COULOMB企业创业项目

一 综述一 1项目概述111项目背景我国 2009年提出建设坚强智能电网的规划与目标，计划到 2020年，基本形成以特高压为核心，电网信息化、自动化、互动化水平明显提升的坚强国家电网，满足可再生能源大规模接入和输送需要。智能化变电站是智能电网建设的重要内容，而智能化变电站建设的首要任务在于准确获取变电设备的状态信息，巡检机器人是活动的信息获取平台，与在变电设备上安装固定的状态测量装置相比，智能巡检机器人具有无与伦比的价格优势和强大的推广应用能力。随着输电电压等级越来越高，大电网互联的格局逐渐形成，对电力系统的输变电设备的可靠性提出了更高要求。在目前情况下，系统一旦发生故障，将可能造成大面积的停电，其维修费用和造成的经济损失都是无法估量的，因此电网的安全运行显得格外重要。变电站内包含大量高压电力装置，及时发现设备内存在的缺陷与潜在的问题，并合理安排检修，对保障电力系统的稳定运行具有重要的意义。国内外电网运行经验均表明，绝缘故障早期的主要表现形式是局部放电，它既是引起绝缘劣化的主要原因，又是表征绝缘状况的特征量。局部放电是电力设备绝缘产生贯穿性放电故障前所产生的放电现象，其特点是只产生局部的缺陷放电，不会造成整体绝缘的破坏，但长时间作用下，其热、电、光、机械作用会扩大局部缺陷、造成整体绝缘恶化，因此国内外普遍将局部放电检测作为诊断设备绝缘状况的重要有效手段，如何快速有效地检测局部放电并进行放电位置的识别一直是科研工作者和现场运行人员十分关注的问题。基于局部放电过程表现出的多种物理化学现象，常用的局放检测方法主要分为电测法和非电测法两大类，电测法主要包括脉冲电流法和特高频法等，非电测法主要包括超声 (可听 )波法、光学法、化学法等。自上世纪中期以来，国

内外很多家科研机构、运行部门和生产厂家基于不同的局放检测方法开展了大量研究工作，期间也逐渐有新的检测方法提出和被研究，迄今为止局部放电仍然是国内外高电压绝缘领域的研究热点和难点。目前国内外研究者逐渐认识到 ：相比上述其他几种方法，特高频法（ ultra-high frequency, UHF）是一种抗干扰性能佳、灵敏度高以及有望实现放电源定位的局部放电监测方法，近年来得到了国内外的普遍认可，在电力设备绝缘缺陷和故障诊断中有着良好的应用前景 。目前国内外开展的 UHF局放检测，通常都是将传感器固定安装在 GIS、变压器等具体单一设备上，对变电站设备的局部放电检测和定位主要是针对具体设备进行。而变电站中的任意高压电力设备均可能发生局部放电，要想对全站的一次电气设备实施监测，需要在所有设备上都安装局部放电监测装置，成本极高，监测系统的使用效率也较低，而且众多在线监测装置本身的维护工作量也很大。相比 GIS变电站来说，敞开式（ Air-Insulated Substation，简称 AIS）变电站数量非常庞大，运行环境恶劣，运行时间也比较长，高压设备绝缘老化比较严重，局部放电问题更应该引起关注。对于敞开式变电站主要通过设备巡检找到发生绝缘故障的电力设备。变电站设备巡检是保证变电站安全运行，提高供电可靠性的一项基础工作，随着变电站自动化水平的提高以及无人值守的普及，变电设备运行可靠性面临更加严峻的考验，变电站巡检受到了更大的重视。目前国内变电站均采用传统的人工巡视方式，由于受巡视人员劳动强度、业务水平、责任心和精神状态等诸多因素的制约，漏检、误检情况时有发生，造成重大经济损失，根据中国电力科学院 2015年电网运行统计报告，变电设备漏检、误检造成的经济损失达到每年26亿元以上，由此可见，人工巡视已经越来越满足不了现代化变电站安全运行的要求，机器人代替人工巡视将是智能电网发展的必然趋势。本项目旨在采用一种新型 UHF天线阵列，建立一个机器人移动式平台，实施对变电站内高压设备进行全方位的局部放电巡检和定位，可以大大降低人工成本，提高变电站巡检效率，同时也降低大规模安装在线监测装置的成本。其突出优势包括以下几点： (1)通过移动式巡检系统，可以大幅提高故障检测效率 ，无需挨个检测设备； (2)通过机器人巡视，可减少漏检、误检可能性，减少人工成本。