基于聚类–小波神经网络的油纸绝缘气隙放电发展阶段识别方法

基于油纸绝缘气隙放电模型,在实验室搭建了气隙放电及其发展特性研究试验平台;采用恒压法,对其进行局部放电发展特性实验;提取了局部放电最大放电量相位分布、基于油纸绝缘气隙放电模型,在实验室搭建了气隙放电及其发展特性研究试验平台;采用恒压法,对其进行局部放电发展特性实验;提取了局部放电最大放电量相位分布、平均放电量相位分布、放电次数相位分布以及局部放电幅值分布中的29个特征参量,通过核主成分分析,采用系统聚类对放电不同的发展阶段进行划分.建立了基于聚类-小波神经网络的放电发展阶段识别方法,识别结果表明:所建立的识别方法能很好地根据放电有效特征量识别放电所处阶段,与系统聚类分析结果基本吻合     

基于Hu矩、Zernike矩和小波矩的局部放电识别分析

为了分析不同图像矩特征在局部放电中的识别效果,将基于局部放电相位分辨(Phase-Resolved Partial Discharge,PRPD)模式的φ-q-n三维图谱转化为二维灰度图,基于灰度图的矩特征对局部放电进行模式识别,不同的矩特征,图像的识别率相差较大。采用Hu矩、Zernike矩和小波矩对3种局部放电类型进行模式识别,结果表明:基于Hu矩和Zernike矩表征图像全局信息的特点,其图像识别率较低;而基于小波多分辨率特性的小波矩,不仅可以反映图像的全局信息,而且能够表征图像的局部信息,其图像的识别率达到100%,拓展了矩特征在局部放电模式识别中的应用。     

油纸绝缘沿面放电小波矩特征信息提取及其过程划分

油纸绝缘沿面放电是变压器内局部放电的主要形式,研究其产生及发展特性,能有效诊断运行变压器的潜伏性缺陷。笔者基于典型油纸绝缘沿面放电模型,采用恒压法开展局部放电发展特性试验研究。采集沿面放电发展过程中不同时刻的信号样本,提取了不同阶段沿面放电灰度图像的小波矩特征参量。对新特征参量进行无监督聚类分析,聚类结果结合不同时刻的信息将沿面放电发展过程分为初始、发展、稳定、预击穿4个阶段,为沿面放电发展特性研究提出了一种新的方法。     

基于局部放电能量的油纸绝缘典型缺陷放电严重程度评估方法

变压器内部缺陷引发的局部放电会导致油纸绝缘老化与损伤,甚至造成威胁变压器安全运行的绝缘故障。为探究基于局部放电信号的变压器缺陷严重程度评估方法,文中搭建了球—板、柱—板、针—板3种典型缺陷模型,得到局部放电相位谱图、放电次数和放电量等特征参量随时间的变化规律,发现球—板和柱—板模型下放电次数、针—板模型下平均放电量由上升到下降这一变化趋势的改变,可作为放电后期的判断依据。在此基础上,引入放电能量对放电强度进行量化表征,分析了缺陷类型和放电发展阶段对放电能量的影响规律,据此可将放电严重程度划分为起始、发展和危险3个等级。研究成果可为不同缺陷类型下的局部放电严重程度评估提供参考依据。     

硅橡胶中局部放电发展与电树枝生长的关系研究

研究硅橡胶中电树枝化微观物理过程与局部放电宏观表征之间的关系,能够为基于局部放电严重程度在线评估电缆中间接头的绝缘状态提供理论依据。制备了带有缺陷的硅橡胶切片试品,在逐级升压过程中实时测量了硅橡胶绝缘劣化起始直至击穿全过程中的电树枝照片和局部放电信号,生成了电树枝面积和单位时间内局部放电能量随时间的变化曲线,阐述了两条曲线之间的对应关系。基于电树枝面积曲线的变化规律,将电树枝生长全过程划分为引发及生长、滞长、快速生长共计3个阶段,讨论了各阶段电树枝的生长模式;基于局部放电能量的发展变化规律,将局部放电发展全过程划分为5个阶段,得到了各阶段局部放电相位特征谱图,提取了灰度图空穴面积和局部放电相位宽度作为表征局部放电严重程度的特征量。研究结果表明,电树枝面积曲线和局部放电能量曲线的发展趋势具有高度的一致性,电树枝生长的3个阶段分别对应于局部放电发展的1-2阶段、3阶段以及4-5阶段,从而建立了硅橡胶劣化微观物理过程和局部放电宏观表征之间的关系,为电缆中间接头绝缘状态的在线评估奠定了基础。     

基于概率神经网络的油纸绝缘局部放电发展阶段识别北大核心CSCD

采用阶梯升压法进行油纸绝缘沿面放电与气隙放电实验,根据放电发展过程的差异将局部放电划分成4个阶段:放电初始阶段、放电发展阶段、放电稳定阶段和临近击穿阶段,分析两种模式下放电特征参量的发展规律。提取放电相位分布(PRPD)图谱的29个统计特征参量,通过局部线性嵌入算法降维得到新的六维特征参量,采用概率神经网络(PNN)算法对两种放电模式下油纸绝缘放电发展阶段进行识别,并与广义回归神经网络(GRNN)模型以及反向传播神经网络(BPNN)模型进行比较,发现其识别结果更加准确。     

基于小波包能量熵的油纸绝缘气隙放电阶段识别

油纸绝缘气隙放电是运行变压器局部放电的主要方式,研究其发展阶段对变压器潜伏性故障的有效监测及诊断具有重要意义。论文模拟实际变压器运行环境建立油纸绝缘气隙放电缺陷模型,利用恒压法采集其局部放电信号,采用小波包分解对局放信号进行频带划分,获取其各频带下信号能量分布以及局放发展过程信号总能量发展情况,基于不同频带下信号能量变化特征提出以小波包能量熵作为局部放电发展特性的新特征量,通过小波包能量熵在整个过程中的循环变化特征规律,提出以小波包能量熵"阶跃"断层点为支点的局部放电阶段有效划分方式,并根据小波包能量熵在不同阶段的阈值特点,建立通过阈值判定来识别局部放电发展阶段的模型。     

电缆接头内部气隙放电缺陷下的绝缘劣化程度表征方法

为研究电缆接头绝缘材料内部气隙放电造成的绝缘裂化程度表征方法,建立基于等离子体-化学的气隙放电混合模型。该模型考虑了泊松方程、电子运输方程、电子能量运输方程、重粒子运输方程以及气隙中主要气体12种粒子等离子化学反应,同时考虑了二次电子发射以及表面电荷积累过程。基于上述模型,结合有限元软件对电缆接头绝缘材料内部气隙放电过程进行仿真。应用参数扫描方法计算得到不同气隙长度下放电脉冲波形,并记录得到不同气隙放电长度下电缆接头放电相位、放电次数及放电幅值特征。统计分析结果表明,随着电缆接头内部气隙增加,放电信号相位、放电脉冲次数以及放电幅值具有明显区别,并将电缆接头放电过程划分为初始阶段、发展阶段、预击穿阶段。基于放电相位、放电次数及放电幅值的特征参数为评估电缆接头绝缘内部气隙放电的裂化程度提供了参考依据。     

电缆接头尖刺缺陷局部放电发展过程的研究

硅橡胶绝缘预制型电缆接头由于外半导电层存在尖端突起而引发绝缘故障的现象时有发生,探寻此类绝缘缺陷局部放电发展变化的规律,可为在线评估缺陷严重程度提供依据.在35kV电缆预制型接头上设置尖刺缺陷,使用逐级升压法激发出缺陷的局部放电信号并加速缺陷劣化,在劣化程度加剧后保持外施电压恒定直至绝缘失效.记录并分析了缺陷开始劣化直至绝缘失效全过程的局部放电信号,生成了单位时间内局部放电能量随试验时间的变化曲线.基于局部放电能量的发展变化规律,将局部放电发展全过程划分为5个阶段,得到了各阶段局部放电相位特征谱图,在此基础上提取了3个局部放电特征量.研究结果表明,在尖刺缺陷局部放电的发展过程中,相位特征谱图的形貌特征发生变化,3个特征量呈现单一增大的趋势,且在局部放电后期陡然增大,通过对局部放电相位分布特征及特征量变化趋势的综合分析,可以更加准确的评估尖刺缺陷的严重程度.     

GIS固体绝缘不同类型气隙缺陷的放电特征

局部放电模式识别准确性与放电样本完备性密切相关。考虑到现有的气隙缺陷样本库大多在实验室中由单一缺陷的放电模型获得,难以应对现场复杂多变的情况,导致对气隙缺陷的诊断识别在现场应用效果不佳。为此综合考虑气隙的成因、特点、形状等因素,设计了3种单气隙缺陷和3种多气泡缺陷,采用特高频检测技术对不同类型的气隙缺陷放电的典型图谱及放电幅值、相位、时间间隔等特征进行了研究。研究结果表明:不同类型的气隙缺陷的放电特性存在差异;形状尺寸等因素对放电特性的影响均可以反映在特征图谱上,不同形状的单气隙缺陷在放电相位幅值等特征上有明显差异,不同数量、不同尺寸的多气泡缺陷的放电产生的图谱也不相同;将考虑多种因素后气隙缺陷的放电特征进行完善并纳入缺陷放电样本库,有利于局部放电模式识别后续的发展。     

对局部放电试验中典型放电和干扰图谱的分析

对现场测试中几种典型放电现象进行对比,并采取等效电路结合放电过程曲线,分析各种放电现象形成的原因及其明显特征,以便在错综复杂的图谱显示中找到规律,为正确识别放电信号提供参考。     

火花放电预电离对空气中介质阻挡放电的影响

实现大气压下空气中辉光放电的办法之一是降低空气的击穿场强,避免放电以流注的形式发生.为此,利用脉冲电路产生的火花放电为介质阻挡放电提供初始电子,以验证预电离对介质阻挡放电的作用.实验证明:1. 火花放电预电离确有"点燃"放电,降低空气击穿场强的作用,在正常大气压下,采用预电离手段可使击穿场强降低25%左右;2. 预电离的有效率随气压升高而逐渐减小;3. 在有气体流动的条件下,预电离的作用显著增强;4. 预电离并不是实现大气压下空气中的辉光放电的唯一条件.本文中的方法可以用于在较低场强下提供初始电子以建立均匀介质阻挡放电,但在目前的实验条件下,这种作用还远未达到获得大气压下辉光放电的程度.     

放电的数字仿真

电于放电的复杂性，以往的研究大多数以实验为主，对放电的一些细节无法了解，为此，试图建立一种数学模型，以计算机来模拟放电过程，仿真结果与实验数据基本相符。     

Laser-guided discharge characteristics of long air gaps and observation of the discharge process

Laser-guided discharge is promising for protection of power transmission systems against lightning. Several experiments concerning the laser-induced electrical discharge have been performed up to now. However, it is necessary to understand the mechanism of the laser-induced electrical discharge to achieve the laser-triggered lightning. When a high-power laser beam is focused in air, a high degree of ionization is produced as brilliant beams near the focus. In this paper, the electrical discharge induced up to 2-meters with a high-power CO₂ laser focused by a 10-meter focal length mirror is described. Experiments of the laser-guided discharge were carried out by application of an impulse voltage to a rod-rod gap after laser radiation. This paper deals with the effects of delay times and polarity of the impulse voltage on 50 percent flashover voltage characteristics and the observation results of discharge phenomena taken by a still camera, a special camera named ALPS (Automatic Lightning Discharge Progressing Feature Observation System) and an image converter camera.     

过电压保护器标称放电电流(In)和通流容量的检验方法

指出过电压保护器(SPD)仅仅是一个保护元件,在建筑物电子信息系统防雷保护5大技术措施中只起限压作用.将SPD的标称放电电流(In)值定为30 kA,40 kA,60 kA,80 kA,100 kA完全是炒作所致.一般来说,SPD的In值为5 kA,10 kA,20 kA是能满足需要的.当SPD为8/2 0 μs ,其In为5 kA,10 kA,20 kA对应的最大通流容量检验采用8/20 μs,10 kA,20 kA,40 kA冲击电流,冲击次数为4×5,即分为4组,每组5次,每2次之间的时间间隔为1 min,每2组之间的时间间隔为25～30 min.这样既方便做到又能保证SPD有足够的通流累积能量热效应.     

多针-平板电极介质阻挡放电的特性及影响因素研究

通过电压-电流波形图和电压-电荷李萨育图形的测量，研究了空气中多针-平板电极介质阻挡放电特性，比较了这种放电和平板-平板电极介质阻挡放电的区别。通过实验研究了放电间隙距离、多针电极针的密度、阻挡介质材料性质对多针-平板电极介质阻挡放电放电功率的影响。实验结果表明，在相同的条件下，与平板-平板电极介质阻挡放电相比，多针-平板电极介质阻挡放电消耗较大的放电功率；放电空间消耗的功率随外加电压和介电常数的增加而增加，随气隙距离的增加而减小。     

Partial discharge factory test requirements and in-field partial discharge testing of medium voltage cables

This article presents partial discharge testing of medium voltage cables. Utility engineers are faced with decision on whether to replace some of the older cables in their underground distribution systems. Today, measurement of PD at voltages above 1 Vg on extruded cables more than fifteen years old may not indicate that the cables have developed PD due to in-service aging. Removal of these cables based solely on PD measurements may not be warranted. Failure history of the cable, in conjunction with an analysis of the PD site, should be part of the utility engineer's decision-making process.     

Editorial partial discharge measurements

The 29 papers in this special issue focus on the broad field of partial discharges, encompassing their mechanism, detection, measurement as well as their classification and locations in electrical apparatus and cables.     

静电放电及其防护设计

随着电子技术的发展和产品复杂程度的提高,静电放电对产品的危害也越来越严重.对静电放电产生的原因、干扰机理及破坏机制进行了介绍,提出了静电放电的防护措施,具有很高的实用价值.     

Modeling transient discharge suppressors

This paper describes the modeling transient discharge suppressors. Protection of power lines against transient propagation is considered. The use of the transmission-line modeling method (TLM) is very appropriate to analyze the behavior of the lightning discharge in transmission lines because it is a time-domain iterative method. This permits to know the voltage and the current in any branch of the system as well as at any time of the transient. In this method, all devices of the study systems (capacitance, inductance and resistance) are modeled and compared to the transmission lines where the voltage and the current waves can propagate. One of the most efficient transmission line devices for protecting against fast and high-energy transients is the zener diode. The consideration of this modeling is the component's capacitive effect, which is fundamental in analyzing high-frequency operations. The nonlinear behaviour of the Zener diode can be used to predict and analyse the transient suppression and the high stability.