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概 述 ---- 1
GIS介紹 --- 1
GIS設備在線監測及診斷的意義 2
GIS在線監測的現狀 -- 2
基於「光測」技術的GIS在線監測系統 --- 4
電弧成因及弧光監測 -- 4
電弧的危害 - 5
OTEM 監測 系 統 6
OADS閃絡監測及快速定位系統 - 7
OPDS光局放在線診斷系統 ---- 10
專 用 檢 修工 具 --- 12
NL50-SF6氣體洩漏成像儀 - 12
產 品 成 功案 例 13
部 分 海 外 業 績 列 表 ---- 16
一、GIS介紹
GIS（Gas Insulated Switch-gear）是一種氣體絕緣的全封閉組合開關電器。GIS利用了SF6氣體良好的絕緣性能，將斷路器、隔離開關、接地開關、PT、CT、避雷器、母線等設備封閉地組裝在一起。GIS以其結構緊湊、佔地面積小、可靠性高、配置靈活、安全性強、環境適應能力強、維護工作量很小等優點，近幾十年獲得了高速的發展，在電力系統內得到了廣泛的應用。
GIS是一種運行可靠性很高的電力設備，其故障率只有0.1～0.2%，其主要部件一般能滿足20年的免維護周期。鑑於GIS設備在電網中的重要作用，一旦發生絕緣故障會對電網的安全穩定運行帶來巨大的影響。由於SF6氣體的洩漏、外部水分的滲入、內部氣室導電雜質的存在、盆式絕緣子存在內部氣隙等因素影響，都可能導致GIS內部存在各種絕緣缺陷。另外由於GIS內的場強很高，當設備內部存在缺陷時，就會在日常運行中發生局部放電、閃絡、起弧、拉弧等現象。各種類型的電弧及局部放電是導致GIS設備絕緣劣化的主要原因之一，同時也是反映GIS絕緣劣化的重要特徵。因此，採用不解體的檢測方法從GIS內部、外部利用各種特徵量測量傳感器對GIS設備進行帶電狀態檢測，顯得尤為重要和迫切！
從國際主流最新應用狀況表明，通過對GIS內部閃絡偵測、光局放診斷和分析，能夠及時、有效地判斷GIS中是否存在絕緣缺陷，對於可能發生的故障提前預警、能夠給用戶一個肯定、明確的結果、結論！
二、GIS設備在線監測及診斷的意義
GIS設備在線監測及診斷系統的任務是了解和掌握設備的運行狀態，通過實時記錄和顯示監測數據，結合系統的歷史與現狀，考慮環境因素，對設備運行狀況進行全面的評估，判斷其處於正常或者非正常狀態，對異常狀態進行報警以便運行人員及時處理。
傳統的GIS設備檢修採用的是定期檢修的方式，即對 GIS設備進行定期的預防性試驗，根據試驗結果決定是否對設備進行檢修。定期檢修需要安排停電計劃，一般到期必修，沒有充分考慮設備的實際狀態，導致不少超量維修，造成了人力、物力的極大浪費。同時預防性試驗並不能發現設備內部的潛伏性缺陷，在低電壓下的試驗，也不能真實地反映設備的絕緣狀況。
通過先進、可靠、智能的在線監測，為智能GIS的安全、穩定運行提供有力的保障。
當今應用最為廣泛的GIS在線監測技術是基於「聲-電」聯合概念提出的，即對GIS設備內部所產生的特高頻電磁波局放信號和超聲波局放信號進行採集、分析，從而對GIS內部的各種絕緣隱患進行診斷和定位。
從多年現場大量實際應用情況顯示：基於單一的「電磁波」或「超聲波」的探聽技術，僅僅適合有局放測量經驗的工程師攜帶便攜儀器進行帶電檢測，去識別GIS典型且嚴重特徵放電。目前已投運的UHF局放在線監測系統，從國網運檢及狀態評價中心的報告得出，至今沒有一起成功應用案例！在GIS內部及外部的複雜電磁場環境下，超高頻電磁波檢測技術是很容易收到周圍環境幹擾！因此目前已投運的監測系統要麼每天持續不斷地發各種報警事件，要不就沒有任何報警信息。在這樣運行狀況下，給變電站值班運行人員、電網運維檢人員造成了很大的困惑，極大地降低了GIS在線監測系統的有效性，嚴重影響了狀態檢修工作的開展，最終讓GIS設備處於失控的狀態，威脅電網的安全穩定運行。
隨著GIS光（直視或GIS內窺鏡）檢測技術的推廣，該實用、有效的探測技術已深得電力用戶的認可！
目前國網特高頻在線實際運行檢測調研報告：
運行情況分析
GIS特高頻局部放電在線監測裝置共安裝589套。從統計結果上來看，報警50次，其中有效報警次數0次；漏報警4次；誤報警50次，誤報率為100%；檢出主設備缺陷次數0次。誤報原因為裝置採集系統故障。
2014年1月8日在凌晨01.03.52，國網特高壓1000KV皖南變電站1000KV GIS 的T021、T02開關A相跳閘，T021開關1067毫秒後重合成功，T02開關1365毫秒重合成功，運行約4322毫秒後A相再次故障T021、T022開關三相跳閘！經過早上7時排查，證實T02167接地刀閘A相（G251氣室）通氣盆式絕緣子被擊穿！
在這個站安裝了行業技術最好的英國進口特高頻局放在線監測系統，實際使用的效果如何？
四、基於「光測直視」技術的GIS/GIL在線監測系統
OTEM光測絕緣隱患快速定位及光局放診斷系統，是目前歐洲數位化交直流高壓GIS狀態監測及絕緣診斷的主流產品，該技術源於歐洲電氣巨頭，由國際著名「電工城」&「醫療之都」之稱的Erlangen（埃爾朗根）早期開發。
1986年奧地利維也納，電網二個380kV和110kV GIS新建項目中，成功投運了首套」GIS光測絕緣隱患快速定位系統」。在之後的近三十年時間裡，GIS光測直視檢測技術得到了飛速的發展。已廣泛應用於歐洲最大的幾家電力集團公司如最大的德國意昂(E.ON)集團、RWE集團、法國EDF、義大利Enel、第五大瑞典大瀑布(Vattenfall)集團。同時光測系統也一直是全球知名的ABB、SIEMENS、AREVA、ALSTOM、Hyundai（韓國現代）等GIS設備廠家OEM供應商。
隨著全球能源網際網路及數字智能化技術的迅猛發展，成熟、可靠、準確、穩定的GIS光測故障定位及光局放診斷系統更是廣泛贏得：德國、瑞士、義大利、奧地利、法國、英國、瑞典、西班牙、韓國、澳大利亞和阿爾及利亞等國能源公司認可及應用。並已在國際上美譽為GIS的「Airbags（安全氣囊）」！尤其是德國的E.ON意昂能源集團公司，已把「OTEM「光測系統列入其採購高壓GIS/GIL設備的標配產品。
GIS光測技術，等同於一種直接用眼睛「檢視」的技術，對GIS內部所發生的各種絕緣隱患狀態，能夠最直觀的「目視、目測」。歐洲近30年來運行經驗表明，光測系統對於GIS內部所發生的導體及絕緣體沿面的閃絡、閃絡、起弧、拉弧、燃弧、弧光接地、顆粒飄弧、放電等狀態，系統能迅速、精準地偵測並定位，並及時地預警。從事光測技術研究的國際知名專家，從早期研製特高頻局放系統，由於內/外部電磁幹擾無法去除難於給出內部隱患信息的準確判斷，才轉向研究光局放診斷技術。經近10年研究結果表明，光局放技術有更高的檢測靈敏度和更強的抗幹擾性！
五、電弧成因及閃絡監測
電弧是一種氣體放電現象，是電流通過某些絕緣介質產生的瞬間火花現象。根據電弧發生的不同部位可以將電弧分為以下三類：
Ø 帶電導體間的電弧放電
Ø 帶電導體與地之間的電弧放電
Ø 絕緣體表面的沿面放電（爬電）
當電力設備的內部產生電弧時，會伴隨有很多不同的效應出現，如：電磁效應、光效應、熱效應、聲效應、壓力效應等等，利用以上的各種效應，通過相應的傳感技術能夠有效地監測GIS設備內部的電弧，並及時預測和定位故障位置。
由於各類電弧與放電現象產生的光效應不同，並且設備內可能會有其他可見光的幹擾，所以對於弧光特性的分析和選擇性監測就顯得尤為重要。通過對不同光的研究，發現電弧弧光有其特殊的波長範圍和頻率範圍，分析和篩選合適的光信號，就能夠準確地判斷電弧放電故障。
六、電弧的危害
由於電弧的產生伴隨著聲、光、熱等效應，所以在電力系統中電弧的產生會對電力設備和人員帶來巨大的危害。
電弧對設備的危害：
Ø電弧產生過程中釋放的巨大熱量會嚴重損壞GIS等設備。
Ø電弧故障發展會造成相鄰設備的損壞，引起電站供電系統的癱瘓，影響區域電網的穩定，除了造成巨大的經濟損失，還會形成嚴重的社會問題。
Ø電弧產生的高溫火花會引燃絕緣介質，將金屬熔化引發火災、爆炸等惡性事件。
電弧對人體的危害：
Ø燃弧所產生的光強高達9000lux以上，而該光較為集中，人眼直視弧光極易使人眼睛刺傷，使角膜上皮脫落，出現怕光、流淚、異物感、結膜充血等症狀，嚴重的更能導致失明。
Ø電弧爆炸產生的熱量和融化金屬的飛濺會對人體造成嚴重的燒傷。
Ø爆炸時產生的聲音會對人的聽覺也會造成影響，甚至使人失聰。
Ø電弧會使SF6分解產生大量有毒害氣體對人體造成致命的傷害。
鑑於電弧發生時會產生一系列的危害，故需要一套迅速、精確的監測系統對GIS設備的各種運行狀態進行實時分析，提前預測設備可能出現的故障，及時採取消缺措施，保障設備的安全穩定運行。
高壓導體及絕緣件的閃絡所造成GIS、高壓開關的危害案例
OTEM光測系統，可廣泛適用於20kV～1200kV各個電壓等級交、直流的 GIS和GIL、罐式斷路器、發電機出口斷路器等高壓設備進行內部隱患定位和光局放診斷。
該系統可分為二套獨立的監測系統：一套是OADS(閃絡監測及快速定位系統)、另一套是OPDS(光局放診斷系統)。分別監測和準確定位GIS設備內部的「Arc閃絡」和「PD局部放電」現象，通過這兩種檢測手段，實時記錄和顯示監測數據，迅速準確地對GIS設備狀態進行全面的評估，判斷其處於正常或者異常狀態，對於異常狀態及時發出報警信號，以便值班運行人員及時處理和排除設備的各種隱患。
一. (OADS)閃絡監測及隱患快速定位系統：
1. 系統適用範圍
閃絡在線偵測系統，能夠實現GIS、GIL、金屬封裝開關設備、交/直流高壓斷路器等內部閃絡隱患的檢測及定位,該系統既適用於高壓和超高壓有人值守的GIS變電站，也適用於高壓和超高壓遠程控制無人值守的GIS變電站。
該系統藉助選擇性檢測功能，系統的控制中心能夠接收到故障的精確位置信息後，不會產生保護誤動的風險。這種閃絡發生位置的準確定位可以幫助我們顯著減少供電中斷時間，確保設備的高利用率。相比傳統的故障定位方法，可以減少大量的投入。
本系統適用範圍包括從「kA級」的中性點直接接地系統到「A安培級」的補償系統，並能夠在當地的高壓試驗過程中，對試驗性的閃絡進行檢測與定位。
該系統在本地的測控單元上能夠實時顯示GIS內閃絡故障的詳細信息，並可通過浮動觸點和串行接口將信息遠程傳輸至控制中心。不僅適用於新建的變電站，也適用於改造或擴建中的變電站。可以廣泛適用於從35kV - 1200kV交、直流電壓等級的SF6氣體組合電器設備。
2. (OADS)閃絡在線監測及故障定位系統
2.1 概述:
閃絡偵測系統安裝在變電站中的GIS設備上，雖然在變電站內部存在大量的電磁波、雜波、機械波等幹擾信號，但是由於OADS系統中使用的都是無源元件（LA光敏測量傳感器和光纜信號連接），對這些幹擾具有天然的免疫力。該系統有以下兩大優點：
Ø 當GIS內部的負荷開關和斷路器正常動作時，產生的瞬時過電壓對閃絡偵測系統沒有任何的影響。
Ø GIS設備與安裝在每個氣室的閃絡檢測裝置保持良好的電氣隔離，避免閃絡偵測裝置被幹擾。
OADS(光電閃絡在線偵測系統)主要由以下三部分組成：
ØLA型光測傳感器：（無任何的金屬成分）
a) LA-1; GIS直埋式測量傳感器（適合新的GIS）
b) LA-2; T型複合測量傳感器 （適用於老的GIS改造）
ØVE光纖信號連接電纜（Fibre-opticlink）
ØLIBO多通道檢測裝置（電子單元和信號處理）
輸入: 24個或40個光信號輸入、遠程重置、遠程「測試」
輸出: 24個或40個電信號（恆定信號或變動信號）或 (單信號或組信號)
閃絡偵測組報警信號
裝置故障報警信號
串行輸出
Ø完全通過德國權威機構11項EMC電磁兼容試驗檢測
2.2.LA型光測傳感器
l 無源無任何金屬成分的LA閃絡測量傳感器先提前預埋在各個獨立氣室內，通過氣密螺絲擰緊在GIS、GIL罐體的法蘭接頭上，特別強調的是：我們的單軸晶體光敏探頭不突入至罐體內，光棒的頭部基本與罐體內部表面是平齊的！因此光測傳感器光棒不會影響氣室內部的電磁場環境。
l GIS氣室內部產生的閃絡光信號通過光敏導管傳輸到光敏傳感器。
l 本系統中使用的光敏測量傳感器既可以安裝在戶內GIS、GIL、SF6高壓斷路器等設備上，也可以安裝在戶外GIS和GIL、SF6高壓斷路器上。
l 本系統中使用的光敏測量傳感器既適合安裝在新的GIS設備上，也可以安裝在老的、改造的GIS設備上。
l LA傳感器獨特的雙重密封結構設計，確保了GIS/GIL/斷路器本身密封無洩漏。
l LA傳感器各部件材質的壽命均不低於GIS/GIL/斷路器設備本體的壽命。
l LA光測傳感器獨特的結構設計，為日後現場帶電實施光局放診斷提供了可拆卸的法蘭接口。
2.3.VE光纖信號連接電纜：（Fibre-optic link）
光信號傳輸的最佳方式為通過合成光纖進行傳輸。通過光纖進行信號傳輸有以下幾個優點：
Ø容量大，光纖的工作頻率比目前使用的通信電纜高出8~9個數量級，因此容量很大
Ø衰減小，光纖每公裡的衰減比目前容量最大的通信同軸電纜的每公裡衰減要低一個數量級以上
Ø抗幹擾性能好，光纖不受強電幹擾，抗電磁脈衝能力非常強，保密性好
Ø光纖安裝和鋪設簡單，易於操作
Ø光纜的衰減：80dB / km 在570 nm波長
Ø導體的直徑：1 mm
Ø帶絕緣護套後的直徑：2.2 mm
Ø外層保護套管的直徑：3.6 mm
Ø每個通道允許的最長長度：<500 m(玻璃纖維)
2.4. 多通道檢測裝置
如系統原理圖所示：電子單元將從光纖接收到的光信號轉換成為電信號，與參考信號進行對比分析，將對比分析的結果顯示出來。在電源失電的情況下，信號會被暫時存儲在電子單元內，待供電恢復，繼續將信號傳輸到遠程控制中心。單個信號和信號組都可以通過地址通道進行傳輸，從而能夠便捷地將數據傳輸到控制中心。就地檢測裝置的基本配置：24通道和40通道。
本地OADS多通道在線檢測及定位測控屏
二.(OPDS)光局放診斷系統
1. OPDS在線監測系統
PD局部放電監測系統是GIS診斷系統的一個重要組成部分，用於預測GIS中是否有絕緣隱患甚至故障。GIS設備內部發生局部放電時會產生一些光信號，通過光學傳感器（光敏元件）可以檢測到。OPDS系統將監測到的光信號【TE（橫向電磁波）信號】調理放大，藉助就地的信號分析主機，可以將局放信號用圖像的形式展示出來，類似於放電「指紋」一樣。根據局放圖像，我們不僅能區分局放的類型，還能評估局放的嚴重程度，提供合理的維修建議，便於運維人員進行設備的維護檢修
應用於400kV-GIS隔離開關間隔的光局放測量傳感器
2.OPDS系統重要性：
OPDS系統具有如下的優勢：
Ø 超強的抗幹擾能力
對諸多常見的幹擾源均具有超強的抗幹擾能力，如：廣播/電視幹擾，特高頻幹擾，移動通訊幹擾，飛機幹擾，振動幹擾等。
Ø 放電源準確定位能力
通過合理配置光傳感器，可以準確判斷出發生閃絡的每一個氣室。
Ø 配置靈活，可擴展性強
可為每個高壓實驗區和GIS腔體進行單獨設計。
3.OPDS系統的客戶定製
OPDS光局放測量傳感單元通過高速的信號電纜與現場光局放信號採集單元進行直接連接。光局放測量傳感單元把GIS局放產生的光信號經過調理放大後發送至信號採集單元，信號採集單元將信號轉換成數位訊號後會進一步通過光纖將該信號傳輸至後臺處理單元。後臺處理單元安裝有光局放分析診斷軟體，對接收到的信號進行處理後會將結果以圖譜的形式顯示出來。
採用光纖作為信號傳輸媒介，使得信號的遠距離傳輸變得非常方便。
良好的電氣隔離措施確保了該系統具有超強的抗幹擾水平。
監測系統主要由四部分組成：
三套光局放測量傳感器（含信號電纜）；
一臺三通道OPDS光局放檢測裝置；
一臺移動的筆記本含局放診斷軟體；
一套1米定製通訊傳輸光纜；
本系統具有良好的可擴展性，可根據需要擴展光局放測量通道和定製長度的光通訊光纜。
發生在高壓端的局部放電圖譜
顆粒放電圖譜
靠近接地側的局部放電圖譜
目前GIS/GIL閃絡監測及故障定位、光局放診斷系統已成功應用於歐洲、澳洲、美洲、亞洲、非洲多個智能變電站中，近6萬多隻光測傳感器已成功安裝並運行、在市場上取得了良好的效果，贏得了廣泛的讚譽。
Ø 案例1：OADS光測系統探測到GIS設備內部導體上發生的燃弧現象
Ø 案例2 : OPDS光局放檢測系統診斷出GIS盆式絕緣子上的電弧放電現象
Ø 案例3：OPDS光局放診斷系統診斷出GIS盆式絕緣子沿面弧光放電現象
Ø 案例4：OPDS光局放檢測系統診斷出GIS內壁毛刺引起的弧光放電現象
通過OTEM系統對GIS設備進行實時的在線監測，能夠在絕緣缺陷產生弧光的初期就及時監測到故障的隱患信號，並確定故障位置，為設備的狀態檢修提供有力的支撐，為設備的安全穩定運行奠定堅實的基礎。
OADS-GIS閃絡監測及故障定位系統成功安裝的案例:
Ø 案例1：德國柏林市已成功安裝的OADS閃絡監測及故障定位系統
Ø 案例2：德國Kendler項目已成功安裝的OADS閃絡監測及故障定位系統
Ø 案例3：已成功安裝於澳大利亞的GIS設備上的OADS閃絡監測及故障定位系統
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