基于局部放电的电力电缆状态监测技术研究

主要研究了基于局部放电电缆状态监测技术,指出电缆系统的健康状况对电网稳定性和安全性至关重要。分析了高压电缆运行故障的原因,如物理损伤、水分侵入和材料质量问题等。在局部放电原因分析部分,讨论了局部放电的形成机理,包括生产过程中的缺陷、长期运行中的绝缘老化以及外部因素如温度和湿度的影响。此外,还探讨了外施电压对局部放电出现可能性的影响。在局部放电监测方法分析中,介绍了几种常用的局放检测技术及其原理,如高频局放检测、特高频局放检测和超声波局放检测。这些技术对于识别和定位电缆中的局部放电现象至关重要,有助于及时发现潜在的绝缘缺陷并采取维护措施。通过分析现场采集的局放信号数据,结合历史测试数据,获取局放核心表征特征,为后续状态评估提供依据。

基于声纹分析的牵引变压器局部放电近超声PRPD识别

牵引变压器在运行中其负荷常发生冲击性变化。本文基于南京东、永宁和六摆渡3个牵引变电所内现场采集的牵引变压器运行过程中的辐射声信号,分析牵引变压器声信号和牵引变电所内主要干扰声信号的类型与特点,并据此探索基于声纹分析的牵引变压器局部放电近超声PRPD(局部放电相位图谱)识别技术。数据分析表明,该技术具有抗干扰能力强、实时性好等特点,可作为一种新型辅助监测手段参与电气化铁路智能化运维。

基于局部放电和超声波法研究大电机定子绝缘的老化特性

对谏壁电厂 7号机 (18kV ,30 0MW )更换线棒进行了多因子加速老化试验 ,在线棒的不同老化阶段进行了局部放电和超声波声速试验。试验发现 ,局部放电平均值是反映绝缘缺陷最好的参数 ,在局部放电统计参数中 ,放电平均值相位分布的偏斜度最能反映绝缘的老化程度。超声波声速试验的结果显示出 ,超声波声速可以表征发电机定子绝缘老化状态 ;随着线棒老化时间增长 ,其超声波声速明显降低。两项试验结果一致地表明 。

环氧树脂绝缘高频电热联合老化中局部放电特性分析

电力电子变压器长期运行于高频正弦电压下,其绝缘更易受到局部放电作用影响从而导致老化失效。为此以环氧树脂材料为研究对象,模拟电力电子变压器的运行条件,在30 k Hz、4 kV的正弦电压和温度120℃下开展了电热联合加速老化试验,研究了不同老化阶段下绝缘的高频局部放电特征。实验结果表明:高频正弦电压下残余电荷扩散少,放电连续,放电相位范围超过90°,局部放电频繁冲击绝缘材料;随着老化时间的增长,高相位上的最大放电幅值由0.02 V增加到0.03 V,局部放电相位分布谱图(PRPD)中第2簇"三角"特征更为明显,统计参量Sk能较准确地反应绝缘的老化状态;同时,随着绝缘缺陷表面有效起始电子产生概率的变化,放电量和放电次数总体呈上升趋势,局部放电的相位范围向两端扩展。

基于局部放电统计特征参量分析的矿用干式变压器绝缘状态评估

为了研究矿用干式变压器绝缘状态的评估方法,在恒温下对一台已经在煤矿井下无故障连续运行13 a、额定电压Un为10 kV、额定容量为500 kVA的矿用干式变压器进行了恒温电应力加速老化试验,老化期间以1 d为周期在屏蔽室环境下测量了干式变压器的局部放电(PD)信号,以2 d为周期进行了工频耐压试验;提取了局部放电信号的统计参量作为基础特征量,得出了各统计参量对应的价量趋势(PVT)图。研究结果表明各统计特征量在老化前期数据比较平稳,老化中期斜率绝对值明显增大,而老化末期均有明显的转折点,并且其变化趋势有明显改变。最后,依此提出了利用局部放电统计特征量及其变化规律诊断矿用干式变压器绝缘老化状态的新方法。

基于局部放电的电力变压器油纸绝缘状态评估关键问题分析

目前局部放电(PD)已作为绝缘状态质量监控的重要指标,但基于局部放电的变压器油纸绝缘状态评估并无广泛工程应用。为此,总结基于局部放电的变压器油纸绝缘状态评估的研究成果,并提出需要深入研究的方向与未来发展趋势,以为后续研究提供基础。通过讨论分析油纸绝缘局部放电特性、油纸绝缘局部放电模式识别、油纸绝缘老化评估及油纸绝缘缺陷发展程度诊断4个问题,得出:不同电场类型下,油纸绝缘局部放电的起始放电特性和波形特性差异较大;在局部放电模式识别中,时间序列谱图与相位分辨局部放电(PRPD)谱图相结合的识别率最高,可达95%;图谱多元特征量的提取、降维、分类以及识别是老化评估的必要步骤;局部放电程度可分为起始、发展、严重、危害4个阶段。研究表明针对不同问题的特征量灵敏度分类以及缺陷诊断与老化评估的综合分析是需要深入研究的方向。此外,多维信息融合评估是未来变压器油纸绝缘在线评估的发展趋势。

基于局部放电监测的水轮发电机主绝缘诊断分析系统

在分析国内外大型水轮发电机主绝缘状态监测与诊断研究现状的基础上,针对主绝缘诊断与监测系统中所存在的问题,利用信息集成技术,提出了大型水轮发电机主绝缘综合诊断系统解决方案——以局部放电监测为中心,综合利用计算机监控系统、其他相关监测单元、在线巡检量和离线试验检修指标等相关信息进行综合诊断分析。讨论了局部放电的模式识别方法,建立了变工况模型,并将其用于模式识别和模式老化度分析,研究了主绝缘故障的综合诊断流程,给出了主绝缘状态评估方法和绝缘老化趋势分析算法。详细介绍了系统框架、功能模块定义和系统的软硬件实现方法。该系统部分已投入现场应用。

外置油腔耦合局放超声非本征光纤法布里-珀罗传感器

为解决非本征光纤法布里-珀罗(Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometor,EFPI)在电力变压器内体绝缘安装困难且易损坏的问题,设计了高灵敏度的EFPI传感器,提出采用油腔结构的变压器油箱壁外置式安装方法。在阐述EFPI传感和液气介质下膜片振动原理的基础上,分析了传感器检测灵敏度与其法-珀腔膜片尺寸的关系,设计EFPI传感器法-珀腔膜片尺寸并制备传感器。然后,设计外置油腔耦合结构,采用压电陶瓷(Piezoelectric,PZT)声发射传感器构建EFPI传感器性能测试系统,测得EFPI传感器的幅频特性和检测灵敏度。最后,使用板-板电极和变压器实体模型搭建局放检测系统,外置EFPI传感器与PZT传感器同时探测电极局放信号。实验结果表明EFPI传感器的一阶固有谐振频率为113 kHz,静压灵敏度为7.5 nm/kPa,外置油腔耦合结构EFPI传感器局放超声信号的检测灵敏度高于传统的PZT传感器。外置结构可有效保护传感器膜片,降低安装难度,且避免了EFPI传感器置于变压器绝缘高场强度区域带来的安全隐患。

电机局部放电超声特性

为探索电机局部放电检测新方法,分析电机局部放电机理和国内外对电机局部放电监测研究状况,提出利用超声法对电机局部放电进行监测。为此,构建电机定子绕组存在的几种典型局部放电模型和实验硬件系统,并进行放电实验。在局部放电实验室,采用一种窄带超声传感器对几种典型局部放电超声信号进行采集。对相同条件下采集到的各种模型局部放电超声信号特性进行分析和比较。实验结果分析表明,不同类型的局部放电,无论其超声信号波形还是频谱特征均存在差异。因此,可以对电机局部放电超声信号进行特征提取,为实现基于超声法的电机放电故障模式识别奠定了基础。

绝缘热老化局部放电信号频域分析的实验研究

电气设备运行过程中常产生较高的温度,在热能作用下,其绝缘材料的性能会逐渐下降。阐述了在实验室中模拟环氧树脂在温度80℃和120℃下的热老化状态,测试了这两种温度下不同老化程度试样的局部放电,分析了放电信号在频域随老化时间的变化情况。实验结果表明,随着老化时间的增加,放电脉冲时域波形的高频振荡不断加剧;同时,频域中的高频分量越来越丰富,谱峰逐渐增多,并且在高频段出现特征峰分布;热老化温度越高,高频特征峰越高,出现得越早范围越宽。

GIS内典型绝缘缺陷的局部放电信号超声特性分析

为了研究组合电器(GIS)典型绝缘缺陷局部放电信号的超声波特性,在一段110kV GIS试验段上,设计和模拟了GIS中的母线金属尖刺缺陷、筒壁金属尖刺缺陷、悬浮电位缺陷、盆式绝缘子内部气泡缺陷、自由金属颗粒缺陷等5种典型局部放电模型和铁心电磁振动模型,使用超声波法对其放电和振动信号进行检测。结果表明,不同缺陷的局部放电或超声信号在幅值、相位特征、相位分布(PRPD)谱图特征等方面会呈现不同的特点,为缺陷的模式识别提供了试验依据。

基于超声波原理的GIS局部放电现场检测及缺陷定位方法

对基于超声波原理的气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)局部放电现场检测及缺陷定位方法进行了研究。通过采集大量数据,归纳了各类GIS局部放电的超声波信号特征,并且分析了局部放电信号和机械振动信号在频谱上的差异,有助于对检测信号进行识别。为准确判定GIS局部放电并分析其原因,进一步研究了声电联合定位方法和超声波时延定位方法在GIS现场检测中的应用,结果显示有助于排除现场干扰,具有良好的准确性和定位精度。

特高压GIS局部放电超声波传播特性仿真

超声波法是一种非破坏性的电力设备局部放电检测方法,运用数值计算方法可以有效地分析超声波的声场特性。为明确特高压GIS局部放电超声波信号的传播特性,采用有限元计算方法仿真研究了特高压GIS不同位置发生局部放电时超声波信号的传播特性。按照某1 100 k V特高压GIS实际尺寸,建立了特高压GIS三维仿真模型,设置单极子声源分别位于GIS中心导体和盆式绝缘子处,布置多个超声波传感器位于GIS外壳不同位置用于接收局部放电产生的超声波信号。仿真得到了GIS壁面上接收的来自不同位置单极子声源产生的超声波声压分布图,以及传感器上超声波信号的时频域特性。分析了超声波信号不同传播路径之间的博弈过程,通过对比不同传感器接收到的超声波信号的先后顺序确定了单极子声源在不同位置时超声波信号的传播路径。仿真结果表明,当单极子声源位于中心导体远离盆式绝缘子时,超声波率先到达距离单极子声源直线距离最近的GIS外壳,然后向两侧传播;当单极子声源位于中心导体靠近盆式绝缘子或者单极子声源位于盆式绝缘子时,超声波将沿着盆式绝缘子传播至GIS外壳,然后向两侧传播。传感器接收到的超声波频谱主要集中在30~40 k Hz,在更高的频率范围内(60~80 k Hz),超声波信号迅速衰减。随着传感器到局放源距离的增加,超声波信号近似以指数规律衰减,在经过盆式绝缘子时,衰减更为严重。

混合神经网络算法在GIS局部放电模式识别中的应用研究

为了提高基于超声法GIS局部放电模式识别的正确率,在实验室中对GIS典型缺陷局部放电的超声波进行了重复性测量,从43个能够表征缺陷特征的参数中提取了34个稳定的特征参数,然后采用后向序贯算法筛选出了24个有效特征参数作为神经网络输入参数。针对神经网络的局限性,提出了改进的GA-BP混合神经网络算法。训练结果表明,GA-BP神经网络的应用有效地提高了识别的准确率。

非本征光纤法-珀传感器局部放电检测研究进展

电力设备局部放电检测一直是国内外学者的研究重点,局放超声信号由于具有抗干扰易定位等优点而成为近年来的研究热点。随着科技的发展,使用光学传感器检测局放超声信号成为一种新兴的技术方法。在众多的光学传感器中非本征光纤法布里-珀罗(EFPI)传感器由于具有体积小、灵敏度高和抗电磁干扰等优点而备受关注。首先,介绍了国内外关于EFPI传感器的研究现状;其次,对EFPI传感器的检测原理、膜片材料的基本性能及制备方法进行了细致的阐述,并分析了可用于外置耦合检测的传感器可行性和优化完善传感器灵敏度设计方法的意义;最后,对EFPI传感器在局放检测中的局放点定位研究进行了分析,总结了传感器在应用研究中遇到的问题及解决方法,并根据EFPI传感器的实际情况,对传感器未来的发展趋势和研究重点进行了展望。

基于局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究

传统的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法工作效率低,研究速率过慢。为了解决上述问题,提出了一种新的局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法,首先通过对局部放电数据进行系统检测,采用专业局部放电测量仪,将相关参数进行记录分析,查找相关相位分布规律,并对此进行系统解析,在此基础上,对所查询的参数进行绝缘老化特性参数对比,利用试样线棒与参数对应曲线获取所需数据,利用模型修订及模型电极改正的方式,将对比后的参数数据进行参数修订,最终实现对电抗器匝间绝缘老化特性的研究。实验结果表明,基于局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法工作效率更高,研究速率更快。

基于希尔伯特——黄变换的GIS超声波检测异常信号诊断

文中提出了一种气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)超声波检测异常信号的时频特征计算与诊断方法。首先运用希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)得到描述超声波信号包络线的时频特征的Hilbert幅值谱。在此基础上,给出了离散条件下Hilbert边际谱与平稳性指数的计算方法,分别表示信号中各频率成分的总强度和平稳性。然后将Hilbert边际谱与平稳性指数结合起来分析,可以直观读取信号的时频特征,进而推断出异常气室的故障原因。3个现场实测案例的研究表明,时频特征分析方法可以有效反映电晕放电、悬浮电位放电和机械振动等3种不同故障对应的超声波信号的时频特征,对提升GIS超声波检测结果的分析诊断水平有着重要的指导意义。

热老化对EPDM电树枝局放特性的影响研究

电树枝生长过程中常伴随有局放发生,其与电树的发展有极大关系,并会导致绝缘出现不可逆的损伤。为此,在140℃下对三元乙丙橡胶(EPDM)绝缘试样进行了梯度加速热老化,并对不同老化程度试样开展了电树枝观测试验,采集了电树枝生长过程的局放信号,结合陷阱参数测试分析了热老化对EPDM电树枝局放特性的影响机理。结果表明:老化前期,电树枝发展表现为4个阶段,而老化后期为2个阶段;未老化EPDM电树枝放电相位分布在-50~90°与130~270°内,且正半周放电更剧烈;局放随电树枝的延伸同样呈现一定的阶段性变化,且随老化时间增加,放电量、放电次数与放电总能量先降低后大幅增加;陷阱测试显示,陷阱密度及能级随热老化时间先减小后增大,绝缘内部电荷聚集,对局放有极大影响。

基于热老化的局部放电非线性动力学特征

以广泛用于变压器等高压电气设备中的绝缘材料(环氧树脂板)为研究对象,对试品进行热老化处理,每隔一定时间做局部放电实验.分析所采集的局放信号的混沌特征参数,如李雅普诺夫指数(Lyapunov)、柯尔莫哥罗夫熵(Kolmogorov entropy)及关联维数(correlation dimension)等等.对比分析不同热老化阶段的混沌指数,表明:绝缘的局部放电检测信号是具有混沌特征的时间序列,并随绝缘材料的老化混沌程度加深.

高压开关柜超声液局放信号的液形建模研究

局部放电(Partial discharge,简称PD)信号能够直接、客观地反映高压电气设备的绝缘劣化程度,是设备绝缘状态在线检测的重要方法之一。文章运用高压开关柜超声波PD信号波形拟合得到超声波PD波形方程,并结合声波传播特性及现场环境干扰噪音建立PD波形实验模型,最后运用波形时域特征算法对所建立模型进行特征提取,将所提取的特征输入到模式识别器进行验证。验证结果表明:本文建立的高压开关柜超声波PD模型信号与实际测量的信号具有很高的相似度,对基于超声波局放信号的高压开关柜绝缘状态在线检测有一定参考价值。