基于多法向光电阵列的GIS同轴母线局部放电溯源方法及仿真研究

GIS设备中的异常放电是绝缘失效的重要诱因,也是绝缘缺陷的外在表征。灵敏、快速的放电故障定位是GIS局部放电监测的重要目标,针对于此,该文提出了一种基于多法向光电阵列的放电源光学定位方法及原理,基于光电传感器对局部放电所发出的电离光信号的响应进行了定位计算,并对该定位方法进行了仿真验证,为传感器结构和参数优化提供理论依据。该方法的基本思路如下:将三维固态硅光电半导体阵列内置于检测环境中,并覆盖阵列的视场范围,获取阵列中单位时间内各单元的平均检测强度,通过各单元检测强度的比值,利用立体几何定位方法对放电源方向进行定向。该文首先对所提出的基于固态硅光电半导体的三维传感阵列强度的定位算法进行介绍,其次通过仿真与实测结合等手段对算法中两个假设的合理性进行了探索与考核,最后对传感器阵列在实际电力设备中的定位效果进行了研究。结果表明这种三维阵列定位技术能够对GIS内部放电源进行有效定向,为工程中GIS缺陷定位和光电传感器设计提供参考。

基于朗伯散射原理的电晕放电光学定位方法研究

对电力设备和线路外绝缘异常电晕放电的有效检测,是故障预防和运行维护的重要手段。日盲紫外成像是目前外绝缘电晕检测的常用手段,然而其检测仪器成本高、体积重量大、机载性能差,使得其难以在机载平台上大规模应用。该文提出一种基于朗伯散射原理的电晕放电溯源方法。首先,对光电传感器的辐照角响应特性进行分析,然后提出基于朗伯散射体原理和三维辐照平面的电晕放电溯源方法,并给出开放空间中放电源定向解析方法。为了验证该方法的可行性并对定位误差来源进行分析,该文设计具有多法向结构的三维光电传感阵列,通过光路仿真对其定位效果进行综合分析,结果显示定向平均误差角为3.7°。最后,依据仿真研制电晕定位装置样机,对其关键参数和定位性能进行实测,结果表明多组放电位置下的定位平均误差为4.59°,最大误差小于7°,定位距离偏差在0.4m以内,验证了基于朗伯散射原理的放电溯源方法的有效性。