基于电磁波信号传播衰减模型的变电站局部放电定位方法

分析了局部放电辐射电磁波的空间传播衰减特性,及电磁波接收天线的灵敏度系数,并以此为理论基础,提出了一种新的基于天线阵列和电磁波衰减模型的局部放电定位方法,实现变电站全站的局部放电源定位。该方法在变电站空间建立三维坐标系,推导出天线接收到电磁波信号的峰值与局放源及天线位置之间的关系,从而构建关于局部放电位置的计算模型。该方法只需要检测信号峰值,而不需要计算信号的时延序列,可以大大简化数据采集和处理系统要求。论文分别对电磁波仿真软件得到局部放电信号,及实验室模拟局部放电测试得到的电磁波信号进行分析处理,利用该方法计算局部放电源位置,验证了方法的准确性和可行性。     

变电站多局部放电源分离的选择双谱算法

抑制现场噪声干扰、有效提取信号特征是局部放电信号检测和分析的关键。给出了利用Fisher可分离度选择具有最强类可分离度的双谱作为信号的特征参数,并利用特征参数训练径向基神经网络来判断信号的类型的算法。通过混有高斯白噪声的电磁波仿真软件得到的模拟不同局部放电源辐射的电磁波信号,利用该算法进行信号分离,验证了该算法的有效性。最后在变电站现场未知局部放电源的情况下,对采集到的局部放电辐射电磁波信号利用该算法进行处理得到信号类型数,并训练用于信号分离的径向基神经网络。基于现场实测信号分离结果,并结合基于时延序列的局部放电源定位结果验证了该算法在变电站现场干扰情况下分离多局部放电源的有效性。     

采用特高频检测技术的局部放电源定位方法

局部放电的发生伴随着电磁波的发射,电磁波在特高频段(300MHz~3GHz)的抗干扰能力很强,因此通过接受该频段的电磁波进行局部放电的检测与定位很有研究前景。近年来特高频法(ultra high frequency method,简称UHF)在局部放电的检测与定位工作中得到广泛推广。为改进确定时延的方法,准确定位放电源,采用了特高频法和信号传播时延来实现对局部放电源的定位。该法采用信号初始峰值法、相关法和能量最小值法求取信号传播时延,通过比较讨论3种方法的优劣,确定了一套求取时延的方案。最后用空间搜索法实现对缺陷中局部放电的定位。     

基于UHF法的SF_6断路器局部放电测试系统在组合电器上的应用

介绍电气设备局部放电特点和局部放电测试系统的现场要求、总体设计,以保定220kV张丰变电站126kV GIS断路器局部放电带电检测为例,从现场测试、放电定位功能、放电类型等方面进行分析,验证该系统的有效性和实用性。     

基于云平台的电气设备间歇式局部放电检测系统

带电检测对电气设备内部发生的长间歇式、潜伏性局部放电通常定位为外界干扰,而在线监测易受多源放电以及背景噪声的干扰,导致该类缺陷易发生漏报。在现有带电检测与在线监测基础上,基于云平台技术设计了一套间歇式局部放电检测系统。该系统不仅可以将不同频带的局部放电信号进行采集,通过多频段联合定位的方法完成内部放电缺陷的初步定位,而且具有局部放电模式识别的功能,给出设备内部放电类型。试验结果证明:基于云平台的间歇式局部放电系统可以完成电气设备内部局部放电缺陷的长期跟踪,通过实时检测数据变化、在线数据分析,为异常设备制定相应的检修策略。     

基于电磁波阵列信号处理和波达方向分析的变电站局部放电定位

局部放电(partial discharge,PD)检测是绝缘检测与诊断最有效的方法之一。基于L型天线阵列信号处理,及旋转不变技术(estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT)求取信号波达方向(direction of arrival,DOA)的思想,提出了一种变电站局部放电定位方法,可以实现局部放电源的平面定位。该算法不需要计算信号的时延序列,故可以降低对采集系统采样率的要求,且其通过求解2个波达方向上的直线交点,即求解二元一次方程组,得到局部放电源的平面坐标,避免了求解非线性方程组。给出了算法的理论基础和实现步骤,并分别对电磁波仿真软件得到局部放电信号,及变电站现场实测的局部放电辐射电磁波信号进行分析处理。结果表明,利用该算法得到局部放电源位置的平面定位误差<30cm,满足变电站全站局部放电源的定位精度要求,验证了算法的准确性和可行性。     

传感器并联型局部放电监测与定位方法

局部放电监测作为绝缘诊断的重要手段,因其能在早期及时有效地发现电气设备的绝缘缺陷,正为电力部门所推广。然而目前变电站局部放电在线监测都是针对单个设备进行的,要对变电站多设备实施监测,需要安装多个监测装置,存在成本高、系统维护工作量大等问题。本文提出了一种基于传感器并联结构的低成本变电站多设备局部放电监测与初定位方法。该方法通过在一环状信号总线上并联多个安装在不同设备的局部放电传感器,达到仅用一套采集系统监控多个设备的目的,同时利用各个传感器所检测的局部放电脉冲信号到达信号总线两端的时差固定且各自不同,实现局部放电源的初定位。在阐述该新型局部放电监测与初定位原理基础上,本文还对实现该原理的监测系统结构、定位算法进行了初步研究,并进行了实验验证。     

基于曲流技术的超宽带单极子局部放电检测天线设计

电气设备局部放电是衡量电气设备绝缘性能的重要指标,电气设备发生局部放电过程中会产生超高频(UHF)电磁波信号(频率范围0.3 ～3 GHz),而该UHF信号能量集中于0.5 ～ 1.5 GHz频段.为检测该信号,受到通信上UWB天线广泛使用的单极子贴片天线启发,研发了超宽带单极子贴片天线.该天线主要使用了曲流技术,从而...     

电气设备长间歇性局部放电检测系统研究

为降低外界干扰在带电检测与在线监测中对电气设备内部发生的长间歇性、潜伏性局部放电的误判,避免因绝缘击穿而导致的设备故障停电.文中对长间歇性局部放电的放电特性进行研究,在现有带电检测与在线监测基础上,设计了一套便携式长间歇性局部放电监测系统.该系统不仅可以完成设备内部不同频带局部放电信号的采集与放电缺陷的初步定位,而且在云端可以完成局部放电缺陷发展状态的动态跟踪.试验及现场应用结果证明所设计长间歇性局部放电监测系统可以完成电气设备内部局部放电缺陷的长期跟踪,并通过实时的数据更新、在线数据分析,可以为异常设备绝缘状态进行评估.     

采用超高频法监测变电站设备局放水平及其早期预警

变电站内电气设备存在绝缘缺陷可能在运行时尤其当运行状态或运行环境改变的情况下发生局部放电（PD）从而辐射出超高频（UHF）电磁波到变电站空间中。为研究用UHF法监测变电站电气设备PD,用一套固定天线阵列及其配套设备实现监测整个变电站PD及早期预警的目的,在变电站中心位置安装全向天线传感器组成的固定阵列来接收变电站空间中电气设备因PD辐射出的UHF信号,根据检测到的信号判定PD的发生并找到存在PD的电气设备;以宽频带、高增益、水平面（H面）全向性的盘锥天线为UHF传感器构建了监测系统,在变电站试验中系统检测到了放电信号,成功定位了位于隔离开关处的放电源。现场实测结果表明这是一种具有实用价值的变电站全站PD监测及早期预警方法。     

射频天线接收技术在局部放电干扰源定位中的应用

为检测出电气设备局部放电干扰源并对其定位,提出了使用射频天线接收技术对局部放电干扰源进行信号接收及定位,并对该技术的原理进行了阐述,最后介绍了一起典型案例,通过其成功应用验证了该技术能准确对局部放电干扰源进行定位,通过排除干扰源,为局部放电检测提供良好的电磁环境。     

变电站局部放电区域检测与精确定位方法研究

针对传统局部放电带电检测方法与装置应用于变电站整站检测时,工作量大、效率低、成本高等缺点,基于局部放电特高频检测和多传感器联合检测原理,提出一种先巡检进行区域定位,后精确定位与绝缘诊断的变电站局部放电检测方案。文章对局部放电特高频传感器阵列时差定位算法中时延误差对定位结果的影响进行理论探讨,证实了区域巡检定位算法的合理性与有效性。通过理论研究与变电站现场测试,结果证实该方案与检测系统可有效、快速定位出敞开式变电站全站领域内的外绝缘放电以及离非屏蔽绝缘较近的设备内部放电。局部放电;区域定位;精确定位;超声;特高频     

基于接收信号强度和圆形特高频无线传感阵列的局部放电测向方法

针对敞开式变电站空间局部放电的监测与定位已有一定的研究,但现有的特高频局部放电空间定位技术主要是基于电磁波到达的时间差,而该方法要求非常高的时间同步精度和采样速率,因此一定程度上限制了其使用及推广。为此,提出了一种基于接收信号强度的局部放电测向方法,该方法将多个特高频无线传感器组成圆形阵列,根据每个单极型传感器对不同方向上局部放电信号的接收强度存在差别这一特性对局放源进行空间定向,并利用插值、聚类等方法提高定向精度,然后采用BP神经网络进行误差校正。实验室测试结果表明:所提出的方法定向误差在9°以内,相较于基于电磁波到达时间差的系统,所提方法的成本降低了一个数量级,且使用更加便捷。论文研究可为局部放电信号的监测提供一定的参考。     

车载式局部放电超高频检测系统定位方法

车载式局部放电超高频检测装置能够对敞开式变电站内所有高压设备进行局部放电监测与定位,及时排除故障,维持电网安全稳定运行。针对超高频局部放电检测定位准确度低的难点,提出了复小波变换滤波降噪结合高阶累积量的敞开式变电站局部放电超高频信号定位算法,在保留信号的幅值和相位特征下最大程度去除噪声干扰,基于仿真分析了结合高阶累积量计算了局部放电信号的时延,结果表明该方法有效提高了时延的计算准确度及定位准确性。现场应用表明该方法能有效计算超高频信号的时延,对局部放电位置实现空间定位,具有较强的可靠性与实用性。     

基于光纤传输的气体绝缘开关设备局部放电超声波检测系统

为了检测和分析气体绝缘开关(GIS)设备的绝缘状态,结合光纤传输技术、数字信号处理技术、超声波检测技术,设计了1套基于光纤传输和Lab VIEW虚拟仪器的GIS局部放电超声波检测系统。系统由超声波传感器、远端高速采集模块、本地模块和上位机软件系统组成,应用光纤传输技术实现GIS局部放电信号的高速可靠采集。在准确提取局放信号的基础上,使用图形化编程语言Lab VIEW开发了上位机软件系统,上、下位机之间的通信通过用户数据报协议(UDP)实现。系统可实时采集和存储GIS局部放电超声波信号,并可对局部放电信号的时域、频域分布等信息进行分析,定位故障位置。采用该系统在多个变电站进行了实测,结果表明该系统可以有效地检测GIS局部放电。     

瓷瓶对特高频局部放电检测影响的研究

变电站设备特高频局部放电检测和定位主要是针对GIS、主变、开关柜等设备,在敞开式变电站对广泛的一次设备应用较为有限,敞开式一次设备内部特高频局部放电信号是否能被有效检测亟待研究。采用特高频信号发生器模拟4种典型的局部放电,研究瓷瓶对特高频检测放电信号检测的影响,并依据试验结果提出了瓷瓶内部4种典型的特高频局部放电信号的有效检测距离。     

基于环形拓扑的变电站局放监测定位技术研究

局部放电检测是电力设备绝缘状况监测和诊断的一种重要手段。目前对于变电站设备的局部放电检测和定位主要针对变压器、开关柜等单一设备进行的,所需费用较高,检测效率低,且工作量大。为此,文中提出一种基于环形拓扑结构的变电站局放监测方法,单个设备上仅安装UHF监测终端,将监测终端挂接在环形信号线上,利用局放信号经环形信号线双向传输到信号采集系统的时间差来定位,使用一套监测装置即可实现变电站多个设备的局放监测和初步定位。文中从UHF信号在同轴电缆中衰减特性的研究入手,利用环形拓扑结构的局放监测系统,并搭建局部放电试验平台进行模拟试验。试验结果表明,基于环形拓扑结构的变电站局放检测方法可以实现局部放电信号的检测以及局放源的初步定位,且便于推广与应用。     

采用声电联合法的GIS局部放电定位试验研究

根据现有GIS局部放电在线检测定位技术中UHF法和超声波法的优缺点,提出了采用声电联合法的局部放电定位方法。通过在GIS装置中置入金属对地悬浮电位及自由金属颗粒模型的人工模拟缺陷方式进行了试验研究,并在变电站用声电联合定位法进行了实测。试验研究和现场应用情况表明,该方法同时检测局部放电的超高频和超声信号并对两类信号进行比较分析,能更加有效地排除现场干扰,实现运行中GIS局部放电信号的检测并对绝缘缺陷进行准确定位,特别是对于绝缘子附近的缺陷,通过确定绝缘缺陷所在的气室及其具体位置,提高了设备检修维护的效率。     

基于可移动特高频天线阵列的变电站站域放电源检测与定位研究

基于特高频天线阵列的局部放电检测方法已被应用于敞开式变电站(air-insulated substations,AIS)站域的局部放电巡检,但目前装置存在定位精度低等缺点。该文针对变电站局部放电去噪方法、传感器阵列优化布置、定位算法及检测系统开发等方面开展了深入研究。针对电晕噪声、手机通讯信号及非脉冲噪声,提出了合理选取检测频带、硬件陷波器及能量陡度阈值等去噪方法;通过克拉美罗下界分析及定位均方根误差仿真对天线阵列布置进行了优化,选取为4×1m的菱形天线阵;采用基于最大似然估计的概率定位法求解时差定位方程组,综合多次局部放电信号定位结果,可降低时差估计误差的影响,提高了定位准确度。开发了变电站局部放电检测与定位系统,包括超宽带全向双锥天线、信号调理电路及信号高速采集分析单元,用于110kV AIS站域局部放电检测,测试结果验证了系统的有效性及定位准确性。     

GIS局部放电智能巡检定位技术及应用

为及时诊断出GIS运行过程中的绝缘缺陷,文中依据变电站巡检机器人与带电检测设备设计了一套变电站GIS局部放电智能巡检定位系统。其中GIS局部放电巡检系统通过特高频智能检测系统对内置式特高频传感器所检测局部放电信号进行采集;之后以无线通信的方式与搭载采集终端的巡检机器人通信,并将相应的数据上传至云端,实现局部放电信号的一次定位和长期跟踪。GIS局部放电定位系统基于GIS的筒型结构、声电信号的频带差、速度差以及定位示波器无线通信功能,采用Labview与MATLAB软件完成局部放电缺陷的声电联合二次高精度定位。试验证明:文中所设计的GIS局部放电智能巡检定位系统具有较高的检测灵活性与定位精度,可以应用于带电检测过程中GIS内部局部放电缺陷的跟踪定位。