GIS绝缘子表面金属异物附着缺陷局部放电UHF信号间歇性与有效检出率分析

局部放电特高频(UHF)方法检测局部放电(PD)是当前评估气体绝缘开关设备(GIS)状态和绝缘性能的重要手段之一。本文为解决局部放电UHF检测出现大量漏报和误报的问题,通过开展GIS绝缘子表面金属异物附着缺陷长期恒压实验,结合现有UHF检测策略对放电信号的成功捕捉概率进行分析,从检测时长和检出阈值两方面对现有UHF信号的检测策略提出了优化方案。结果表明:绝缘子表面金属异物附着缺陷局部放电具有间歇性特点,现有UHF带电检测及在线监测策略对放电的检出概率均不高。针对带电检测策略进行优化,延长检测时长至2247s,有效放电的捕捉概率可达85%;针对在线监测策略进行优化,延长形成一个局部放电事件(PDEvent)的测量时间和降低其检出阈值皆可增大PDEvent的检出概率,工程应用中可选择合适的测量时间和检出阈值相组合的方式来进行间歇性放电的检测。

油纸绝缘缺陷局放UHF抗干扰定位及优化布置方法

特高频(ultra high frequency,UHF)局放检测是变压器油纸绝缘缺陷定位的常用方法,实际应用过程中局放定位准确性易受噪声和传感器布置方式影响。为保证变压器油纸绝缘缺陷局放定位检测有效性,文中首先建立油纸绝缘缺陷UHF局放定位检测平台,在常规K-means方法的基础上,提出基于修正聚类分界的变压器油纸绝缘缺陷局放抗干扰定位方法,有效降低了定位误差。然后针对样本聚类分界混叠问题,选择最优修正系数L为1.1时,UHF局放定位误差可减小至0.1 m内,验证了文中方法的有效性。最后分析不同传感器布置方式的定位误差变化规律,提出变压器油纸绝缘缺陷检测用UHF传感器优化布置方案,可为变压器局放在线监测传感器布置及定位提供参考。

基于K-means高频局放10 kV避雷器快速带电检测方法

针对视觉观察、红外测温、泄漏工频电流和直流分量等方法无法快速发现10 kV架空线路上的氧化锌避雷器(metal oxide arrester, MOA)内部受潮及绝缘缺陷问题,文中提出基于K-means智能识别缺陷类型的方法及原理,分别制作10 kV MOA内部受潮、阀片裂纹等缺陷实验样品,在无局放升压装置加压至额定电压10 kV的条件下,使用高频电流传感器(high frequency current sensor, HFCT)采集局部放电原始数据,提取特征量,建立对应的缺陷类型数据库;通过在带电运行现场不同测试点测得不同10 kV MOA亚稳态下的13组数据,结果表明该方法对10 kV MOA内部绝缘缺陷、受潮缺陷能够准确识别,验证了基于K-means高频局放10 kV MOA快速带电检测方法的实用性,具有较高的经济效应和社会使用价值。

高保真度超高频局放检测天线研究

设计了一款用于超高频局放检测的超宽带椭圆缝隙天线.该天线具有时域保真度高、尺寸较小、馈电简单等特点.测试结果表明,天线在300~1500 MHz频段内的回波损耗低于-10 dB,平均等效高度15.7 mm,满足局放检测天线的指标要求.通过CST Microwave Studio软件对其时域波形保真度进行仿真计算分析,对局放检测时天线的摆放方向提供参考.结果表明,椭圆缝隙天线在一些角度上的保真度超过0.9,能较好地还原局部放电波形,同时天线较小的尺寸也能更好地适应局部放电现场检测.

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。

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。

变压器局部放电超高频检测中的混频技术研究

信号的提取和分析是局部放电超高频检测中的重点和难点,文中提出用混频技术提取局部放电信号超高频分量的新方法.用混频技术进行超高频数字信号处理的仿真实验,结果表明该技术既可保留信号包络的峰值和相位特征,又降低了超高频信号的频率.基于混频技术建立变压器局部放电超高频在线监测系统,并对典型局放模型进行实验,结果表明混频技术的应用可以有效地提取中心频率在400～800MHz之间(最小步长5MHz)、带宽为10、20、40或80MHz的局部放电超高频信号,准确地计算放电相关参数,抗干扰性强且提取的放电信息丰富,可用于变压器局部放电超高频在线监测和智能化诊断.

油纸绝缘中局部放电的典型波形及其频谱特性

根据对变压器油纸绝缘内部常见缺陷的分析 ,进行了局部放电模型试验。通过考察不同类型放电的发展过程和电流脉冲的波形特征 ,发现油纸绝缘中产生的局部放电与空气中的放电过程表现出相似的发展规律。对应于不同的放电阶段 ,放电波形有较大差异 ,因而不同类型的放电脉冲具有不同的频谱特性。所得结果为深入研究绝缘介质中的局部放电的机理、放电脉冲在变压器绕组中的传播规律。

GIS局部放电超高频信号的包络分析与缺陷识别

为实现GIS故障检测和缺陷识别,设计了超高频(UHF)包络检波电路和高速数据采集系统,并针对5种典型的GIS缺陷进行了缺陷模型的局部放电试验,获得了这5种典型缺陷的超高频包络信号数据。试验结果表明,同一缺陷模型所产生的局部放电包络信号时域特征大致相同,不同缺陷模型的包络形状不同。论文在此基础上提出了基于时域特征参数和BP神经网络的GIS缺陷模式识别方法。采用该方法后,试验数据缺陷模式识别正确率高达96%以上。

局部放电HF/UHF联合分析方法的现场电缆终端检测应用

使用局部放电检测方法检测高压电缆终端内的绝缘缺陷问题。根据高压电缆终端产生局部放电的不同信号传播特性,设计基于高频HF(High Frequency)和超高频UHF(Ultra High Frequency)检测原理的局部放电信号传感器以及便携式检测设备等,并开展现场电缆终端的局部放电在线检测。高频电流传感器可耦合接地线上流过的高频放电电流信号,而超高频传感器则感应空间传播电磁波信号。利用便携式检测设备实时采集数据结果,通过提取脉冲信号波形和多传感器信号联合比较分析等手段,对检测到的脉冲信号进行区分,排除外界干扰,分辨来自电缆终端内部的真实局部放电信号。现场检测结果表明,基于HF和UHF的局部放电联合分析方法,能够提高电缆局部放电辨别的准确性和有效性。

基于时域参数的局部放电特高频传感器性能表征方法

特高频(ultra-high frequency,UHF)传感器的时域输出信号对局部放电宽带检测系统的检测和定位结果具有显著影响,因此评估传感器检测性能时,若能从其时域输出特性出发,将更贴近于宽带检测系统的工程需求。现有的有效高度表征体系不适用于具有非平坦群时延的特高频传感器,在描述传感器时域输出特性时具有局限性。提出了一种基于时域参数的特高频传感器的性能表征方法,通过构造解析脉冲响应函数,从中提取包络峰值、包络宽度和振荡时间三种时域参数,用于描述传感器在局部放电脉冲信号下时域输出波形的峰峰值、上升时间和振荡。设计了有效高度幅频特性与相频特性的测试系统并给出时域参数的测试方法。通过比较两种传感器的时域参数测试结果和实际检测结果对该表征方法进行了检验。研究结果表明:该表征方法能有效地反映UHF传感器的时域输出特性,弥补了现有方法的不足。

电力变压器超高频局部放电测量系统

研制了一套超高频局部放电测量系统 ,用于提取油中局部放电辐射的超高频电磁信号。对超高频天线的测试结果表明 ,在 5 0 0～ 15 0 0MHz的频带范围内 ,天线具有良好的使用特性。为确保提取到的放电信号真实可靠 ,研究了测量中典型干扰信号的特征。实验测量表明该系统可以很好地用于油中超高频局部放电检测。

电力电缆局部放电的高频与特高频联合检测

为了对已敷设的电力电缆进行局部放电在线检测,并抑制现场测量时的干扰,采用高频(HF)与特高频(UHF)联合检测的方法,建立一套局部放电在线检测系统。该系统主要由HF和UHF传感器、信号调理单元、数据采集系统和上位机软件组成,通过HF信号和UHF信号的相互鉴别来去除脉冲型干扰信号。同时根据干扰信号和局部放电信号在频带及工频相位上的分布特点,提出基于复小波的多周期叠加干扰抑制算法。对缺陷电缆的试验结果表明,该系统能有效检测到局部放电的HF信号和UHF信号,局部放电检测灵敏度小于10 pc;对局部放电采集数据的处理结果表明,所提出的干扰抑制策略可很好地消除测量时的干扰信号。

高频传感器在10kV电缆带电检测中的应用

电缆安装和长期运行中可能产生各种缺陷导致局部放电。由于交联聚乙烯等挤塑型绝缘材料耐放电性较差,绝缘材料老化最终导致绝缘击穿,造成重大事故。电缆终端的故障率远高于电缆本体,通过试验研究了基于大尺径高频传感器的电缆终端检测方法。在实验室进行了传感器的研制和试验方法的校验,对运行中的电缆终端进行了局部放电普测,通过实例验证了此种方法的可行性,可为高压开关柜内电缆终端局部放电高频检测现场诊断提供参考。

用于变压器局部放电检测的超高频

传统的局部放电检测方法,由于测量频带窄、抗干扰能力差、信息量少,已经不能满足变压器局部放电检测(特别是在线检测)的需要,因此,近年来提出的超高频检测技术得到了较快的发展.根据GIS中超高频检测的经验,并结合变压器的结构和放电特性,该文研制了一种宽带超高频传感器,其有效带宽为500～1500 MHz.用天线理论对该传感器的特性加以分析并在实验室中进行了性能实测,结果表明该传感器具有良好的使用特性.该文用该传感器研究局部放电信号,在其有效频率范围内可以精确地提取放电发射的电磁信号,从而为进一步研究超高频局部放电检测技术在变压器中的应用奠定了基础.

电力变压器局部放电特高频信号外部传播特性研究

针对变压器箱体的接缝处可以衍射出局部放电特高频(UHF)电磁波信号的现象,在分析变压器箱体接缝对局部放电特高频电磁波传播影响的基础上,探讨了接收天线外部检测特高频信号的可行性,并通过实验研究了局部放电特高频电磁波的外传播特性,通过对信号进行小波包分析,比较了外部接收和内部接收信号的差异.结果表明,特高频电磁波可以透过变压器箱体接缝衍射出来,且频两者谱能量分布并非完全一致,外部检测到的特高频信号距离接缝的远近具有不同的表现形式,强度随着变压器箱体缝宽增大而增大.研究工作为变压器局部放电外部检测提供了理论指导.

变压器局部放电在线监测超高频Hilbert分形天线研究

论述了Hilbert分形天线基本原理,并根据分形天线电磁场理论,提出了应用于变压器局部放电超高频在线监测的Hilbert分形天线优化设计方法。通过仿真计算,研究了几何参数对Hilbert分形天线性能的影响,设计出用于变压器局部放电监测的3阶Hilbert分形天线。通过气隙放电、沿面放电、电晕放电3种典型变压器绝缘缺陷局部放电实验,采用分形天线和脉冲电流传感器对这3种局部放电进行了测量,并分析了分形天线的局部放电测量信号功率谱。实验结果证明该天线能够有效应用于变压器局部放电超高频在线监测。

雷电冲击耐压过程中GIS局部放电特高频检测有效性研究

笔者对气体绝缘金属封闭式开关设备(GIS)在雷电冲击耐压过程中局部放电特高频检测有效性进行了试验研究。1号UHF传感器检测冲击电压发生器及其周围空间中的电磁波信号作为参考信号,2号UHF传感器检测GIS盆式绝缘子辐射出来的电磁波信号。通过对比两个传感器检测波形,可以明显分辨出干扰信号与GIS内部的局部放电信号。当GIS内部存在局部放电时,2号UHF传感器检测到的脉冲信号存在3个明显的脉冲族群,且各脉冲族群脉冲信号幅值、疏密及分布规律不同。局放信号出现在脉冲信号起始4μs之后,持续时间较长,约5μs左右。试验结果表明,采用UHF法进行雷电冲击耐压过程中的局部放电信号检测有效可靠。

变压器油中局部放电信号超高频特性的研究

理论分析表明 ,局部放电信号所激发的电磁波具有很宽的频谱 ,它以TEM波的形式向外传播。本文通过实验模拟的方法研究了变压器油中的局部放电脉冲电流波形及其所辐射的电磁波特性 ,实验结果表明 ,变压器油中的局部放电电流脉冲具有极快的上升沿 ,能激励起 1 5GHz以上的超高频电磁波 ,它可以通过超高频传感器加以耦合接收 ,这就为进一步研究超高频检测技术在电力变压器中的应用提供了依据。

基于特高频法检测电气设备局部放电的改进Vivaldi天线

为提高检测变电站电气设备局部放电产生的特高频(UHF)信号的有效性,基于超宽带渐变槽线天线理论,在传统Vivaldi天线的侧边增加渐变槽线和谐振腔后,通过仿真及实测发现,改进后的天线工作频段由1.2~3GHz扩展至0.5~3GHz。同时提高了天线的指向性,而保持工作频段上天线相位中心不变。改进后的天线在工作频段上具有更高的增益和灵敏度,在2GHz时增益达到7.9d Bi,平均灵敏度大于12mm。为验证所设计天线效果,在实验室搭建了基于预制缺陷变压器的试验平台,结果表明所设计的天线可以有效检测到局部放电的UHF信号。与传统Vivaldi天线、加脊TEM喇叭天线和螺旋天线相比,改进Vivaldi天线检测灵敏度较高,脉冲时域响应特性更好,利于进一步的信号分析。