基于多端脉冲幅值比的变压器局部放电信号聚类分离方法

对电力变压器进行局部放电试验与检测时,多源脉冲混叠严重影响着局部放电信号的识别。本文提出一种基于多端脉冲幅值比的局放信号聚类分离方法。首先,开展220 kV变压器局放试验,对不同试验电压下PRPD、T-F谱图中存在的脉冲混叠现象进行分析;然后,基于不同类型脉冲在变压器中的传播衰减规律,提出了基于变压器多端检测的三维幅值比脉冲聚类分离方法,并结合DBSCAN算法实现该方法;最后,在220 kV变压器局放试验过程中开展了多端检测,并对脉冲进行聚类分离与来源分析。结果表明:利用多端脉冲幅值比聚类分离方法能够将局放试验过程中的多源混叠脉冲准确分为干扰脉冲以及两类放电脉冲,并且可以根据幅值比实现脉冲源的初步定位。多端脉冲幅值比聚类分离方法实现了变压器局放脉冲的提取,其发展和应用将有利于提升变压器局部放电检测中的抗干扰水平和检测准确度。

隧道敷设高压电缆特征导纳模型及局部放电信号幅值分布特性

为了研究交叉互联电缆中局部放电信号的幅值分布特性,基于Tylavsky公式建立了隧道内三相电缆系统的参数化特征导纳模型,利用该模型计算得到局部放电脉冲电流在交叉互联线上的幅值分布公式。研究了电缆的敷设方式和隧道环境对幅值分布的影响。最后通过模拟实验和现场数据验证了所提模型和结论的正确性。研究结果表明:信号幅值分布由特征导纳比值决定且呈现"两大一小"的特点;随着电缆中心间距、电缆中心距隧道内壁距离的增大,三相幅值差异逐步减小。

基于放电幅值-放电次数联合相位分布特征的局部放电识别

针对局部放电物理特征的表示问题,本文提出采用放电幅值-放电次数联合相位分布特征表示局部放电物理特征。通过统计多个放电周期中每个放电相位上相同放电幅值发生的次数,得到局部放电二维统计矩阵;对该矩阵进行奇异值分解,得到放电幅值-放电次数联合相位分布特征;在该特征的基础上,利用支持向量机实现了局部放电识别。结果表明,该特征不但能够直观反映放电幅值-放电次数在工频相位上的分布特征,而且能够以较高的识别精度区分不同的放电类型,对尺寸大小不同的同一种放电类型有一定的识别能力。

局部放电脉冲的仿射类时频分布特性研究

系统地介绍了尺度图(scalogram)、仿射类平滑伪Wigner分布(ASPWVD)、乘积核分布和局域化双频率核分布这四种属于仿射类的时频能量分布,从理论和应用效果上分析了各个分布的交叉项衰减和时频分辨率的性能。针对局部放电脉冲宽带信号的非平稳性,展现了上述分布在处理仿真脉冲信号和直流下局部脉冲信号的应用效果。实验结果表明,属于乘积核分布的平滑伪Choi-Williams分布(SPCWD)在局部放电脉冲信号引发的短时变化中具有高度的敏感性,更为适合表征非平稳宽带信号的时变信息。据此,借助此分布可提取单个脉冲波形的时频特征参数、分析多个连续放电的脉冲时频特性变化,从而用于放电类型的模式识别以及深入研究绝缘系统中的局部放电机理。

电树枝起树后电压幅值对生长形貌和局部放电特性的影响

电树枝在XLPE电缆故障中是一种常见现象,在电缆运行过程中可能会存在电压的波动,然而鲜有报道电树枝起树后电压幅值对其生长形貌和局部放电特性的影响。本文研究了电树枝起树后不同电压幅值下电树枝生长形貌和局部放电特性的差异。结果表明:施加电压越高,电树枝的形貌趋向发展为丛状电树枝,施加电压越低,电树枝的形貌趋向发展为枝状电树枝或单枝状电树枝;在较高电压下的最大局部放电强度试验可用于预测击穿故障,而在较低电压下很难通过局部放电强度预测电树枝的生长;电树枝的放电间隔Δt最大值随着加压时间的增加而变长,放电的间歇性也更加明显,电树枝放电间隔与电树枝的生长联系紧密,当电树枝生长停滞时才有概率出现局部放电的间歇性,电树枝处于生长时局部放电几乎不会停滞。

Weibull分布在GIS局部放电识别中的应用

为了研究Weibull分布函数在GIS局部放电类型定性分析中的应用,在实验室以一段220 kV电压等级的GIS母线腔体为试验对象,以3种典型的人工缺陷局部放电模型为例,对不同放电源的PDHD进行了比较,用Weibull概率分布函数进行分析并估算其参数。研究表明,此概率函数与局部放电幅值分布吻合,用Weibull分布的形状参数β值可以较好地识别不同局部放电类型,在两种放电源混合时可以使用混合Weibull函数分离其放电信号。研究结果为今后对GIS局部放电模式识别提供了试验和数据依据。

基于三相幅值相位关系分析的交叉互联电缆局部放电宽频检测和分析

电力电缆是电力系统中重要的输电设备之一。为减小屏蔽层损耗和降低电缆末端的电压升高,长距离三相输电电缆通常采用交叉互联接地方式。所以,现场检测交叉互联电缆的局部放电时,即会受到外界电磁干扰信号的影响,又会受到三相电缆之间的串扰信号的影响,导致检测结果难以分析判断。为提高现场交叉电缆系统局部放电的有效检测和准确分析,文中采用宽频带检测传感器现场检测了交叉互联电缆局部放电信号,基于放电脉冲波形图、放电PRPD谱图和3PARD谱图,通过分离分类的方法对现场检测结果进行了识别分析。研究结果表明,利用宽频带传感器可获得更多的局部放电信息,有效抑制外界干扰信号;三相幅值相位分析法可有效区分不同相的局部放电信号,排除三相放电信号串扰的影响,从而实现对放电源的识别。

基于随机奇异值分解的局部放电脉冲提取及去噪技术

针对低信噪比下局部放电信号易漏检与传统奇异值分解算法在进行局放脉冲提取时计算量大的问题,提出一种基于随机奇异值分解的局部放电脉冲提取及去噪方法。该方法能有效提取局放脉冲及去除白噪声,且相较于传统SVD脉冲提取计算所需时间更短,更具工程实用价值。首先,利用滑动短时数据窗截取原始局放信号片段,采用随机奇异值分解法计算最大奇异值,并与全局最优奇异值阈值进行比较,确定脉冲信号的起止点;然后,利用奇异值分解法结合局部最优奇异值阈值,去除提取信号的白噪声。通过对典型局放模拟脉冲进行实验,验证了该算法在脉冲提取时的执行效率优越性。在工频电压下对实验室模拟电缆缺陷进行局放测试,分别采用所提方法、离散小波变换及自适应双阈值方法进行对比性实验,结果表明,所提方法局放信号漏检率低,去噪效果好。

电缆局部放电Weibull分布特征研究

为了研究电缆局部放电模式识别中Weibull分布的应用,将10 k V,30 m长的XLPE(crosslinked polyethylene)电缆作为研究对象,设计四种典型的人工缺陷模型,分析其产生的放电脉冲信号,采用极大似然法估计信号的Weibull分布。结果表明,Weibull概率分布跟局放幅值分布密切相关。因此可以根据其形状参数β值识别不同的放电类型。

Weibull分布在识别变压器局部放电中的应用

针对不同局部放电源产生不同幅值分布的脉冲 ,设计了 5种典型的变压器人工缺陷局部放电模型 ,对来自不同放电源的脉冲幅值分布进行了比较 ,如电晕放电、沿面放电和内部气隙放电 ,用Weibull概率函数进行分析 ,并用最小二乘法对Weibull分布进行参数估计 ,最后用克莱姆法则对结果进行检验。结果表明 ,此概率函数与局部放电幅值分布吻合 ,用Weibull分布的参数值可以识别不同的放电源。在两个或多个放电源混合的情况下 ,用混合Weibull模型可以分离局放信号 ,得出每种放电现象幅值分布的参数值和标准平均值 ,根据这些参数就能量化重叠的局部放电现象。

基于自适应双阈值的局部放电基本参数提取

局部放电基本参数自动化提取是高压设备局部放电在线PRPD分析的一项关键技术。针对现有方法因缺乏有效的参数选取方案导致适用性差的问题,提出了一种基于自适应双阈值的局部放电基本参数提取新方法。该方法利用放电幅值阈值和放电间隔阈值对PD信号的所有局部极值点进行双重过滤得到有效放电脉冲及其参数。为了减少整个处理过程的人工干预,提出采用最大类间方差法自适应选取上述双阈值。实验室中所测信号分析结果表明,所提方法能有效地提取PD信号的基本参数,对总数643例放电进行检测仅漏检13例、误检0例,且对80 MHz高采样率的放电信号的检测时间仍低于0.3 s,在准确性与计算效率上均优于现有方法。

针-板电极局部放电光测法信号一次积分值与放电量的关系

为解决电气设备局部放电(PD)光测法定量检测的问题,在深入分析PD光测法信号一次积分值物理意义的基础上,推导出信号一次积分值与视在放电量成线性关系。实验结果表明:针-板电极空气间隙在不同极性、不同距离下的PD光测法信号一次积分值与视在放电量均成线性关系,斜率大小是正针负板大于负针正板,且针-板电极间隙距离越大斜率越大。另外,随着施加电压升高,PD脉冲重复率增大,信号一次积分值和视在放电量分布区间均变宽,且分布区间的最大值和最小值均变大。因此,可以用光测法信号获取PD视在放电量,但需对不同极性和不同间隙距离进行一定的校正。

脉冲电流法在局部放电测试技术中的应用

局部放电测量一般有电测量法和非电测量法2种方法,电测量法中的脉冲电流法是最普遍采用的方法,也是有关局部放电测量标准中推荐的方法。在一定条件下,试品中发生的局部放电可以用不同的参量表示,如视在电荷量、重复率等,测量的定量结果以一种或几种参量表示。视在电荷量与放电处电荷量不相等,后者不能直接测量。实际上,由于局部放电引起的电流脉冲在测量阻抗端子上所产生的电压脉冲波形可能不同于校准脉冲引起的波形。可以认为视在电荷是将此电荷注入试品2端,在测量仪器上读到的数值与局部放电引起的仪器读数相等的电荷,试品具有波形衰减现象的特殊情况。

基于内置特高频传感器质量问题导致GIS局部放电典型案例分析

GIS(Geographic Information System,地理信息系统)设备内置特高频(Ultra High Frequency,UHF)传感器是目前监测GIS一次设备内部故障的一种重要手段。当GIS设备发生故障时,为能够及时发现故障并处理,需要在GIS设备中安装在线监测装置。当检测过程中发现GIS一次设备存在局部放电(Partial Discharge)情况时,需结合特高频时差定位法和超声波幅值定位法精确定位缺陷。通过实例验证了内置特高频传感器因质量问题导致局部放电,在检修带电检测工作中具有一定的参考意义。

局部放电电磁波在GIS中的衰减特性

局部放电电磁波信号在气体绝缘开关设备(GIS)中传播时受GIS结构影响而产生衰减变化,使得难以从超高频(UHF)检测信号实现对局部放电源信号的有效评估。为分析GIS不同结构部件对电磁波信号的影响,本文采用时域有限差分(FDTD)法对GIS中局部放电电磁波的衰减特性进行建模分析,研究了电磁波信号在GIS中不同部件传播时幅值、能量等参数的变化特性。对局部放电电磁波信号经过绝缘子前后的变化进行试验研究,验证了仿真分析的有效性。研究结果表明,电磁波信号在同轴波导中传播时信号能量衰减很小,但是由于高次模波的色散效应使得信号幅值发生较大程度的减弱;邻近局部放电源的绝缘子对于电磁波信号的衰减作用比其他绝缘子更大;经过L分支的电磁波信号能量衰减和幅值降低程度均较大,但其横电磁波(TEM)分量衰减很小;电磁波经过T分支的垂直部分比直线部分衰减更为严重。

基于局部放电主成分因子向量的油纸绝缘老化状态统计分析

提出一种新的局部放电模式——脉冲相位分布(17RPD)模式特征参数提取方法,用于油纸绝缘老化阶段的判定。通过对油纸绝缘内部气隙模型的加速老化试验,以及老化过程中局部放电信号的定期采集,采用主成分因子分析方法,从传统的PRPD图谱统计特征参量中提取出一组新的局部放电主成分因子向量。新的主成分因子不仅彼此之间完全独立,而且各自具备清晰的物理意义,并最大程度地概括了PRPD图谱所包含的信息。基于不同老化阶段的主成分因子向量聚类分析表明,它对油纸绝缘的老化状态判别结果可以为绝缘状态诊断提供具有重要参考价值的信息。

常压下重频纳秒脉冲气体放电试验研究

气体介质在重频(PRF)纳秒脉冲作用下的绝缘特性是高重频脉冲功率技术研发的基础。采用SPG200 重频纳秒脉冲电源,通过测量常压空气介质间隙(5、10、15、20mm),在不同重复频率(1、10、100、500、1000Hz)、不同电压幅值(60、80、100kV)作用下的击穿电压、电流、击穿延时及耐受时间,研究了空气的绝缘特性。结果显示重频脉冲常压下空气的击穿场强比单次脉冲时低得多;随击穿场强的增大,击穿时延、重频耐受时间均有减小的趋势,高PRF 时减小趋缓。低PRF 下的放电发展过程与单次时的放电发展过程差别不大,而与高PRF 下的不同。最后对纳秒脉冲下击穿时延及放电机理等进行了一些讨论。

局部放电的极坐标谱图及模式识别

为了对电缆的局部放电试验结果进行分析,文中提出了一种利用放电信号的脉冲幅值q与相位角φ的余弦和正弦函数乘积绘制极坐标谱图的方法,指出了该谱图的特点。结合3种电缆接头放电模型的试验结果,分析了不同放电类型的谱图特征。提取了极坐标谱图的若干有关分布和对称的特征信息,形成了16维的特征向量,用人工神经网络方法进行了放电的模式识别研究。

基于向量分析法的三相交联电缆局部放电检测与分析识别技术

三相交联电缆的局部放电诊断易受到外界环境、相间串扰等因素的影响。为了解决信号的串扰问题,介绍了基于向量分析法的三相交联电缆局部放电检测与识别技术。该方法基于不同的局放脉冲衰减程度不同的原理,利用三相信号脉冲组的幅值关系构建三相幅值相位关系图,用来区分外部噪声和内部局放信号,同时分离不同的局放源。通过理论研究与现场实例的分析可以得出结论,该方法在高压交联电缆的局放诊断方面具有较好的可行性和优越性,可有效应用于三相交联电缆局放现场检测和绝缘诊断。

采样电阻值对泄漏电流中脉冲分量采集结果的影响及机理初步分析

为研究采样电阻值对绝缘子泄漏电流采集结果的影响,采集了9 kV和25 kV工频电压下,单片干燥洁净及表面有分离水珠的瓷绝缘子的泄漏电流,并使用大容量工频试验变压器以及人工气候室开展了绝缘子人工污秽试验。试验中分别使用了5个不同阻值的无感电阻采集泄漏电流信号。提取并统计了脉冲幅值的最大值及幅值大于1/2最大脉冲幅值的脉冲均值。结果表明:采样电阻值对泄漏电流中的脉冲分量有显著影响;绝缘子在干燥洁净状态下施加电压25 kV时,采样电阻取1?与10 k?时测得的泄漏电流中脉冲幅值比大致为200;绝缘子污湿状态下施加工频额定9 kV电压,采样电阻取1?和100?时,脉冲幅值比亦可达到10左右。通过最小二乘法拟合发现随着串入阻值的增加脉冲信号幅值呈幂函数规律下降,必须考虑采样电阻值的影响,而基于该规律有望校正泄漏电流采集结果。初步分析认为采样电阻阻值对泄漏电流中脉冲分量采集结果产生影响的原因是电阻值会影响放电时的暂态过程。