复合绝缘子清洗剂浸润污层沿面放电特性研究

为研究复合绝缘子绝缘清洗剂浸润污层沿面放电特性,首先对3种污秽等级硅橡胶试样分别用水和清洗剂进行完全浸润处理,测量各组试样闪络电压和泄漏电流;然后利用扫描电子显微镜及X射线能谱仪检测分析污层表面结构组分的变化;最后采集沿面放电电弧发射光谱,并利用电弧图像提取算法分析绝缘清洗剂对沿面电弧通道的影响。试验结果表明,随着污秽等级升高,绝缘清洗剂对湿润污层沿面放电抑制效果越明显。对于湿润污层表面,绝缘清洗剂自行铺展覆盖形成致密保护膜,并渗透于其中,阻碍可溶性盐分在水中溶解、电离和激发,同时挥发吸收表面污层热量,阻碍污层内部电子跃迁;对于电弧通道,绝缘清洗剂会使其扭曲程度随着污秽等级升高进一步加剧,加快电弧通道能量的耗散,从而加强抑制效果。

基于多平台测向定位算法的变压器局部放电定位技术研究

针对变压器局部放电(partial discharge,PD)中传统的定位方法存在多种误差,降低了定位精度,无法满足工程需求的问题,采用了一种新的快速子空间算法(fast subspace direction of arrival,Fast DOA),并提出了一种基于遗传算法的多平台测向定位算法,该算法将到测距线的总空间距离的最小值对应点作为PD源,然后利用遗传算法进行全局搜索以实现定位。在相同的测向精度下,新算法具有较低的计算复杂度和较快的运算速度。仿真结果表明了该方法的正确性和优越性。

基于D-S证据理论的敞开式断路器局部放电检测技术

敞开式断路器的典型故障是由内部填充的绝缘硅脂性能下降而导致的真空灭弧室闪络,该故障早期会引发沿瓷套表面的沿面局部放电,对该局部放电的检测易受到外界噪音信号干扰,降低故障诊断精度。针对敞开式断路器这种放电类型明确而干扰信号不明的特点,提出基于非监督学习的敞开式断路器异常局部放电检测方法,解决传统监督学习样本不均衡且难获取的问题。该方法以4种局部放电图谱为对象,使用基于卷积神经网络的自编码器对输入图谱进行重构分析,将重构输出和原始输入之间的差异最小化作为学习目标,使模型学习局部放电特征。学习完成后,当新的放电图谱重构误差大于设定的阈值时,放电被认定为异常干扰。为进一步提升检测效果,采用D-S证据理论对4种局部放电图谱的结果进行融合。算例结果表明,该方法可以有效提升对断路器内部放电和干扰信号的区分准确率。所提方法可用于实时高效辨识敞开式断路器瓷套内部局部放电,剔除电晕干扰,为该设备的带电检测提供技术支撑。

基于回复电压曲线的油纸绝缘状态评估

回复电压法(recovery voltage method,RVM)是诊断油纸绝缘复合电介质绝缘状态的无损方法。采用回复电压测试装置对不同的初始微水质量分数和老化程度的油纸绝缘试样进行测量,得到回复电压曲线的各个特征参量值:回复电压最大值、初始斜率和中心时间常数;为了更全面地反映油纸绝缘的老化状态,首次定义了一个新的参量:回复电压半衰期,即回复电压值在衰减到回复电压最大值一半的时刻。研究结果表明:在不同的充电电压和充放电时间比下,回复电压最大值、中心时间常数、初始斜率均与绝缘纸聚合度有良好的线性相关性。对于同一绝缘纸试样,回复电压最大值与充电电压以及充放电时间比均为正相关关系,充放电时间比对回复电压最大值的影响更显著;充放电时间比和充电电压对中心时间常数的影响不显著,中心时间常数不易受外部测试条件改变的影响,可较准确反映绝缘试样的老化状态;初始斜率随着充放电时间比的升高而增大,但受到充电电压的影响较小。回复电压半衰期随着充放电时间比的增大而升高,是反映回复电压曲线后期特性的良好特征参量,可反映油纸绝缘慢去极化过程。

直流电压下变压器油纸绝缘局部放电的发展过程

研究变压器油纸绝缘局部放电(PD)的发展过程对于特高压换流变压器的运行维护十分重要。为此,对典型油纸复合绝缘缺陷模型在直流电压长期(100 h)作用下的局部放电信号进行了统计分析;根据其统计特征图谱,将直流局部放电发展过程划分为4个阶段。此外,还采用无感电阻测量直流局部放电单个脉冲波形;并对直流电压长期作用下的油浸绝缘纸板表面形貌变化进行了观测。试验结果表明,直流电压下的局部放电脉冲的上升沿在10～100 ns范围内,首脉冲持续时间约500 ns,其余振荡脉冲脉宽在600～900 ns范围内;估算得出单次直流放电脉冲能量在0.01～0.1 J范围内。此外,研究发现绝缘纸板的表面会在针电极电蚀作用下产生"凹坑",这为实现基于多信息融合的直流局部放电发展趋势预测奠定了基础。

用于油中局部放电检测的Fabry-Perot光纤超声传感技术

高压电气设备中局部放电(PD)的光学检测方法是具有多重优势的新型检测方法,它灵敏度高,不受电磁干扰(EMI)的影响,有着高强度的绝缘性能。为此,介绍了基于Fabry-Perot(F-P)干涉法的F-P光纤超声检测系统的特点和原理,制作了局部放电模型,并使用F-P光纤传感器与压电陶瓷(PZT)传感器进行了联合检测。试验验证了F-P光纤传感器检测的局部放电信号幅值与局部放电量的关系,并研究了不同检测角度下F-P光纤传感器检测的局部放电信号响应。结果表明:F-P光纤传感器可以有效地检测到局部放电信号,有较高的检测灵敏度;F-P光纤传感器检测的局部放电信号幅值与局部放电量在一定范围内有着正相关关系;该F-P光纤传感器能够检测到全角度的局部放电信号。因此,F-P光纤传感器可以很好地应用在高压电气设备的状态监测中。

交流电压下油纸绝缘针板放电特性

为探究油纸绝缘针板放电发展过程和老化对放电特性的影响,在实验室条件下,通过油纸绝缘130℃加速热老化试验,以绝缘纸板聚合度为表征老化程度的特征参量,得到了不同老化阶段的油纸绝缘样品。基于脉冲电流法,测量了交流电压下不同老化状态油纸绝缘针板模型局部放电信号,分析了从起始至预击穿过程中局部放电相位分布模式的幅值分布H(q,φ)谱图,并讨论了油纸绝缘老化对局部放电H(q,φ)谱图、放电量、放电次数和统计参数的影响。研究结果表明:针板电极局部放电H(q,φ)谱图中放电分布在正、负峰值附近,工频正半周的脉冲幅值、个数均分别大于负半周,且正半周的H(q,φ)谱图放电随电压升高呈现"倒V型";平均放电量-相位分布Hqave(φ)正半周的偏斜度Sk+随电压的升高呈下降趋势,且在油纸绝缘样品达到预击穿阶段Sk+变为负值,因此Sk+可用于评估油纸绝缘针板电极模型下的缺陷发展状态;随着油纸绝缘的老化,导致油中老化产物增多,进一步畸变了场强,老化后的油纸绝缘样品正半周局部放电次数明显增多,平均放电量、最大视在放电量增大。

基于集对分析和证据理论融合的变压器内绝缘状态评估方法

变压器故障机理复杂,反映变压器内绝缘状态信息的数据因子繁多且具有不确定性。为此,结合工程经验建立了指标体系,提出了基于集对分析和证据理论融合相结合的内绝缘状态评估方法,并建立了一个2层评价模型。该模型第1层采用集对分析处理不确定性并产生信任分配函数。第2层对各因子的信任分配函数进行证据融合并对冲突证据进行处理产生最终隶属度,然后利用最大隶属度原则与信度准则相结合评估变压器的内绝缘状态。经过实例分析,初步验证了该方法的有效性,可以为变压器的状态评价和检修策略制定提供一种新的思路。

基于信号能量谱特征的局部放电故障识别方法及其系统实现

为解决传统超高频(ultra-high frequency,UHF)法实现局部放电(partial discharge,PD)故障模式识别对采样频率、传输带宽和处理速度要求苛刻的困难,提出一种基于信号能量谱特征的局部放电故障识别新方法。该方法通过提取局部放电超高频电磁波信号在不同频段的能量值,构建能量谱序列作为模式识别判据,能够有效降低局放信号对采样频率、传输带宽和处理速度的要求。其次通过5种典型空气绝缘缺陷局部放电试验获得了模式识别的初步判据,验证了该方法的有效性;基于该方法,应用射频理论构建了相应的信号处理系统,并再次通过局部放电试验构建了基于此系统的模式识别判断依据,最后通过验证性试验证明该系统的识别正确率基本达到90%。

SF_6电气设备分解产物在线监测方法研究

目前判断SF6电气设备故障的方法大都是对其分解产物进行离线检测,难以尽早地发现设备内部的潜在故障。笔者通过分析SF6电气设备内部故障时分解产物的产生规律和特点,研制了一套基于实时检测SO2的SF6电气设备状态监测系统,在介绍了该系统的设计原理和设计方案的基础上,详细阐述了在系统设计过程中所采用的关键技术,首次实现了SO2电化学传感器在SF6电气设备在线监测中的应用,设计了流动气体取样结构,提高了SO2监测的准确度,提出查询波峰波谷算法计算SO2体积分数的变化速率,采用多级程控增益设计增强系统对于微弱信号的识别能力,从而提高系统监测精度和分辨率。该系统已作为国内首例在遵义变电站一台电流互感和一台断路器上成功应用,试验结果证明了系统的有效性。

特高压设备绝缘试验所面临的技术挑战

因特高压设备的特殊性,其雷电冲击试验、联合电压试验、湿耐受试验以及直流无线电干扰试验在实施过程中面临着巨大的技术挑战。笔者结合标准、实际试验情况以及试验数据,分析了以上4种试验的难点以及所存在的问题,同时针对实际试验中应采取的应对措施或未来标准的修订提出了建议。对雷电冲击试验,应采取过冲阻尼装置解决波前时间和过冲的矛盾,同时对于部分特殊的特高压设备,相关标准应规定其特殊要求;对工频和冲击的联合电压试验,工频侧的电压补偿不可避免,同时应采取特殊分压器测量确定电压跌落值;对湿试验,淋雨量的容差必然会超出标准要求,且雨滴的雾化现象不可避免。未来标准修订时应充分考虑此情况,对直流无线电干扰试验,因直流电晕特性和交流有本质区别。建议采用测量直流电晕起始和熄灭电压或者用交流法替代测量。

变压器局放用UHF传感器的校准方法研究

笔者试探性对变压器局部放电测试用UHF传感器的检测校准方法开展研究。研制变压器局放UHF传感器的安装工装、可调试人造纳秒脉冲源、变压器局放故障模拟装置、缺陷模拟电极等,在实验室内对UHF传感器的灵敏度进行标定和测试范围进行校准测试。该检测校验方法也可对现场变压器局放UHF传感器安装后的性能开展测试,在实验室内用变压器模拟工装验证了现场UHF传感器测试方法。

电压类型对球板电极下油纸绝缘局部放电起始特性的影响

检测局部放电是监测换流变压器绝缘状态的有效手段,但是针对不同电压类型(交流、直流以及极性反转电压)对油纸绝缘起始放电特性影响的研究很少。为此,通过球板电极对油纸绝缘施加交流、直流以及交直流复合电压,借助常规脉冲电流法和宽带脉冲电流法2种检测手段,研究了油纸绝缘在不同电压类型下发生起始放电时的起始放电电压、视在放电量、放电相位以及放电波形等的差异。研究结果表明:不同电压类型时,起始放电电压按照电压升序排列为交流、正极性直流+交流、正极性直流、负极性直流+交流、负极性直流;直流下的起始放电电压比交流下高4倍;球板电极下油纸绝缘起始放电均多发生在1、3象限,且2个象限的放点次数不同。此外交流和直流电压下发生起始放电时,其放电脉冲的波形特性各不相同;正极性直流下起始放电脉冲波形最陡(脉宽为数ns),中心频率最高(42 MHz),而负极性直流下起始放电时脉冲最平坦,中心频率最低。

脉冲电流极性鉴别法在10kV管型母线局放检测中的应用

提出一种利用脉冲电流的极性鉴别法对管型母线内部局部放电进行定相的检测方法,通过EMTP/ATP仿真验证了理论分析的正确性,最后通过一起案例证实此方法的有效性,具有一定的工程实用价值。

基于端口模型的电气设备状态变化检测

为实现电气设备状态检修,提出了一种检测设备状态变化的建模与分析方法。首先,根据广义伏安特性,建立了基于电气量测信息的电压型和电流型电气设备端口模型,并通过偏最小二乘回归算法对模型参数进行辨识;其次,考虑环境和随机量测误差影响,使用非参数核估计方法得到检测时间窗口内设备模型参数的概率密度函数;最后,根据不同检测时间窗口内模型参数的概率密度分布差异,基于条件概率公式计算设备状态变化的概率,并对电气设备状态变化进行告警。绕制了一单相双绕组变压器,并改变子绕组连接模拟匝间短路和绕组变形,测量端口电气信息,模型参数辨识结果表明:参数b1虚部b1i能够反映变压器状态变化;在3组实验中,由b1i计算得到的设备状态变化概率均大于门槛值,表明该方法具有较高准确性和灵敏度。

基于SF_6气体分解产物测试的电气设备故障诊断分析

笔者通过全过程参与甘肃电网330 kV光辉智能变电站启动过程中各项试验,结合SF6气体分解产物测试基本理论,对光辉智能变电站在启动过程中出现的母线绝缘故障进行了分析,并提出了一些通过SF6分解产物测试来对SF6电气设备进行故障诊断分析的经验和方法。

基于多融合技术的变压器绕组变形测试与诊断方法

绕组变形检测对预防变压器短路冲击损坏具有重要作用。在详细分析频响法、阻抗法和电容法测试原理、测试方法、判断准则的基础上,结合理论分析和现场实测,对平衡绕组、接线方式、试验流程、环境干扰等影响因素进行深入剖析;然后研究油色谱、局放、直流电阻等常规试验手段在辅助分析变压器绕组变形上的作用,分析了变压器绕组变形与抗短路能力、短路冲击三者之间的关系;最后依据各种绕组变形测试方法的相关性和互补性,提出了基于多融合技术的绕组变形测试与诊断方法。

基于小波包变换的干式变压器局部放电超声信号的模式识别

为研究干式变压器局部放电超声信号的模式识别,设计制作了针-板、沿面和气隙3种局部放电模型,用超声检测系统得到3种局部放电的超声信号波形数据。运用小波包理论对采集到的局部放电超声信号进行分解,用Shannon熵代价函数来确定最优小波包基,得到最优小波树,提取在最优基下包含绝大部分信息能量的小波包分解系数的统计量作为模式识别的输入特征量,并应用CPN网络分类器进行放电类型的识别,取得了很好的效果。

基于多传感器的变压器特高频局部放电定位方法研究

研究了基于多传感器的变压器特高频局部放电定位关键技术——时延估计方法和定位算法,阐述了时延估计方法、原理以及实现流程,并对定位算法进行了说明。结果表明:基于最小均方算法(LMS)的自适应时延估计法具有较高的精度,模拟退火算法计算出的放电源位置与真实放电源的位置距离最近,两者相结合能够判断放电信号的来源,并实现放电源的定位。

10kV环网柜SF_6气体在线监测技术研究及系统开发

根据影响环网柜SF6气体绝缘性能的因素,选择气体密度和微水含量作为SF6气体的在线监测量。通过分析气体密度与压力的关系,以及气体相对湿度与露点温度的转换关系,确定监测量的检测方法。针对环网柜的特点和安装环境,设计了10 kV环网柜SF6气体在线监测系统的结构,提出采集单元、集中单元和后台主站的技术实现方案,并对系统的实际应用进行了规划。