开关柜内沿面放电及电弧放电多光谱特征分析

在极端条件下,高压开关柜中的局部放电可发展为非贯穿或贯穿性电弧,导致严重绝缘失效.从放电的光辐射特性出发,提出了一种针对局部放电和异常电弧的光学检测方法,利用紫外光、可见光和红外光三波段光信号的同步监测,获得了沿面放电和电弧放电的多光谱光脉冲特性,并对比分析其平均光脉冲强度、三波段光强占比和放电重复率.结果表明:放电光信号幅值与外施电压存在良好的对应关系,三个波段的统计特征在低能放电和高能放电中表现出较大差异,可依据此特征制定低能放电和高能电弧放电的判别阈值,从而提高开关柜状态预警和主动保护的置信度.     

大气压氮气交流滑动弧放电模式及其周期特性研究

滑动弧放电在能源环境及材料处理等领域有着广泛的应用,为指导实际应用中滑动弧电极结构和运行参数优化及应用效果提升,通过电学和光学特性等分析手段,采集并获得不同气体流量、电源调压器电压下氮气滑动弧的放电信号和放电图像,研究不同条件下交流滑动弧放电的放电模式、伏安特性、光谱特性及电弧运动特性。研究结果表明:交流滑动弧在整个放电过程中存在稳定滑动和击穿伴随滑动两种模式,两者的电信号特征和电弧运动特征存在显著差异,通过减少气体流量或增加输入电压均会使电弧的放电模式向着稳定滑动模式转变。稳定滑动模式下的平均放电功率和滑动周期都高于击穿伴随滑动模式,且在稳定滑动模式下能产生较大的电弧弧长和弧高;交流滑动弧的发射光谱强度也和滑动弧放电模式直接相关,稳定滑动模式下的光谱强度高于击穿伴随滑动模式的光谱强度,有利于促进化学反应的进行。因此,在交流滑动弧放电实际应用中,可在较低的气体流量和较高的调压器输入电压下运行(该文在3L×min~(-1)和120V),来获得稳定性高、活性强的等离子体,以达到提升应用效果的目的。     

大气压交流滑动弧的放电特性

为研究不同射流体积流量和放电电压下滑动弧放电的电信号特征和电弧运动规律,对3种不同几何结构的电极进行了大气压交流滑动弧放电的电信号测量和图像拍摄。结果表明:滑动弧放电过程中存在两种滑动模式,即稳定电弧滑动(A-G)和击穿伴随滑动(B-G);两者在电信号特征和电弧运动形态上存在明显不同,并受来流体积流量、放电电压、电极结构的影响;流场环境对电弧的形态及发展过程影响显著,随着射流体积流量的减小,滑动弧放电向A-G模式发展,体积流量越小,电弧滑动范围越大,周期也越大;对A型电极,当体积流量小于33.3 L/min后,A-G模式放电占比超过66%。     

基于邻波电流差与随机性的交流串联电弧故障识别

低压电力线路的交流串联电弧故障易引发电气火灾,造成人身财产损失。根据故障的电流突变量幅值与电流变化量的电弧随机性特征,提出了基于电流邻波绝对差与随机性的电弧识别方法。该方法基于故障前后的电流突变量变化规律,以突变幅度作为故障启动判据。然后根据故障周期间电流变化量在不同负载种类、气隙间距下的电弧随机特征时域分布,构建了电弧故障存在性判据。最后通过一维卷积神经网络综合识别电弧故障。当故障支路负载功率占比20%时,所提方法使用未训练干路数据的平均检测准确率为90.97%,可有效检测串联电弧故障,具有较好的适应性。     

基于紫外成像技术的极不均匀电场电晕放电

为监测电气设备外绝缘缺陷、灵敏观察和准确定位电晕放电,以紫外光谱特征量为量化电晕放电强度的表征参数,以相同工频电压等级下的放电水平和电晕脉冲电流峰值作为量化比较参数,在基本相同的大气条件下,利用紫外成像技术试验研究了极不均匀电场工频电压下电晕放电。结果表明,电晕放电强度量化表征参数与量化比较参数之间的对应关系很好;表征参数可反映电晕放电的几个阶段;结合紫外成像反映的放电形态,可分辨电晕放电过程的各阶段,且紫外光谱特征量在电晕放电过程各阶段的分布具有一定的统计规律。最后提出选取流注放电阶段的紫外光谱特征量交集作为空气间隙击穿的注意范围判据。     

基于双电容串联模型的TEV传感器在电缆终端局部放电检测中的研究

为研究不同暂态对地电压(TEV)传感器对电缆终端局部放电(PD)检测结果的影响,对基于不同模型的两种TEV传感器下的终端PD特征进行对比分析,并在此基础上提出了一种终端PD检测的新方法。通过电缆终端电热老化平台模拟终端实际运行条件,利用传感器提取PD数据,对比分析了终端局部放电特征以及传感器信噪比(SNR)。结果表明:不同传感器下电缆终端的局部放电特征及传感器SNR存在明显差异。基于单电容模型的TEV传感器在单次放电波形上升时间、持续时间及SNR低于双电容串联模型的TEV传感器;尽管PD信号的幅值差异较小,但基于双电容串联模型的TEV传感器在检测终端PD信号及抑制干扰上更具优势。此外,基于新方法提取的终端PD信号分布于触发信号的二、四象限,这些特征可为终端PD检测时放电信号的相位判定提供理论依据。     

绝缘子污秽放电声发射信号特征量提取的研究

绝缘子污秽放电的过程中存在3种不同的放电模式,即电晕放电、局部放电和电弧放电。大量的试验和研究表明绝缘子污秽放电模式与其声发射信号有紧密的关系。3种不同的放电模式下,声发射信号各参数呈现出不同的特点。进行了绝缘子污秽放电试验,获取了大量污秽放电声发射信号试验数据样本。结合试验数据样本,研究3种放电模式下声发射信号的能量、幅值及频率3个特征量的提取方法,并以这3个特征量为基础,实现污秽放电的模式识别。     

基于软打分机制——多模态融合的真实开关柜局部放电模式识别方法

局部放电类型与开关柜早期绝缘劣化程度密切相关,准确识别开关柜局部放电类型是改善开关柜运行状态,保障电网安全的重要手段。文中设计了真实开关柜中易产生的尖端放电、悬浮电位放电、强垂直分量沿面和弱垂直分量沿面放电4种局部放电类型。利用特高频传感器、暂态地电波传感器、超声传感器和高频电流线圈对开关柜的局部放电进行多模态融合检测,分析了同一缺陷下不同传感器的检测灵敏度以及不同缺陷类型的谱图特性。提取谱图的放电密度分布特征参量为正负峰值差Dpn、边沿积分差值Dei、前端均值差Dav、前端放电数占比Pfd和相位横向跨度Tr。提取谱图的轮廓特征参量为与缺陷标准轮廓的相关系数r。将所提取的特征参量融合得到表征开关柜局部放电模式的新特征体系,并提出了一种基于软打分机制的开关柜局部放电模式识别方法。该方法解决了传统识别方法谱图特征单一、识别准确率低、识别类型不精准的问题,为开关柜设备的在线监测和故障诊断提供了理论依据。     

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。     

交流旋转滑动弧的放电特性

为研究交流旋转滑动弧的滑动模式、伏安特性和发光强度,对大气压交流驱动下的旋转滑动弧放电进行了电信号测量与图像采集。研究结果表明:旋转滑动弧在整个放电的过程中存在两种滑动模式,分别为击穿伴随滑动(B-G)模式和稳定滑动(A-G)模式,B-G模式的电流峰值在1～40 A之间变化,为安培量级,A-G模式的电流峰值在-900～900 mA之间变化,为毫安量级,并且电弧的滑动模式受电压与气流量的影响;交流旋转滑动弧放电过程中电弧从产生到熄灭满足交流电弧零休、燃弧、熄弧的整个物理过程,采用分段拟合的数学方法对伏安特性曲线进行描述,发现在放电的正半周期,电弧的零休阶段U与I满足阶跃函数特征;电弧稳定燃烧阶段中,电弧电流增加的过程U与I满足反比例函数特征;电弧电流减小的过程U与I满足一次函数特征。放电的负半周期U与I满足的数学函数特征与正半周期类似,但伏安特性曲线关于原点并不对称;电弧发光强度分布不均匀,最强的区域始终位于阴极电弧根部。