基于双回路反馈的光纤干涉式GIS局部放电超声传感系统研究

光纤干涉式GIS局部放电超声传感系统受到环境干扰,会导致超声检测灵敏度降低。基于单回路反馈的传感系统能够抑制振动干扰,但长时间工作仍会出现工作点漂移。文中首先分析了单回路反馈传感系统工作点漂移的原因,指出了压电陶瓷迟滞效应的影响;其次,搭建了基于双回路反馈的光纤干涉式GIS局部放电超声传感系统,引入了二次反馈回路以补偿一次反馈回路累积的低频相位调制误差;再次,通过振动干扰下的超声检测试验和GIS局部放电检测试验,证明了双回路反馈传感系统能够长时间保持稳定的超声检测灵敏度;最后,搭建了真型126 kV GIS局部放电检测试验平台,利用双回路反馈传感系统成功检测到了金属颗粒引发的局部放电和跳动声信号,检测到的最小视在放电量为5.2 pC。

基于机-热-电多参量信号特征的GIS隔离开关状态评估方法

气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)设备中的隔离开关故障往往是机械、热、电气多物理量综合作用的结果,从微小缺陷发展至严重故障的过程中,会产生异常振动、温度、局部放电多种参量信号,同时测量并分析GIS隔离开关的多参量信息对于准确获取其运行状态具有重要意义。文中通过在实体220 kV GIS实验平台上模拟隔离开关最为常见的接触不良缺陷,研究不同接触状态时振动信号、温度变化和局部放电信号的演化规律,获得其与设备状态之间的对应关系,结合健康指数理论和改进层次分析法,提出基于多参量特征的GIS隔离开关综合评估方法。使用该方法开展现场测试,其检查结果与多参量综合评估方法的的分析结果相吻合。文中的研究为GIS隔离开关状态的带电检测提供了一种可行性较高的多参量融合分析新方法。

新型GIS局部放电柔性内置阿基米德螺旋天线研究

针对气体绝缘组合电器(GIS)内置式特高频(UHF)传感器空间利用率低、尺寸较大并且可能破坏GIS内部电场分布的问题,文中设计了一种新型柔性内置阿基米德螺旋天线。利用振幅随幅角线性增加的正弦波加载方式对天线本体进行小型化处理,使天线径向尺寸缩小57.8%,并对背馈巴伦进行曲折小型化,使巴伦长度减小56.4%。设计的柔性天线本体直径146 mm,厚度0.27 mm。有限元仿真和实物测试结果显示,柔性天线在弯曲半径为0、250、350 mm时,在720 MHz~3 GHz频段内驻波比VSWR≤5;在1.02~3 GHz频段内VSWR≤2;在工作频段内具有良好的全向辐射特性。搭建局部放电试验平台对天线性能进行分析,结果表明文中设计的柔性天线在弯曲形变前后均可检测到放电量20 pC以下的PD辐射电磁波信号。

1000 kV GIS断路器局放带电检测异常分析与处理措施

文中介绍了一起1000 kV GIS断路器局部放电带电检测异常的详细经过、缺陷处理、原因分析以及后续整改措施。检修人员通过对1000 kV GIS设备开展局部放电带电检测、SF6分解物检测等工作,分析超声波和特高频局部放电异常信号特征,锁定异常信号的位置,判断出GIS内部可能存在轻微故障。然后经过现场检查确认了故障的存在,对故障断路器进行整体更换处理,并将故障断路器保存原样返厂进行分析。最终通过现场开罐检查、返厂解体、异物样品检测等手段找出局部放电异常的原因,本次1000 kV GIS断路器局部放电信号异常的原因为屏蔽罩开裂、紧固螺丝松动导致。屏蔽罩开裂主要原因是屏蔽罩紧固螺钉松动,屏蔽罩受力不均匀,导致屏蔽罩安装孔附近金属疲劳开裂,而螺丝松动的原因为锁固剂涂覆不规范、螺栓紧固力矩不符合要求。后续对同类设备进行整改,优化静侧屏蔽罩结构,增加屏蔽罩的整体强度。在屏蔽罩螺栓连接处增加半圆垫圈,并将屏蔽罩紧固螺丝垫圈更换为外径更大的特殊垫圈,提高屏蔽罩紧固的可靠性。通过对该缺陷的处理和分析,在GIS安装、验收、运维检修等方面制定相应对策防止该类缺陷再次发生。

冲击电压下GIS典型绝缘缺陷局部放电光-电信号特性研究

气体绝缘组合电器(GIS)是电力系统中重要的变电设备,发生故障时会为国民经济带来严重的损失。GIS设备在运行过程中既会受到运行电压的作用,还会受到暂态冲击电压的影响。大幅值的暂态冲击会激发工频运行电压下潜伏的微小缺陷产生局部放电,关注冲击电压下的局部放电信号能够有效提升设备内部微小缺陷检出的灵敏度。针对于此,本文将绝缘缺陷设置在实体GIS上,基于光电一体化融合传感器,利用特高频法和光测法对振荡型冲击电压下的局部放电进行了测量和分析。振荡型冲击下实体GIS中的三种典型缺陷局部放电检测结果表明:尖刺缺陷下放电主要出现在外施电压的峰值附近,但当电压较高时,由于空间电荷形成的反向电场的影响,引发波谷放电。悬浮缺陷下放电会发生在更多的放电周期,主要发生在外施电压的上升沿和下降沿,其中一些放电幅值较大,特高频法和荧光光纤法可以同时检测到放电脉冲。沿面缺陷下的放电脉冲依次发生在外施电压的上升沿和下降沿,荧光光纤法只能检测到极个别的放电脉冲。

SCG算法在GIS设备局部放电模式识别中的应用研究

为了更好识别气体绝缘组合电器设备复杂的局部放电模式,利用特高频检测法和比例共轭梯度算法检测局部放电信号,并搭建气体绝缘组合电器设备模型。结果表明,当时间为13.5 ns时,检测到2号传感器的放电信号,并且波形频率更高说明离放电电源更近。在训练集,悬浮与尖端放电的识别准确率为80.6%,复杂局部放电类型平均识别准确率为86.2%。在验证集,悬浮与尖端放电的识别准确率为83.3%,平均准确率为93.2%。设置30的隐含层数,此时数据分类的准确率为87.3%。这证明局部放电类型识别准确率较高,对检测电力系统的安全性和可靠性提供保障。

适用于550 kV GIS现场的局放检测方法研究与应用

随着GIS设备投运数量的逐渐增加,由设备本身缺陷造成的故障时有发生,而局部放电测量是检测GIS缺陷最方便、有效的方法。为确定真实局放量与人工脉冲之间的最佳匹配规律,以验证超高频局放测量方法的灵敏度,以550 kV GIS产品为研究对象,选择金属颗粒模型作为标定5 pC模型,获取标定5 pC时的陡脉冲信号,并将该信号注入内部UHF传感器进行测量,结果表明获取的内部信号UHF传感器噪声水平明显高于标准值,验证了该方法的有效性,为后续GIS产品现场局放检测方法实施的准确性和可靠性提供了依据。

GIS组合电器内部放电诊断试验和原因探讨

文章针对GIS组合电器内部放电诊断试验和原因,采用事件分析的方式,介绍内部放电诊断试验,阐述内部放电的原因及解决措施。结果表明,通过超声波、特高频局放检测技术联合诊断,明确放电位置为灭弧室,返厂解体检查发现内部合闸电阻传动部位螺栓螺母脱落,引起悬浮电位放电,和检测技术所得结论一致,证实了联合检测的有效性及可靠性。

基于多特征融合的GIS局部放电状态检测方法

为了优化GIS局部放电状态检测效果,提高检测率,引入多特征融合方法原理,开展了基于多特征融合的GIS局部放电状态检测方法研究。首先,需要采集GIS设备的局部放电数据并对其进行预处理,为后续放电状态检测提供有力的数据支持。其次,提取GIS局部放电特征,包括时域特征与频域特征。在此基础上,融合提取到的时域特征和频域特征,根据融合处理后的GIS局部放电特征,检测GIS局部放电状态。实验结果表明,提出的方法应用后,4种不同类型的局部放电绝缘故障模型的放电状态检测率均达到了98%以上,能够更好地捕捉到GIS设备的局部放电特征,从而更准确地判断其放电状态。

变电站GIS设备耐压局放问题处理与预防

本文针对变电站GIS设备耐压局放问题进行了分析和探讨,阐述了其产生的原因和影响。通过对GIS设备耐压局放问题的处理和预防措施的分析,旨在提高GIS设备运行的安全性和可靠性,减少设备故障率,保障电力系统的稳定运行。

多手段联合精确定位在电缆GIS终端局放检测中的应用

局放检测是城市高压电缆状态检测的重要手段。鉴于电缆GIS终端结构复杂、变电站环境干扰众多等情况,提出了综合高频法、特高频法、超声波法的多手段联合检测方法,以确定局放类型,并通过同源性分析和排除干扰后,对局放进行了精确定位,可为消缺策略的制定提供详尽的依据。以某一110 kV电缆GIS终端的局放精确定位为例,为类似电缆GIS终端局放信号的检测和定位提供借鉴与参考。

GIS绝缘子金属污秽缺陷不同程度间歇性放电诊断分析研究

针对现场气体绝缘组合电器(GIS)绝缘缺陷局部放电漏报、误报情况频发的问题,利用真型GIS搭建局放多源检测试验平台,开展绝缘子表面金属污秽缺陷间歇性放电试验,采用不同局放检测法研究不同程度间歇性放电特性变化规律。研究结果表明:金属污秽缺陷放电量随着放电时间的延长呈现先升后降的变化趋势;放电时间间隔整体呈现增加的变化趋势;超声检测法和化学检测法无法实现金属污秽间歇性放电的有效感知;由4组50个工频周期特高频(UHF)相位分辨局部放电(PRPD)图谱数据所构成的200个工频周期UHF PRPD图谱中能初步得出间歇性放电分布规律;处于间歇性放电状态的金属污秽缺陷不会逐渐发展演变成击穿放电故障。研究成果对拓展间歇性放电特征的认知及现场对GIS放电缺陷的检测具有重要意义。

基于EFPI传感器的GIS局部放电模式识别研究

为了在复杂电磁环境中精准捕捉局部放电产生的微弱信号,设计了基于非本征法布里—帕罗干涉(EFPI)传感器的GIS局部放电模式识别方法。通过差分双波长光强强度比解调算法,粗解调EFPI传感器的腔长;利用复域相关算法,结合粗解调结果,精解调腔长,确定最终的EFPI传感器腔长,用于检测GIS设备的超声波信号;通过希尔伯特(Hilbert)变换GIS设备的超声波信号,得到Hilbert边际谱;利用2维—1维深度残差网络,提取Hilbert边际谱的特征,输出GIS局部放电模式识别结果。实验分析结果表明:该方法可有效确定EFPI传感器的腔长,采集GIS设备的超声波信号;得到GIS设备超声波信号的Hilbert边际谱;在复杂噪声环境下,该方法可精准识别GIS局部放电模式。

特高频局部放电检测在GIS测试中的应用

针对特高频局部放电检测在气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)测试中存在的问题,对现场典型案例进行研究,分析相关案例在资料检查、仪器和工具准备、测试点选择、测试操作、典型图谱对比、故障点精准定位等环节中可能出现的问题,提出了特高频局部放电检测要领,提高了局部放电检测的准确性,对保证电网安全运行具有重要意义。

基于改进CNN的GIS局部放电故障诊断

深度神经网络(DNN)广泛用于使用局部放电(PD)的故障分类,以评估各种电气设备的绝缘水平,但对于未训练的PD故障数据存在误报风险。基于此,提出了一种基于改进CNN的深度集成模型。首先采用特高频传感器(UHF)采集现场七种GIS绝缘缺陷故障PD信号,形成PRPD谱图并进行分析;其次将采集的数据导入模型中进行不确定性估计,确定模型的置信度值和阈值;再次对CNN深度集成模型的规模对分类性能的影响展开研究。实验结果表明,所提模型对局部放电未知故障具有较好的检测性能,具有一定的工程实践价值。

GIS母线快速接地开关悬浮放电诊断和分析

针对某220 kV变电站快速接地开关气室异常放电现象,采用多种带电检测技术进行了诊断。通过特高频局部放电检测、超声波局部放电检测、声学成像等技术手段,判定该快速接地开关气室异常放电型式为悬浮放电。考虑到在SF6气体取样测试中,测出绝缘气体中含有SO2、H2S等放电并伴有过热迹象的分解残留组分,对该故障气室进行停电解体,进一步分析讨论了放电异常成因。结果表明:引起接地开关悬浮放电的主因是气室内传动轴四方接头与传动绝缘子轴孔之间间隙过大,且连接部位金属嵌件凹槽间未安装等电位弹簧,使得两者间无法形成稳固的等电位。

基于多级二阶注意力孪生网络的小样本GIS局部放电诊断方法

以数据驱动的智能故障诊断方法近年来取得了突飞猛进的发展,然而受现场复杂工况和小样本条件的制约,训练高精度、高鲁棒的气体绝缘组合电器(GIS)局部放电诊断模型仍然是一个挑战。为此,该文提出一种新颖的孪生网络用于小样本GIS局部放电诊断,其主要由两个相同结构、参数的特征提取器和一个度量学习器组成。在特征提取器设计中,引入多尺度卷积来挖掘局部放电信号中更全面的特征信息。同时引入二阶注意力模块以有效利用不同通道之间的相关信息,提取具有鉴别性和代表性的特征,增强模型的特征提取能力。度量学习器用来对度量特征的相似度进行判断,依此来比较和匹配目标任务下的样本来实现GIS局部放电诊断。实验结果表明,所提出的多级二阶注意力孪生网络在每类支撑集数量为5时便可达到93.76%的诊断精度,相比于其他方法而言优势明显,同时对非平衡样本具有很强的容错性,为现场小样本GIS局部放电高精度、高鲁棒诊断提供了解决思路。

检测GIS局部放电的小型化多频带复合天线

为了对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)局部放电的超高频信号进行检测,设计了一种用于检测GIS局部放电的多频点宽频复合天线。首先,通过对复合天线进行小型化、宽频化原理分析,实现天线的小型化;然后,运用矢量网络分析仪对实物天线进行驻波比实测研究;最后,在实验室搭建GIS局部放电测试系统对天线进行实测研究。结果表明:设计研究的天线兼具多频带、小型化和高增益的特性,在0.75~0.90 GHz、1.23~1.48 GHz、1.78~2.12 GHz、2.42~2.79 GHz的频段范围内,其驻波比(VSWR)小于2,具有较宽的频带范围,能够记录局部放电的大部分信息;随着频率的增加,天线增益也在逐渐变大,天线最高增益可达6.5 dB,可有效接收微弱的特高频信号;研究结果表明,设计的天线特性良好,可用于GIS局部放电的现场监测。

SF_(6)压力对GIS典型缺陷局部放电检测灵敏度的影响

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内部气压是影响局部放电检测灵敏度的重要因素。在局部放电实验平台中构建尖端、悬浮、气隙与沿面缺陷模型,基于特高频法、高频电流法与超声法开展气压0.2~0.5 MPa下局部放电信号特征的检测实验,并对比了高频电流法和超声法局部放电检测的灵敏度。实验结果表明:气压是影响尖端、悬浮与沿面缺陷放电的关键参数,3种缺陷放电起始电压与气压成正比,同一电压下的放电幅值和脉冲次数与气压成反比;气隙缺陷放电源于绝缘层内部气泡,因此设备气压对气隙缺陷放电影响不大。高频电流法可实现不同气压下的悬浮缺陷有效检测,但未测得气隙和尖端缺陷局部放电信号;SF_(6)压力降低,高频电流对沿面缺陷的检测灵敏度有所提升,但仍低于特高频法。超声法可实现不同气压下的悬浮和尖端缺陷有效检测,但未测得气隙和沿面缺陷局部放电信号;SF_(6)压力降低,超声法对尖端缺陷的检测灵敏度提高(当气压为0.2 MPa时,超声法对尖端缺陷的检测灵敏度与特高频法相当)。

GIS局部放电光、电信号传播特性对比研究

GIS局部放电是造成绝缘材料劣化、电气设备故障的主要原因,检测GIS腔体内部的局部放电情况,有助于保证电力系统的安全可靠运行。然而在实际工程中,GIS内部结构较为复杂,不同弯角和绝缘子结构必然会对电磁波和光信号的传播特性产生一定的影响。文中根据252kVGIS的结构尺寸,建立仿真模型,研究不同距离、不同弯角结构、不同绝缘子下电磁波和光信号传播特性的差异,得到电磁波和光信号在设备腔体内部的变化规律。仿真结果表明,随着与放电源距离的增大,电磁波信号在400mm以外电场强度幅值近似呈线性衰减趋势,光信号强度整体呈指数衰减的趋势;L型、T型弯角结构对电磁波和光信号均有较强的衰减,但电磁波在弯角结构中反射严重,原始波与反射波叠加会造成信号强度增加;放电信号在经过不同绝缘子结构时,光信号的衰减远大于电磁波信号,盆式绝缘子比圆盘式对电磁波信号的衰减作用更大,光信号的传播依赖于开孔的大小。文中的研究为实际特高频、光传感器的安置提供一定的理论指导。