基于声电联合及振动的变压器类设备局部放电现场综合诊断方法

根据变压器和高压电抗器等设备结构及运行情况,利用特高频法、超声波法和振动法开展现场局部放电带电检测,对基于声电联合及振动带电检测的变压器类设备局部放电现场诊断方法进行了研究。以某500 k V线路高压电抗器为例,提出现场检测实施方法和信号分析、缺陷诊断方法。所提综合诊断方法有助于判断变压器和高压电抗器局部放电并诊断其缺陷类型及严重程度,提升了设备局部放电缺陷特别是较为严重的悬浮电位放电缺陷的现场检测水平。     

GIS固体绝缘缺陷所激发特高频信号时频特征研究

利用特高频局部放电检测方法及时发现并处理气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)内部固体绝缘缺陷,是GIS设备运维的重要手段。目前将异常特高频信号与现行标准、规范和典型模拟缺陷图谱进行比对从而诊断缺陷类型及严重程度的方法,因现场情况复杂、设备结构各异,准确性有待进一步提升。因此文中针对现场检测中发现的GIS固体绝缘表面放电缺陷和内部气隙放电缺陷,研究该类缺陷所激发特高频局部放电信号的PRPS统计图谱特征,并利用傅里叶变换和连续小波变换分析单次特高频原始脉冲的频谱特征和时频特征。通过总结各类典型固体绝缘放电缺陷信号的脉冲持续时间、放电次数、相位宽度、极性效应、频域分布和时频特征等变化规律,有助于优化特高频检测频带,提升绝缘类缺陷的检测灵敏度,有利于检测人员更加准确进行放电类型识别和缺陷综合诊断,提升现场缺陷检测和诊断水平。     

新型GIS局部放电特高频信号仿真装置

气体绝缘开关组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)特高频局部放电检测仪器广泛应用于GIS设备的绝缘缺陷检测与预警，但特高频局部放电仪器对绝缘缺陷的诊断和识别的准确性往往存疑。为了提高局部放电设备绝缘缺陷诊断和识别校验的有效性，开发了一种基于导入GIS现场绝缘缺陷图谱并能进行反向输出的装置。首先介绍了装置硬件设计的实现原理、基本结构以及局部放电仿真信号产生单元的实现方法，然后介绍现场真实特高频局部放电信号的转换、载入和下发方法，最后开展装置的实用性测试。测试结果表明：GIS局部放电特高频信号仿真装置能有效模拟现场采集到的各种真实放电信号并进行有效输出，为GIS特高频局部放电检测仪器的绝缘缺陷诊断和识别提供新的方法。     

基于特高频自感知的变压器局部放电检测方法

特高频法检测局部放电有灵敏度高、信噪比高的优点,但对于变压器外置传感器灵敏度低而内置传感器会影响到变压器的实际运行,为此提出将变压器内部器件作为特高频天线感知局部放电产生的特高频电磁信号的自感知检测方法。选取变压器铁芯、高压绕组、高压套管末屏作为特高频天线,对其进行建模并进行特高频自感知检测的仿真研究。对变压器部件的天线特性参数进行仿真计算,结果表明在特高频范围内所选部件均可作为天线进行局部放电检测。对整体变压器进行建模,并仿真计算所选部件在变压器内部对特高频信号的接收特性。仿真结果显示变压器内部器件可对局部放电产生的特高频信号进行良好的感知,起到检测局部放电的作用。在实体变压器进行试验,进一步验证了所提出的局部放电特高频自感知检测的可行性。特高频自感知检测法无需外接传感器,可实现变压器现场局部放电高灵敏度安全性检测。     

GIS支撑绝缘子内部放电缺陷综合诊断方法现场应用

介绍了基于特高频局部放电检测和X射线成像检测的气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）支撑绝缘子内部放电缺陷综合诊断方法,并进行了分析和现场应用研究。以某110 kV GIS为例,利用特高频法对运行中的GIS进行局部放电检测,在检测到异常信号后,通过干扰排除和多通道信号时延定位确定缺陷位置、缺陷类型。对于支撑绝缘子内部放电缺陷,利用X射线成像检测技术对缺陷情况进行确认,从而实现缺陷综合诊断,指导设备检修。     

基于卷积网络的GIS局部放电缺陷诊断方法与应用

局部放电检测信号是判断GIS设备是否存在绝缘缺陷的重要判据,变电站复杂电磁信号干扰增加了现场局部放电模式的识别难度,易造成误报.因此提出了一种基于卷积网络的GIS局部放电缺陷诊断方法,将干扰下的检测图谱作为模型识别中的一种输出类型,研究基于VGG-16结构卷积神经网络的局部放电模式识别算法,利用迁移学习对模型参数进行初始化,从构建的变电站GIS设备特高频检测图谱库中抽取样本作为训练集和测试集,通过模型训练得到识别模型.为辅助现场运维,设计基于两层架构的GIS局部放电缺陷诊断和运维系统以及实现流程,应用到某市供电公司GIS运维中,结果表明,GIS局部放电缺陷诊断方法及系统可有效识别出特高频检测图谱中的缺陷类型和干扰,为现场运维决策提供依据,提升现场运维检修效率.     

变压器油中典型缺陷的局放特高频信号标定

为研究油浸式变压器局部放电特高频检测技术的信号量化标定问题,在人工模拟变压器内搭建了典型局部放电的缺陷模型并进行相关实验研究,同时提取了4种在不同放电电压下的油中典型缺陷的局放视在放电量和特高频信号积累能量作为标定特征量,并对其关联性进行比较分析。研究表明,4种典型缺陷的特高频信号积累能量与其视在放电量平方均存在较好的一次函数关系,且油纸绝缘缺陷的类型与外加实验电压的大小均会影响标定回归曲线的拟合优度,因此对于特高频信号的标定评价必须考虑具体的放电类型与条件进行综合考核。研究结果丰富了变压器油中局放的特高频检测数据库,为油中局放特高频标定的进一步研究提供有利参考。     

变压器局部放电特高频传感器定量分析技术的研究

正局部放电将促使变压器绝缘老化速率加快,所以对局部放电检测诊断的研究具有重要意义。在变压器的局部放电检测中,特高频(Ultra High Frequency,UHF)检测法具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点,适用于变压器局部放电的现场检测。但是对于现有的变压器特高频测量系统无法与视在放电量(pC)所对应,针对此情况,重点研究在变压器内部特高频信号衰减特性、传播特性及与视在放电量(pC)的对应关系。     

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。     

基于特高频时频分析的GIS盆式绝缘子缺陷分析

为更有效在现场开展GIS局部放电检测,及时准确发现设备内部缺陷,特别是盆式绝缘子局部放电缺陷,文中研究了基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法。将多通道时延定位法和多通道小波时频分析法联合应用,通过局部放电特高频信号的时域和频谱变化特征,结合设备内部结构、装配工艺等情况,实现GIS局部放电综合精确定位。该方法在某500kV变电站220kV GIS带电检测中进行了应用,精确定位一处盆式绝缘子表面放电缺陷。表明文中研究的基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法有助于准确定位GIS内部缺陷,针对性指导设备检修工作,缩短检修时间,有效提高检修效率。     

用超高频局部放电测量法实现电力变压器局部放电的在线监测

高频局部放电测量法(UHF法)与传统的脉冲电流法完全不同，它采集的被测信号为局部放电过程所产生的超高频电磁波：利用UHF法可有效解决电力变压器局部放电在线监测中的抗干扰问题。文中结合变压器结构设计的放油阀式和人孔／手孔盖式超高频信号传感器安装在220kV和110kV电压等级变压器上，成功地捕捉到变压器内部局部放电产生的超高频信号。对变压器局部放电故障诊断的判据等问题进行讨论，为变压器超高频局部放电在线监测方法的应用积累了经验。     

油纸绝缘缺陷局放UHF抗干扰定位及优化布置方法研究

特高频（Ultra High Frequency，UHF）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特高频局放定位检测平台，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。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，特高频定位误差可减小至10cm以内，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特高频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。     

变压器带电检测定位及跟踪技术的应用

介绍了超声波、特高频、高频电流以及时差定位法等局部放电带电检测原理,利用PDS-T90检测到某110 kV变电站2号主变压器(简称主变)存在局部放电现象,根据特高频与高频电流数据,初步推断放电类型来自高压侧电缆仓部位的绝缘类放电。利用PDS-G1500进行定相分析后,判定放电源存在于高压侧C相电缆仓,再利用特高频精确定位,通过时差分析法确定具体放电位置。考虑该变电站负荷的重要性,不便停电处理,经研究决定加装重症监护系统PDS-G100M,实时跟踪放电强度及增长趋势变化,该技术实现了对变压器的局部放电信号进行跟踪、趋势判断并及时预警,科学制定状态检修方案。结果表明,2号主变局部放电信号稳定,无明显增长趋势,故消除了安全隐患,保证了供电可靠性。     

局部放电特高频检测校准影响因素研究

局部放电特高频(UHF)法广泛应用于电气设备在线监测,由于UHF信号传递函数的影响因素相当繁复,至今未能实现定量校准。为研究UHF检测技术定量校准的影响因素,分析了典型局部放电源的放电机理,通过试验研究了UHF信号的传播规律以及天线测量特性。研究表明,基于特征参量放电量的UHF检测校准可靠性与放电源有较大关联,电晕放电与悬浮放电的校准曲线更能准确表征设备绝缘缺陷的严重程度,内部气隙放电与沿面放电的准确性则相对较差。UHF信号能量衰减至平稳期所需距离随频率增高而变小,而UHF信号频率变化时不影响传感器在不同角度测量的信号能量衰减变化规律。因此,UHF信号校准必须综合考量具体的放电类型与测量条件。研究结果可为构建UHF校准体系的进一步研究提供参考,对推进UHF法在电力设备故障诊断和绝缘状态评估中的应用具有重要意义。     

变压器局部放电超高频信号的外部检测

电力变压器局部放电超高频检测法中一般将传感器安装于箱体内部,这对已投入运行的变压器来说是有潜在危害的。为此,先分析了变压器箱体对局部放电超高频电磁波传播的影响,探讨了接收天线外部检测超高频信号的可行性,再实验研究了局放超高频电磁波的外传播特性。结果表明,超高频电磁波可以透过变压器箱体夹缝衍射出来,外部检测到的超高频信号强度随着变压器箱体缝宽增大而增大;变压器套管附近安装接收天线也能检测到超高频信号。     

GIS中电磁波传播特性的仿真研究

为研究UHF信号在GIS中的传播特性,采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算。GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频(UHF)电磁波信号,UHF法是通过对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测,获得局部放电信号的有关信息以实现对设备的绝缘状态诊断和评估。UHF法抗干扰能力较强、灵敏度高。仿真结果表明,UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性,有利于局放源的定位;UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关,Φ=0°和180°时信号的能量最大;局放脉冲越陡,在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。     

油中局部放电UHF频带选取及干扰的抑制

为消除变压器局部放电对现场测量的干扰,在对绝缘油中局部放电特高频信号频谱特征研究基础上,给出了特高频法测量绝缘油中局部放电的频率范围;为满足实际测量要求。采用包络检波方法对放大后的特高频信号进行降频处理;同时,提出了高频与特高频联合测量方法,用来消除现场局放测量中的干扰。对现场测量数据的处理结果表明,所提出的方法可很好抑制干扰信号。     

直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性

为研究直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性,组建了一套直流电压下局部放电试验系统以及由局放超高频检测和超宽带检测组成的测量系统,其中脉冲电流超宽带检测的作用是确保超高频检测获取的信号来自于试品自身的局部放电。试验设计了6种油纸绝缘局放模型以模拟换流变压器的典型缺陷,并引入毫瓦分贝(DBM)频谱分析对超高频信号进行了统一化处理,以比较不同缺陷模型对应的超高频信号。直流下试验结果表明:局部放电电流脉冲具有极快的上升沿,能激励起大于300MHz的超高频电磁波,它可以通过超高频传感器加以耦合接收。各种缺陷模型局部放电的DBM频谱分布各异,超高频段能量幅值最大处也不一样。因此若想以高信噪比实现直流下局部放电超高频信号的在线监测,需要使用中心频率可调的窄带滤波器。这些特性为直流输电系统中使用油纸绝缘的电工设备进行局部放电超高频信号在线监测提供了试验依据。     

基于改进EMD的GIS局部放电特高频信号降噪方法研究

特高频法检测GIS局部放电时往往受到不同类型的噪声干扰,天线采集到微弱的特高频信号容易被噪声淹没,导致局部放电检测不准确甚至检测系统在现场无法正常工作等问题。针对上述问题,提出一种基于改进EMD的GIS局部放电特高频信号降噪方法。该方法利用对偶树复小波(Dual-Tree Complex Wavelet Transform,DTCWT)对经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)降噪法进行改进并对GIS局部放电特高频信号进行降噪。利用EMD法将含噪信号分解为一系列的固有模态函数(IMF)分量,然后利用联合分布模型进行每个IMF分量的DT-CWT降噪的小波系数估计,对每个IMF分量进行降噪。最后将降噪后的IMF分量进行信号重构得到降噪后的信号。GIS局部放电特高频信号降噪试验结果表明了该方法达到很好的噪声与非噪声信号的分离效果,拥有较高信噪比,以及能够保持早期局部放电特高频信号特征。