XLPE电力电缆典型缺陷局部放电测量与分析

为了研究XLPE电力电缆典型缺陷的放电特征,在试验室条件下设计了3种放电物理模型,采用脉冲电流法对其局部放电信号进行测量。对比研究了3种典型缺陷模型的局部放电特征,分析了电压幅值对放电谱图、放电波形、放电频率和中心相位分布的影响关系。试验结果表明,相同条件下同一缺陷模型放电稳定、重复性好;不同缺陷类型其放电发展过程不尽相同,呈现的PRPD谱图、单个脉冲波形及相位分布趋势图区别明显。这些特征为进一步进行放电类型的模式识别及局部放电机理研究提供了试验依据。     

信息融合在变压器油纸绝缘局部放电识别中的应用

局部放电会引起变压器绝缘的老化和破坏,而变压器局部放电特性的研究能够很好反应变压器潜伏性缺陷,对其安全可靠运行具有重要意义,因而设计制作了模拟变压器沿面放电、气隙放电和电晕放电的3种缺陷模型,采用升压法进行相应的放电试验,通过分析油中溶解气体在局部放电发展过程中的变化规律,寻找出油中产生气体与不同局部放电的对应关系。引入局部放电的最大放电量相位特征谱图Hqmax(φ)和放电次数相位特征谱图Hn(φ),并提取基于谱图的统计特征参量,构建反向传播(back propagation,BP)神经网络和径向基函数(radical ba-sis function,RBF)神经网络对局部放电的放电类型进行初级识别,在此基础上,应用信息融合方法将初级识别结果融合油中产气特征以综合识别局部放电类型。实验结果表明,同一种溶解气体在不同放电模型中发展变化趋势是不一样的,根据统计特征参量和油中溶解气体变化规律,应用信息融合方法对变压器局部放电模式具有足够的识别能力。     

负极性OLIV下GIS局部放电UHF信号的相位特征

为实现冲击电压下气体绝缘开关设备(GIS)局部放电(PD)缺陷的诊断,通过试验测量与信号分析研究了在冲击电压作用下典型GIS缺陷的局部放电特高频信号特征。首先,搭建负极性振荡型雷电冲击电压下GIS局部放电试验平台,设置高压金属尖端、悬浮金属体、绝缘子沿面等3种GIS典型绝缘缺陷,并组建特高频检波信号采集系统;然后,通过试验获取特高频(UHF)信号,统计生成相位相关脉冲序列(PRPS)谱图、相位角差(??i+1-??i)谱图;最后,分析3种缺陷相位特征谱图的差异及其产生机理。研究结果表明:尖端放电特高频信号主要出现在振荡电压的上升沿,其相位角在90～190°区间;悬浮放电与沿面放电的特高频信号出现在上升沿和下降沿;与尖端放电、悬浮放电不同的是,在??i+1-??i谱图中沿面放电特高频信号的分布在0～45°区间。此结论可作为负极性振荡型雷电冲击电压下GIS局部放电诊断的依据。     

GIS典型缺陷局部放电测量与分析

为了研究GIS中典型缺陷的放电特征,在试验室中以一段220kV电压等级的GIS母线腔体为试验对象,设计了高压导杆表面金属尖刺缺陷、悬浮电位缺陷、绝缘子表面导电胶尖刺缺陷、绝缘子表面硫化银污染物缺陷这4种放电物理模型,采用脉冲电流法对其局部放电信号进行测量。研究其放电脉冲中心相位分布、平均幅值随外施电压变化的趋势,比较分析单个放电脉冲波形及其主要能量分布。试验结果表明,相同条件下同一缺陷模型放电稳定、重复性好;不同缺陷类型的PRPD谱图呈现出不同的特点,单个脉冲波形及其能量分布不同;放电平均幅值、中心相位随外加电压变化的趋势也有较大区别;这些特征为进一步进行放电类型的模式识别及局部放电机理研究提供了试验依据。     

10 kV XLPE电缆接头典型绝缘缺陷的局部放电特征分析

针对10 kV XLPE电缆缺陷检测中局部放电相位谱图无法充分反映电缆缺陷特征的问题,制作了主绝缘刀痕、外半导电尖刺、半导电遗留物、主绝缘气泡、导电通道5种缺陷电缆,利用高频电流传感器获取缺陷电缆的放电数据,并进一步生成PRPD、时频(TF)谱图,结合高频电流传感器数据及TF谱图对这5种常见电缆缺陷的局部放电特征进行分析、分类。结果表明:结合PRPD谱图中局部放电的分布形状及相位分布、幅值、放电次数等特征信息与TF谱图中团簇的形状、分布特性,可以方便地对典型缺陷进行识别。     

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。     

不同缺陷模式下局部放电测试值的等效性分析

通过对比和拟合分析局部放电模拟试验系统测试值,求解得到特高频检测的局部放电特征信号的等效脉冲放电量。以成套试验系统模拟针板、沿面和电晕等5种典型变压器放电缺陷,经测试、提取放电特征信号及获得相应谱图,并与传统的脉冲放电量特征信号进行等效性分析。同时,通过总结不同放电缺陷特征信号的相位特征关系,研究变压器局部放电强度的标定方法。结果表明:通过识别不同的放电缺陷类型对应不同的放电谱图,为应用特高频检测法进行放电模式识别奠定基础。     

特高压变压器油纸绝缘典型缺陷局部放电特征

变压器绝缘在制造及运行过程中难免产生缺陷,本文针对特高压变压器典型夹持结构进行了典型含缺陷油纸绝缘局部放电特性分析。根据特高压变压器夹持结构绝缘建立了实验室研究模型,用以模拟绝缘含空腔及金属异物等典型绝缘故障模型。采用脉冲电流法对缺陷试样进行了局部放电特性测试,获得了局部放电起始电压、放电量q-相位φ、放电次数n-相位φ、放电次数n-放电量q等特征参数,提取出峭度K_u、偏斜度S_k、相位中值μ、不对称度Q等统计算子特征参数,对比了局部放电不同阶段下各绝缘缺陷的放电特征图谱。结果表明,含有空腔及金属杂质的缺陷对油纸绝缘局部放电影响明显,其中金属杂质影响最严重。通过对比不同试样的平均放电量相位分布图谱H_qn(φ)与放电次数相位分布图谱H_n(q)可有效对局部放电原因进行分类。     

典型GIS局部放电超声波信号特征研究

利用超声波法对4种GIS中的典型局部放电进行实验研究,包括GIS内金属颗粒群、高电位接触不良、地电位接触不良和高压尖刺.首先建立GIS局部放电模拟测试平台,其中包括局部放电模拟系统、超声波测量系统和常规脉冲电流法测量系统.然后在此平台基础上,得到不同类型局部放电超声波信号的发生发展规律,给出信号的统计谱图,包括N-ф谱图(放电次数与放电相位关系谱图)和Umax-ф谱图(放电幅值与放电相位关系谱图).实验结果表明,低频超声波传感器可以监测到这4种局部放电信号,信号统计谱图可以显示出故障模型的不同特征.     

局部放电多光谱比值特征分析方法EI北大核心CSCD

局部放电光谱蕴含放电类型和放电能量等信息,通过对多个光谱波段的放电光脉冲进行同步检测,可为放电状态的精准判断提供新的可能。该文首先结合微型固态传感器工作特性和局部放电光谱分布,设计拥有7个独立光谱通道的单光子级多光谱局部放电同步检测系统;在此基础上,通过3种典型缺陷的局部放电试验,提出3种多光谱比值特征,并分析其随放电发展过程的演化规律;最后,采用k-means聚类算法和深度神经网络算法提出基于多光谱比值特征的局部放电模式识别模型。结果表明,3种典型缺陷下局部放电多光谱比值特征具有指纹性,在不依赖传统相位统计图谱(phase-resolved partial discharge,PRPD)特征的情况下,多光谱比值特征分析方法对放电类型的模式识别准确度达到90%以上。该方法提供了一种新的不依赖于工频电压相位的局部放电诊断方法,可为直流系统的放电诊断和电压相位缺失下的交流系统放电诊断提供一定参考。     

温度对电缆附件界面缺陷处局放引发影响机制研究

温度对局部放电(partial discharge,PD)的发展过程有着重要的影响,但温度对PD的引发机制目前尚不明确。针对温度变化对电缆附件界面缺陷处PD引发机制进行研究。首先,对电缆附件界面单元与缺陷位置进行设计与仿真,并对界面单元不同温度下气隙缺陷PD特征进行测量。然后,搭建含有半导电层突起缺陷的电缆电热老化平台,通过电流通断模拟冷热负荷对电缆运行温度的影响。对界面单元和缺陷附件的局部放电起始电压（partial discharge inception voltage,PDIV）和PD相位谱图（phase resolved partial discharge,PRPD）进行对比分析,结果表明：随着测试温度的升高,界面单元的PDIV从8.3 kV降至6.9 kV,局部放电量有大幅提升,PRPD图显示出明显的内部放电特征。真实电缆附件缺陷处PD则会在温度快速上升时出现短暂的活跃,此时局部放电量与局部放电数都会出现明显增加,温度稳定后PD逐渐被抑制。上述现象主要与温度变化导致的界面处空间电荷分布和界面材料热胀冷缩所带来的“呼吸效应”有关,研究结果表明：真实电缆附件在大温度梯度下进行局放测试可提高局放检出率,为解决传统测试对局放检出可靠性不足提供了理论依据。     

35kV电缆终端常温下两种刀痕的局部放电特性

为研究电缆终端主绝缘刀痕缺陷下的局部放电(PD)现象及在不同刀痕缺陷下的局部放电特征,通过电缆附件老化实验平台模拟电缆终端实际运行工况,利用高频电流传感器取终端PD数据,对比分析这两种刀痕缺陷在常温20℃时的幅值相位分布图谱(PRPD)、单次脉冲放电波形、放电量分布图、电场仿真图形及时频(TF)特性。实验结果表明,在常温下两种不同刀痕缺陷的局部放电特征呈现明显差异。环切刀痕缺陷的单次波形持续时间长于纵切刀痕缺陷,在放电量、放电幅值大小及放电相位分布范围上要高于纵切刀痕缺陷,时频特性也存在明显的差异。通过这些差异可为缺陷的类型判断提供理论依据,并对于提前发现电缆终端安装缺陷保证电缆终端的稳定运行具有非常重要的实际应用价值。     

多应力条件下电缆附件局部放电的演变过程

电缆附件界面是多层复合介质绝缘结构,在温度、气压、电场等物理条件下都易产生局部放电(partial discharge, PD)。为了研究多种应力条件下局部放电的演变过程,在10 kV电缆终端中设计典型刀痕缺陷,并在实验室搭建“冷热负荷-工频电压-冲击电压”多应力条件下的协同老化平台,利用该平台对电缆进行老化试验,利用工频局放测试平台检测不同老化时间下电缆终端的局部放电。利用波动法对不同老化阶段下的电缆附件局放信号进行消噪,并采用阈值窗提取消噪后的局放信号中的PD脉冲,构建电缆附件局放相位分布(phase resolved partial discharge, PRPD)谱图。实验结果表明：多应力条件下,在不同老化程度下,刀痕缺陷电缆附件的局放经历三个“起伏”击穿,放电幅值存在多段式“增-减”的变化趋势。     

针板电极下乙丙橡胶片局放特性研究

乙丙橡胶电缆在一些特殊行业及领域得以广泛应用,为研究乙丙橡胶材料在不同缺陷下的局部放电特性,搭建了乙丙橡胶片加压实验平台,并在3种典型缺陷下进行了测试,得到了各缺陷下的典型放电波形,并对各缺陷对材料的影响进行了分析。实验表明:3种缺陷下的局放起始放电电压基本一致,划伤缺陷脉冲宽度大,且在负半轴表现出双脉冲的特点,而针刺缺陷表现出较为密集的放电,对材料的影响最大,金属缺陷对材料的影响最小。     

10kV电缆附件典型缺陷仿真与绝缘故障分析

采用有限元方法对10 kV电缆附件安装过程中产生的两种典型绝缘缺陷(外半导电层断口处主绝缘割伤、外半导电层断口台阶)进行仿真,研究表明:缺陷处的电场集中,电场强度大于空气的平均击穿场强30kV/cm,容易引发局部放电,导致绝缘故障.通过对一起典型缺陷引起的绝缘事故进行分析,并提出预防措施.     

基于常规和宽带脉冲电流法的高压XLPE电缆模拟缺陷试验研究

由于结构、施工等原因,电缆附件中出现局部放电的概率较大,为了研究高压电缆附件中缺陷致局部放电的发展过程,搭建了基于110 kV真实XLPE电缆的模拟缺陷试验平台,在电缆终端制作了悬浮和滑闪两种放电模型。研究结果表明:悬浮模型单周期放电次数少、放电模式单一,随着电压的增加,悬浮模型的放电量会出现增长的趋势;滑闪模型单周期放电次数多,放电模式不唯一,随着电压的增加,滑闪模型的放电量增加不明显。     

基于核典型相关分析融合的XLPE电缆局部放电模式识别

提出使用核典型相关分析方法提取XLPE电缆接头局部放电信号PRPD图谱特征信息,并使用K最近邻分类算法实现不同绝缘缺陷模式的高准确率识别。利用YJV-26/35 k V型电缆及其附件设计了4种典型绝缘缺陷,使用脉冲电流检测获取局部放电样本信息,绘制了PRPD图谱并应用于样本数据,研究不同特征向量下的识别效果,在适合维数最终获得较高识别正确率。相对于传统电力设备模式识别方法,不但可以有效反映信号非线性特征,并可以将多种特征进行有效融合,消除冗余特征。     

局部放电脉冲在XLPE电缆交叉互联系统中传播特性探讨

局部放电脉冲在含有交叉互联系统上的传播有其一定的规律。通过在一个真实的交叉互联系统上的试验,在一相上加电压,激发出精确预制在电缆附件中缺陷的局部放电,采用差分法和宽频带脉冲检测器等方法对在系统内设计好各测点的局放脉冲进行检测并对此放电脉冲在不同频带下传播的特性进行分析,得出局放脉冲在交叉互联系统中传播的规律和特点,并提出如何利用这些规律和特点进行电缆局部放电的在线实测。     

基于关联规则的XLPE电缆局部放电模糊识别研究

本文将关联规则挖掘与模糊推理方法应用到XLPE电缆的局部放电模式识别中,采用竞争聚类方法划分区间以离散化特征,通过关联规则法挖掘特征间的相互关系来提取分类规则,进而将这些规则模糊化用于模式识别。该方法能有效挖掘出各特征参数与缺陷类型的潜在规则,对局部放电的模式识别和电缆绝缘故障诊断具有极大的参考价值。本文针对几种典型的XLPE电缆局放数据,提取相关的统计特征参数,采用该模式识别系统进行分类,并与多层感知神经网络、决策树C4.5等方法识别的结果进行对比分析。实验结果表明该算法提出的规则具有识别率高、识别速度快、解释性好和区间可动态划分等特点,提供了一种局部放电模式识别新的可行方案。