴结构可视为一个良好的电磁波导体，局部放电形成的电磁波可以沿导体传播，传入在线监测IED或便携式IED进行混频、检波处理，并进行深入分析，建立诊断图谱。
变电站现场环境复杂，干扰信号繁多，内置式传感器与GIS集成为一体，电容型天线置于气室内部，不影响气室内部电场分布，局部放电信号接收效果良好，噪声信号屏蔽效果明显。内置式传感器设计有密封槽，利用三元乙丙O型圈实现信号引出部分的纵向密封，在面与面的接触区，采用传统的密封圈进行密封，避免内置式UHF传感器的安装造成气室的漏气。同时，传感器的信号输出端子处可配置安装防水盒，适用于户外设备。
外置式局放传感器
外置式传感器采用电容型天线，内部用电子密封胶进行固定，外壳用铁壳屏蔽，周边用屏蔽绵进行安装时缝隙的信号屏蔽，传感器内部具有过电压保护模块，当接收信号出现过电压时，内部过电压保护模块开始工作，保护外置式传感器不受损坏，同时也对GIL/GIS监测IED主机形成保护。
外置式UHF特高频传感器安装在GIL/GIS本体外壳、盆子侧边或者母线盆子位置处，GIL/GIS的金属同轴结构可视为一个良好的电磁波导体，局部放电形成的电磁波可以无衰减的进行传播，传入GIL/GIS在线监测IED或便携式监测IED进行混频、检波处理，并进行深入分析，建立诊断图谱。GIS的一个间隔或GIL上可安装多个传感器，实现对不同部位局放的有效监测。
变电站现场环境复杂，干扰信号繁多，外置式传感器设计有金属屏蔽棉，一方面可以对信号进行屏蔽，另一方面也可以实现传感器的外壳接地，配合GIL/GIS在线监测IED内的滤波电路，有效的过滤掉信号中的噪声干扰，实现对有效局放信号的采集目的。
技术参数
GIL/GIS局部放电监测传感器技术指标：
产品 | 指标类型 | 指标名称 | 指标值 | 单位 | 备注 |
GIL/GIS局部放电监测传感器 | 环境指标 | 工作温度 | -25 ～ +65 | ℃ | |
工作湿度 | < 95% | / | |||
综合监测性能 | 测量灵敏度 | -80(内置)； -75(外置)； | dbm | ||
测量带宽 | 300 ～ 2000 | MHz | |||
测量精度 | 0.1 | dB | |||
平均等效高度 | > 10 | mm | 中国电科院测试报告 | ||
过压保护 | 具备 | ||||
信号接口 | N型射频端子 | / | |||
综合外观性能 | 材质 | 6061铝合金(内置式) 304不锈钢(外置式) | / | ||
外形尺寸(内置式) | 多种尺寸选择 | mm | 支持定制 | ||
防水性能 | 良好 | ||||
设计寿命 | > 50 | 年 | |||
适用电压等级 | 全电压等级 | / |
在线监测IED技术参数
GIL/GIS局部放电在线监测IED的技术指标如下：
产品 | 指标类型 | 指标名称 | 指标值 | 单位 | 备注 |
GIL/GIS局部放电在线监测IED | 工作电源及环境 | 电源输入 | AC 120 ～ 240 | V | |
功耗 | < 30 | W | |||
工作温度 | -25 ～ +65 | ℃ | |||
工作湿度 | < 95% | / | |||
综合监测性能 | 自检功能 | 具备 | / | 开机自检 | |
接入传感器 | 内置、外置 | / | |||
监测带宽 | 300 ～ 1500 | MHz | |||
测量范围 | -80 ～ -20 | dBm | |||
测量精度 | 0.1 | dB | |||
监测灵敏度 | -80 | dbm | |||
监测通道 | 4 ～ 16 | 路 | |||
同步扫描通道 | 全部通道 | / | |||
采样率 | ≥100 | MHz | |||
刷新率 | ≤ 1 | s | |||
采样模式 | 24h不间断 | / | |||
采样时间覆盖 | 100% | ||||
放电类型识别 | 5种以上典型放电类型 | ||||
监测内容 | 放电幅值(Q)、相位(Φ)、次数(N)、放电率 | / | |||
局放故障定位 | 支持 | / | |||
同步信号 | 供电电源或其他 | / | |||
噪音消除能力 | 很强 | / | |||
过电压保护 | 支持 | / | |||
信号输入接口 | N型射频端子 | / | |||
通讯接口 | RJ45、光纤SC或ST | / | |||
系统综合 性能 | 机柜形式 | 2U/19英寸插箱式铝型材机箱； 户外挂箱式（304不锈钢）； | |||
设计寿命 | 20 | 年 | |||
适用电压等级 | 全电压等级 | / | |||
扩展性能 | 最大接入1000个点 | / | 采用分布式组网 | ||
试验情况 | EMC试验 | 通过(最高等级) | / | 中国电科院试验报告 | |
系统性能试验 | 通过 | / |
监测方案
传感器安装布置方式
内置式传感器采用GIL/GIS生产时预装的方式进行安装，传感器布置应保证对GIL/GIS内部任何位置发生的局部放电都能够被有效检测，在此前提下，传感器应尽量安装在GIL/GIS关键部件附近，包括断路器、隔离开关、电压互感器、母线等位置。如果传感器距离IED主机超过20米，需要另扩展IED。传感器具体布置要求参考国家电网公司标准Q/GDW 11282-2014<气体绝缘金属封闭开关设备特高频局部放电传感器现场检验规范>中附录A的传感器配置原则。
在线监测系统整体布置方案
