基于宽频振动传感器的电力设备状态监测方法可行性分析

宽频振动信号包括1 Hz~20 kHz的低频振动信号和20~500 kHz的高频超声信号。近年来,利用振动信号对变压器、电容器、电抗器等电力设备进行状态检测的手段日益成熟,超声信号也可以很好地检测出电力设备中的局部放电并定位,均已有较为成熟的应用。文中提出了基于宽频振动传感器的电力设备状态监测方法,并使用该传感器同时测量了脉冲振动源的振动以及油纸绝缘针板电极局部放电的超声,借助仿真对超声时延进行了修正,对局部放电进行了识别,并与脉冲电流法所得结果进行了对比。结果表明,所提出的监测方法可以很好地监测到振动和超声,并实现局部放电的识别,该方法应用于电力设备状态监测是可行的。

考虑波速特性的小波变换模极大值法的电力电缆局部放电定位研究

电力电缆局部放电的有效检测和精确定位对于保障城市配电网系统的安全可靠供电具有重要意义。首先,通过在实验室搭建10 k V振荡波检测系统对一条497 m长缺陷电缆进行局部放电检测试验,并分析了局部放电信号在电缆中的传播特性;其次,通过比较不同时域定位方法的定位精度,提出采用小波变换模极大值法与自相关方法的联合定位方法以减小定位误差。此外,为了降低波速不定性对局部放电定位精度的影响,对试品电缆的波速特性进行了测量,并提出利用局部放电信号小波变换各尺度中心频率对应的波速进行定位计算,由于各尺度下频率分量较为集中,降低了由于波速不定性带来的定位误差。试验结果表明,振荡波电压能够有效激发局部放电的产生,所提定位方法具有较高的定位精度,满足工程需要。

基于MCD稳健统计分析的变压器油色谱异常值检测及分布特性

由于人为因素以及现场干扰的影响,变压器油色谱在线监测数据在测量和传输中会不可避免地出现偏误,导致异常数据值,使得经典统计方法的结果出现偏差甚至错误。为了解决上述问题,基于稳健统计理论,根据油色谱监测数据异常值的特点,提出了油色谱H2、CO和总烃3类特征气体异常值的最小协方差行列式MCD稳健多元检测方法。利用迭代和Mahalanobis距离的思想构造一个稳健的协方差估计量,并进行异常值检测,然后再将异常数据和正常数据分类处理。针对H2、CO和总烃这3类特征气体的实例统计分析表明,异常值剔除后可有效减少这3种气体的测量值对经典统计方法的干扰,使得油色谱数据的统计规律更加明显。通过对异常值区间的跟踪评估,还可更加明显地反映变压器运行状态的变化。

应用激光成像技术检测SF_6电气设备气体泄漏

SF6气体泄漏对SF6电气设备、人员以及环境的安全造成了巨大危害,但由于其无色无味,泄漏点不容易定位。笔者介绍了一种用于检测SF6电气设备气体泄漏的激光成像技术,并介绍了该方法实现的技术原理,分析了与传统方法相比的优越性。通过对几个检测实例的分析表明,该方法可以快速、准确、安全地对SF6泄漏点进行定位。

一起GIS内部部件松动故障的在线检测与诊断

为尽早发现GIS内部部件松动,避免设备发生局部放电、内部击穿等严重故障,研究了应用超声法和超高频法对GIS内部部件松动进行在线综合检测与诊断,提出了检测的详细步骤:首先利用超声法按周期对GIS设备的关键位置进行检测;再利用超高频法对超声幅值异常区域进行检测;最后将超声幅值最大位置和设备内部结构图进行比对分析,确定松动部件。最后用案例证明了该方法的有效性。

等温松弛法在三元乙丙橡胶绝缘电缆连接器的老化评估中的应用研究

本文采用等温松弛电流法测量了不同老化程度的电缆连接器绝缘的等温松弛电流,建立了基于界面极化理论的等温松弛电流模型,分析了老化引起的缺陷对总体的松弛电流的影响,定义了表征电缆连接器绝缘老化程度的参数——老化因子A,并且计算了不同老化程度的电缆连接器绝缘的老化因子。结果表明随着老化时间的增加,老化因子值也在增加。另外,基于ASTM E698标准测量了活化能,结果表明随着老化时间的增加,活化能减小,这与老化因子之间存在良好的对应关系,表明等温松弛电流法可对电缆连接器的绝缘老化程度进行有效评估。

荧光光纤温度传感器护套材料在变压器油中的热老化

荧光光纤温度传感器长期浸没在变压器油中,随着使用时间的增加,其护套材料不可避免地会经历老化过程。通过有限元仿真发现荧光光纤温度传感器及其护套在工作时所处的电场很小,热老化是护套材料老化的主要形式。为此,针对荧光光纤温度传感器的3种不同护套材料即交联聚烯烃、聚氨酯和聚氯乙烯,在不同温度的变压器油中进行了热老化;然后使用Fourier变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对试样的化学结构进行了辅助分析,并且基于机械拉伸实验和使用沿面电极布置形式的等温松弛电流方法,对不同护套材料的老化状态进行了分析评估。红外光谱实验结果表明:交联聚烯烃和聚氨酯护套在变压器油中热老化后均发生一定程度的分解,聚氯乙烯护套的红外光谱在老化前后没有大的变化。机械拉伸实验结果表明:交联聚烯烃护套的断裂伸长率和拉伸强度都大幅下降,聚氨酯护套的断裂伸长率下降但是拉伸强度却增加,而聚氯乙烯护套的断裂伸长率和拉伸强度均没有太大变化。等温松弛电流方法计算结果表明:老化后各种护套的老化因子值均大于未老化护套的值。综合评估可得:交联聚烯烃护套在油中热老化性能最差,聚氨酯护套次之,聚氯乙烯护套性能最好。

一起220kV变压器绕组短路损坏事故分析

介绍了一起由低压开关柜内部短路引起的220 kV变压器绕组损坏事故。为检查绕组损坏程度,进行了绕组电阻测试、油中溶解气体分析和扫频响应等试验,通过对试验数据分析得出变压器内部低压侧绕组发生严重变形且低压C相绕组存有断点,返厂解体结果验证了分析结论的正确性,最后对事故发生的原因进行了深入分析,并提出了采用半硬自粘换位导线等防范措施。

特快速暂态过电压作用下变压器绕组内置MOV动态保护特性

特快速暂态过电压(VFTO)是由气体绝缘变电站开关操作产生的一种陡波前过电压,它的直接入侵会对变压器绕组的纵绝缘造成极大危害。本文通过理论分析、数值计算和实际测量研究了VFTO作用下变压器绕组并联MOV的保护特性。本文首先建立了变压器绕组的多导体传输线模型(MTLs),推导了基于时域有限差分法(FDTD)的求解迭代公式,通过应用矢量匹配法逼近传输线频变阻抗,解决了时域有限差分法难以处理参数频变效应的问题。然后,建立了变压器绕组并联MOV的多导体传输线模型,并推导了基于FDTD求解该模型的迭代公式。最后,研究了一个连续式变压器绕组模型,测量并计算了该模型在VFTO作用下并联MOV前后的电位分布。对测量结果与计算结果的分析和比较不仅验证了所采用的计算模型和计算方法的正确性,同时也证明了在VFTO作用下用MOV保护变压器绕组的可行性。

基于振动信号分析的V型有载分接开关机械故障识别方法

有载分接开关(OLTC)是变压器中唯一频繁动作的关键部件,容易发生机械故障,从而引发严重的安全事故。分析了V型OLTC的切换原理,设置了3种常见机械故障,利用多通道振动传感器采集切换过程的振动信号,提出了一种基于振动信号分析的V型OLTC机械故障识别方法。首先,采用CCEMDAN算法分解振动信号,基于相关系数法构建特征矩阵,利用奇异值分解对振动信号进行特征提取;其次,通过主成分分析与K-means聚类进行振动信号的最优测点选择;最后,基于XGBoost集成学习算法实现了机械故障分类。试验结果表明,OLTC箱体正面所测振动信号能更好地反映其内部机械状态,所提方法对于3种机械故障的识别准确率达到98%,高于随机森林、GBDT等集成学习算法。

基于振动偏离及加权熵的多次短路冲击下变压器绕组机械形变辨识

为了研究变压器绕组在多次短路冲击的累积效应影响下逐步机械形变问题,开展了多次110 kV真型变压器短路试验,采集了振动暂态信号和轴向压力稳态值,分析了历次短路过程中振动偏离和加权时频谱熵的变化趋势。结果表明,累积效应导致的绕组机械劣化会使振动加速度偏离未形变状态基准值,且加权时频谱熵增大;结合材料力学及绕组轴向振动动力学模型,推导出当振动加速度呈正偏离时,短路侧绕组形变形式为轴向外凸膨胀,反之为轴向内凹压缩的关联规律。最后提出并验证了一种基于振动偏差模值及加权时频谱熵联合分析的绕组形变辨识方法,该方法较传统阻抗法能够在绕组早期微小形变时更早发现机械稳定性下降。研究结果对变压器绕组形变预警具有一定指导意义。

基于等温松弛电流法的XLPE绝缘电力电缆老化评估判据研究

XLPE绝缘电力电缆,特别是中压电缆在运行过程中可能产生水树枝等缺陷,并且进一步发展为电树枝,最终导致电缆击穿。除了常规的物理和化学评估方法以及在线监测等技术能够为电缆的状态评估和运行提供必要的判据,等温松弛电流法作为一种具有丰富物理内涵的方法也已经在国外的XLPE电缆老化状态以及寿命的评估方面发挥积极的作用。对目前国内外电缆评估的方法进行了简略的分析,着重介绍了等温松弛电流法的原理。在详细分析欧美等多个国家对等温松弛电流法老化状态评估的关键参数——老化因子A的基础上,初步研究了国产电缆在未老化的初始状态的老化因子以及热老化后的老化因子的变化。研究表明国产电缆在未老化时期老化因子就大于国外电缆的。论文初步分析了出现该现象的原因,为等温松弛电流法在我国的应用提供了必要的基础。

采用振动传感阵列的高压并联电抗器铁心松动故障诊断方法

铁心松动是高压并联电抗器长期振动效应下的主要机械故障之一,利用单点振动信号分析法对其进行缺陷诊断存在测点选择困难、数据不具备典型性等缺点,而利用振动传感阵列可有效避免以上问题。介绍了基于质量‑弹簧模型的并联电抗器铁心振动机理,通过高压并联电抗器振动测试平台,确立了高压并联电抗器油箱振动形态测试方案,得到各个频率分量下高压并联电抗器油箱表面的振动形态,分析了电压和铁心松动对高压并联电抗器油箱表面基频振动形态的影响。借鉴图像形态学中纹理特征的提取方法提出了一种基于振动强度共生矩阵的特征提取算法,以铁心处于紧固状态和不同松动状态下的10 kV并联电抗器模型为算例,验证了所提算法的有效性。

光声光谱法在变压器油溶解气体检测中的应用

介绍基于光声光谱法的便携式油中气体分析仪测量油中气体含量的原理和方法,通过对某变压器油的跟踪检测证明了该方法的准确性;通过与光声光谱法进行比较,分析光声光谱法的优缺点,并对该方法的使用提出建议。

电容型设备介质损耗因数和电容量带电测试技术现场应用导则解读

介质损耗因数(简称"介损")和电容量带电测试技术对于发现电容型设备的绝缘缺陷十分有效,因而得到了广泛的应用。从发展历程、编制背景、检测原理、信号取样、检测周期、参考设备选择、检测过程、数据分析和典型应用等方面,解读电容型设备介损和电容量带电测试技术现场应用导则,为指导设备现场带电检测提供重要依据。

在220kV GIS变电站中的低频电磁骚扰测量分析

变电站中的电磁骚扰问题一直是电磁兼容领域的一个研究重点。通过测量220 kV GIS变电站的低频电磁骚扰,分析了测量得到的电磁骚扰数据,获得了低频电磁骚扰特性。测量区域主要涵盖站内主变压器和断路器附近,从而评估变电站在运行过程中产生的低频电磁骚扰对电子设备的影响,进而为电子设备在变电站中的布设提供参考依据,具有一定学术意义和工程价值。

变压器沿面局部放电测量分析

变电站现场的电磁环境非常复杂,如果要获得某种电子设备对特定类型干扰的抗扰度特性,需要在实验室环境下开展实验研究。在高压实验大厅开展了变压器沿面局部放电电磁干扰的测量研究,通过对测量数据的处理,分析了数据的时域特性和频域特性,从而为研究电力系统中变压器的安全稳定运行提供了参考依据,并为获得电子设备在变电站现场局部放电的电磁干扰抗扰度特性提供了重要参考。

SF_6开关设备故障检测典型案例分析

SF6开关设备普遍存在内部绝缘薄弱、气体泄漏、机械失灵等缺陷,根据对设备运行状况及诊断技术的调研,决定在超声局放、激光成像及内窥镜检测技术上进行研究。结果表明,它能有效判断设备的运行状况,在故障发生之前及早做出处理措施,大大提高了设备可靠性。

多指标加权分析的变压器故障油色谱诊断方法可靠性评估

为了弥补油色谱诊断中仅凭正确率评价无法反映诊断误判的不足,文中引入故障诊断灵敏度的概念,通过比较各诊断方法的正确率和灵敏度两个概率指标,并进行加权分析,给出了评估变压器故障油色谱诊断方法可靠性的新原则。考虑到各故障类型案例发生概率的差异性,通过引入各类故障类型的可靠性权重的方法,提出了诊断方法的综合可靠性评估指标,使得对基于油色谱分析的变压器故障诊断方法可靠性的评估更加全面、准确。针对全国范围的628例故障案例,采用国内外7种典型油色谱诊断方法进行分析,通过对每种故障类型下各诊断方法正确率和灵敏度的比较以及综合可靠性比较,明确了各方法的优缺点,可为实际应用中选择合适的油色谱故障诊断方法提供依据,同时也为油色谱诊断方法的改进奠定了基础。

220kV变压器油纸电容式套管乙炔超标分析

介绍了一起变压器油纸电容式套管油色谱乙炔超标的故障情况,对故障产生的原因进行了分析,并提出了具体的防范措施。