恒压下GIS固体绝缘界面气隙缺陷放电严重程度评估

为了研究GIS绝缘子界面气隙缺陷的放电发展过程,文中设计了空洞气隙缺陷模型,搭建了一套GIS气隙缺陷放电长期测试平台。基于缺陷模型的击穿电压对带有缺陷的试品施加90%Ub、60%Ub、30%Ub的交流恒压,使用UHF检测系统采集放电数据直至试品击穿。提取放电次数、放电幅值、放电时间间隔分析放电状态特征,发现GIS气隙缺陷放电发展过程存在两个阶段,前期放电幅值缓慢增大,放电脉冲逐渐稀疏,放电发展较为平稳;后期放电幅值急剧减小,放电脉冲密集,放电发展剧烈,采用k⁃means聚类算法及BP神经网络建立了气隙缺陷局放发展阶段的划分规则。研究表明,放电次数、放电幅值、放电时间间隔3种统计参量呈现阶段式单调性的趋势,可以用3种统计参量前向差分绝对值作为特征参量来评估GIS气隙放电严重程度;对GIS恒压试验进行聚类分析将放电过程划分为平稳劣化阶段和加速劣化阶段,随着外施电压水平的降低,平稳劣化阶段被压缩,加速劣化阶段占比升高。

基于灰色模型的局部放电智能感知终端评估方法研究

随着电网运维部门对在线监测和智能化运检的重视,各种监测功能的智能终端逐步普及,针对投入使用的智能传感器,迫切需要一个成熟的平台和评估方法对智能终端的各项核心的性能指标进行校核和评估。以局部放电智能感知终端灵敏度、线性度、数据稳定性、可靠性(环境适应性和EMC(electro magnetic compatibility))和电池功耗寿命5项核心的指标为研究对象,提出每个指标的评估方法。最后结合熵值法与灰色理论对局部放电智能感知终端评估建立量化评价体系,给出案例分析。通过8个智能终端的案例,利用熵值法赋权,通过灰色关联分析法计算各个指标的关联系数,最终计算得8个智能终端综合得分,其中最高评价得分为77.1%,最低得分为44.8%,分数差异明显。基于灰色模型的定量评分可以有效的进行局部放电智能感知终端评估。文中的研究结果为局部放电智能感知终端设备的参数和性能指标量化评价提供了指导。

电力变压器绝缘成型件的局部放电特性及其绝缘性能综合评价方法

本文搭建了电力变压器绝缘成型件的局部放电特性和闪络特性测试平台,获得了不同绝缘成型件的局部放电起始场强、局部放电起始放电量、局部放电熄灭场强、沿面闪络场强等4个关键绝缘指标的分布规律。结果表明:绝缘成型件的局部放电起始场强随着电极间距的增大而降低,平行分量下当电极间距从10 mm增大到25 mm时,局部放电起始场强降低了40.6%左右,不同分量下局部放电起始放电量为8.51~13.70 pC;在平行分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.55~2.85 kV/mm和1.43~1.78 kV/mm;在垂直分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.65~3.35 kV/mm和4.31~5.49 kV/mm。不同绝缘成型件表面形貌对其沿面闪络特性影响显著,表面压纹凹槽越密集,尺寸越大,阻碍沿面放电发展的效果越好。基于测试的试样数据库,提出基于熵权法的绝缘成型件综合性能评价方法,利用绝缘成型件放电特性的4个指标以及表观密度、尺寸偏差的离散程度确定不同性能指标的权重,对不同绝缘件进行了综合性能评价,验证了该评价方法的合理性。

基于EEMD奇异值熵的局部放电模式识别

针对气体绝缘组合电器(GIS)局部放电故障信号非平稳性和放电类型识别准确率低的问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)奇异值熵的局部放电模式识别算法。首先对局部放电原始信号进行EEMD分解,得到多个固有模态分量(IMF),根据均方差、峭度和欧氏距离评价指标选取隐含放电信息居多的最优模态分量进行信号重构;然后对重构信号进行奇异值分解,结合信息熵算法计算出奇异值熵;最后,根据奇异值熵大小区分出GIS局部放电的类型。实验结果表明,通过与传统的EMD奇异值熵和VMD奇异值熵算法对比,该方法可以有效地通过各自不同区间的奇异熵值进行识别放电类型。

高频局放带电指示器设计

文章首先分析高频局部放电(以下简称局放)的原理,其次探讨高频局放信号的特征和传播与衰减规律,最后阐述高频局放带电指示器的设计,包括总体架构设计、信号处理电路设计和信号处理算法与软件系统开发。所设计的高频局放带电指示器能够实现对设备带电状态的精准监测,可以快速响应设备带电状态的变化,为电力系统的安全监测和故障预警提供了有效手段。

电力设备机械振动–超声波融合检测传感器研制及应用

电力变压器、气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)等大型电力设备不仅是复杂的电气设备,还是复杂的机械设备,运行中极易产生机械和绝缘缺陷,导致设备故障。振动及局部放电是设备机械和绝缘缺陷的有效表征信号,为了实现电力设备机械和绝缘缺陷的同时检测,该文提出可同时、同点、同步进行振动加速度和超声信号检测的融合传感器结构,设计融合信号多功能调理电路,研制振动加速度–超声波融合传感器,实现机械振动和局部放电信号在空间和时间上的同步检测及数据处理。进行融合传感器振动和超声校准试验,1Hz~4kHz内的平均振动灵敏度为98.1mV/g;20kHz~100kHz内的频响曲线谐振频率为46kHz,平均超声灵敏度为73dB(V/(m/s))。基于实际GIS设备开展局部放电和机械振动联合检测试验,试验结果表明融合传感器可准确检测电力设备机械振动和超声局放信号,为电力设备状态多物理量融合检测提供了新的思路与方案。

变压器状态信号在线采集方法

变压器是电力系统中的重要设备之一。变压器状态检修不仅能及时发现变压器的安全隐患,也能避免不必要的停电检修。状态检修的关键是能获得变压器状态信号,因此状态信号采集尤为重要。文章以运行中的油浸式变压器为例,针对常见的变压器故障,研究了变压器油、绕组变形、局部放电等状态信号在线采集方法,对广泛应用的状态信号在线采集方法给出了具体方案并进行工程应用,可供变压器状态信号采集系统设计参考。

水轮发电机高频局部放电检测设备计量性能评价研究

随着电力设备的不断更新和技术的不断进步,局部放电检测技术也在不断地发展和完善,高频局部放电在水轮发电机组的监测中也有越来越广泛的应用。考虑到这类检测设备未能有规范的量值溯源和性能评价,为此本文通过搭建试验平台,在计量性能摸底过程中,通过引入已知的标准信号对设备的各项性能指标进行测量和评估,具体包括带宽、线性度、灵敏度和稳定性4个指标。并通过对局放监测设备的有效性进行评估。结果显示,带宽下限截止频率和上限截止频率误差分别为0.30%、1.03%,线性度平均误差值为12.91%,灵敏度平均值为1.8,稳定性的95%值统计偏差为6.01%,基本可以判断设备的短期稳定性较好。所测量和评估述方法可以初步确定其在实际应用中的可靠性和适用性。

基于指数目标函数优化的变压器局部放电故障最佳定位点估计方法

针对采用声发射传感器法测量变压器局部放电故障定位点问题,考虑多个冗余声发射传感器及其测量误差,创造性地将局部放电故障定位点的诊断问题转换为状态估计优化问题,提出了基于指数目标函数优化的变压器局部放电故障定位点最佳估计方法。该方法首先借鉴状态估计理论,定义声发射传感器伪量测和构造局部放电故障定位点量测方程;然后针对多个冗余AES定位点量测方程,以残差指数形式构造优化模型,并采用牛顿法迭代求解,得到变压器局部放电故障定位点的最佳估计值;最后通过仿真实验对所提方法进行验证,结果表明本所提方法可高精度定位变压器局部放电故障点,有效进行变压器局部放电故障定位诊断。

变电设备智能物联超声局部放电微型化测量转换电路

针对变电设备智能物联监测中的分布式智能感知节点微型化设计需求,设计了一种新型的超声局部放电测量转换电路。使用高集成度仪表放大电路对高阻抗的超声局部放电传感器输出信号进行了低阻抗变换和固定增益放大,设计通带为20~300 kHz的宽带滤波电路以适应变电设备上带宽不同的传感器,最后通过增益可调仪表放大电路适应不同灵敏度的传感器输出信号。电路能同时连接2个超声局部放电传感器并对其测量信号进行转换,电路尺寸为83 mm×50 mm×15.5 mm。设计了相应的电路性能测试实验并给出了其在智能物联系统中的应用方法。实验结果表明:电路各级增益误差在整个通带频段内低于1%,1000倍增益条件下的输出端噪声RMS值不超过10 mV。

局部放电对GIS盆式绝缘子绝缘劣化程度的评估研究

为了及时发现气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Swithear,GIS)放电故障,通过分析GIS设备的典型局部放电检测方法的数据特点,依据模糊综合评价法原理,选取能够反映GIS设备运行状态的检测数据作为评估指标,建立GIS盆式绝缘子的状态评估模型,分析局部放电检测方法;根据相关技术规范对评估指标进行归一化,分析指标数据特征;选择三角形与半梯形组合隶属度函数,运用层次分析法确定评估指标的权重向量集,选择加权平均型算子进行模糊合成,最终实现对GIS盆式绝缘子的状态评估。最后通过实例验证了该评估方法的有效性和实用性。

高频电应力下温度对复合绝缘界面局部放电特性的影响机制

界面气隙空腔是引发固态变压器复合绝缘局部放电的重要原因。为厘清高频电场下温度对气隙空腔局部放电特性的影响机制,该文搭建高频电–热耦合应力下复合绝缘局部放电测量平台,开展不同温度下环氧树脂–聚酰亚胺复合绝缘气隙空腔的局部放电特性研究。结果表明:实验温度由30℃升高至180℃时,局部放电起始电压降低38.9%,平均放电幅值由35.2mV增加至171.9mV,单周波放电次数由50次/s增加至268次/s;相同温度下,放电幅值随频率增加而逐渐减低,放电次数则表现出增大。进一步给出温度对复合绝缘局部放电特性的影响机制:温升可提高电荷在界面处的迁移速度,降低气隙空腔内部合成电场,导致放电次数和放电幅值增加。该研究可为固态变压器复合绝缘状态检测提供一定的依据。

局放检测技术在避雷器状态诊断中的应用

主要介绍了局部放电检测技术在避雷器状态诊断中的一次成功应用的案例。针对避雷器泄漏电流出现异常的情况,将高频CT及示波器应用于现场检测中,确定了避雷器内部的局部放电缺陷。在实验室对缺陷避雷器进行局放试验确定放电类型以及评估严重程度,对避雷器解剖发现避雷器内部存在金属间隙的放电,该缺陷对避雷器有致命威胁。

油中典型局部放电模型放电波形特征参数的提取

根据油中局部放电脉冲波形的特性，提出了一种用于抑制噪声的多分辨率分析和软 阈值相结合的小波消噪算法；同时对提取的放电波形的特征参数进行了分析和处理。结果表 明，软阈值消噪能较好地解决保留信号局部特征与抑制噪声之间的矛盾，特别适合于对单个 局部放电脉冲波形的处理；不同的局放模型，其放电脉冲波形的特征参数有很大差异，提 取每种放电的波形特征参数，就可以较好地进行放电类型的识别。

温-频耦合效应对高频固态变压器绝缘局部放电特性的影响

高频固态变压器的强温-频耦合效应会导致其绝缘过早失效,而局部放电是其失效的主要原因之一。为研究温度和频率交互作用对高频绝缘系统局部放电特性的影响,建立了电-热联合实验平台,模拟了固态变压器聚酰亚胺绝缘在30~160℃四个温度点和10~50k Hz五个频率点下的局部放电情况,阐明了典型局放特征参量随温度和频率的变化规律,并分析了其作用机理。实验结果表明,随着温度升高,最大放电幅值、放电次数和平均放电幅值都呈上升趋势,而频率则与这些特征量呈负相关,放电起始电压基本不随频率而改变。频变导致的空间电荷累积效应对局放特征变化起主导作用,频率-温度的协同作用改变了绝缘电导率以及电极-绝缘系统的切向电场分量,对局部放电发展具有显著影响。

雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电测量与分析

介绍了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的机理与过程,构建了油纸绝缘气隙模型,设计了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的测量系统,采用ORIGIN数值分析软件进行局部放电脉冲的分析与处理,并分析了冲击电压下局部放电主脉冲及波尾多次脉冲的波形特征,探讨了雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电起始电压和平均放电重复率等参数性质.试验结果表明:油纸绝缘气隙模型在雷电冲击电压下的局部放电脉冲分为波头时间的主放电脉冲和波尾时间的多次低幅值脉冲,冲击电压的等效频率很高,在测量信号中存在一个幅值很高的由容性电流引起的电压信号叠加在局部放电信号之上,要进行滤波处理;冲击电压波形的随机性与局部放电信号的随机性导致冲击电压下的局部放电信号分散性很大,需要采用统计的方法进行分析.这些试验结论为油纸绝缘类电力设备绝缘状态评估奠定了基础.

冷却介质对低密度聚乙烯电树枝老化特性的影响

低密度聚乙烯是电力电缆的主要绝缘材料,电树枝生长特性分析是评估电缆绝缘性能的基础。为此选用冰水、空气和硅油3种不同介质对聚乙烯进行淬火处理,采用针板电极设计出试样的电树枝生长实验系统,通过实时数字显微摄像系统对试样中电树枝生长过程进行了观测,采用差示扫描量热法分析了试样的结晶度和晶粒尺寸均匀性,采集了试样的局部放电数据并对数据进行了统计分析。试验与分析结果表明:硅油冷却聚乙烯电树枝增长速度与扩散系数均小于冰水、空气冷却试样;3种试样中,硅油冷却聚乙烯结晶度最高,晶粒尺寸分布最均匀,放电量与放电重复率较低;冰水冷却聚乙烯结晶度最低,放电量与放电重复率较高。

GIS中局部放电特高频信号与放电严重程度的关联分析

局部放电激发的特高频信号大小与放电严重程度紧密相关,笔者利用220 kV GIS设备,采用特高频检测法和IEC 60270—2000检测法同时对多种典型局部放电源进行试验。通过分析特高频信号的时域峰峰幅值与局部放电量之间的关联,发现不同类型局部放电源所激发的特高频信号峰峰值与视在放电量的对应关系存在显著差异。针对不同局部放电源特有的物理结构,通过对放电机理的对比分析,给出了不同缺陷激发的特高频信号峰峰值与视在放电量关系不一致原因的定性解释。

非平稳振荡局放信号去噪效果评价参数研究

为克服目前常用的波形相似性参数(NCC)只能从整体上评价去噪前后波形相似程度,缺乏对波形振荡细节描述的缺点,弥补只用NCC作为评价参数的不足,基于信号去噪必须满足畸变小和信噪比高的基本原则,对PD信号去噪后带来的波形畸变程度进行了定量评价研究,提出并定义一种描述波形相似程度的变化趋势参数(VTP),给出了离散表达式并阐述了其数学意义。对4种仿真信号去噪前后功率谱的分析验证了VTP参数设置的合理性,而且对不同强度的染噪局放信号均可采用VTP参数来反映去噪效果的优劣性;将VTP与NCC配合使用并结合SNR,能更好地对PD信号去噪效果的理论研究进行综合评价。

局部放电作用下油浸绝缘纸的微观结构及电气性能

对局部放电损伤过程中油浸绝缘纸的微观结构及其与电气性能的关系进行研究。使用原子力显微镜和X射线衍射仪等材料分析手段与介电谱仪、高阻仪和柱–柱电极等电气分析手段相结合的方法,分析损伤过程中油浸绝缘纸分子链结构、聚集态结构及介电常数、介质损耗因数、体积电导率和电气强度。结果表明:损伤过程中,绝缘纸结晶区比无定形区更易受到局部放电破坏;结晶度呈上升趋势且晶粒取向加强,但晶粒大小、晶体类型和二相共存结构未发生改变;结晶度升高和晶粒取向加强造成介电常数、体积电导率和介质损耗因数呈下降趋势,但电气强度呈上升趋势;结晶和取向改变了分子、离子和电子的活动性,是造成电气性能变化的重要原因。