基于GCC-MSSA的变压器局放超声内部定位方法

变压器绕组因绝缘故障引发的局部放电危害着电力系统的安全运行，而目前针对局部放电的超声波外置检测方法受噪声干扰、传播介质等因素影响较大，故本文在变压器绕组中内置8个传感器内部检测局放产生的超声波信号。由于检测到的信号直接测量法不能反应实际的时延信息，以及传统智能算法定位精度低稳定性差，本文提出了一种广义互相关法(GCC)和混合策略麻雀算法(MSSA)相结合的超声定位方法。在COMSOL中搭建变压器绕组模型并仿真局放现象，通过GCC算法提取出精确的时延信息。根据时差信息建立超声定位的最优化约束方程，用MSSA算法求解得到局放源的位置信息。仿真结果显示，MSSA算法相较于其他传统智能算法定位误差更小。最后使用一种新型EFPI超声传感器进行变压器绕组局放实验，结果显示本文提出的方法定位平均误差为4 cm,比仿真的局放点大2.9 cm,具有工程应用实际价值。     

基于波分时分复用技术的变压器局部放电光纤超声定位技术研究

相比于压电陶瓷,光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)对于变压器局部放电产生超声信号的检测灵敏度高、抗干扰性能好,然而,现有研究尚未考虑通过多点FBG复用以扩大FBG用于变压器局放检测范围的相关方法。为此,该文提出了一种基于波分时分复用技术的多点FBG变压器局放超声定位技术。通过波分复用技术,实现了FBG传感器位置的识别;通过时分复用技术,解决了仅靠单个FBG难以满足变压器内局放超声信号全范围检测的难题。本文建立了基于多点FBG超声传感系统的变压器油中局放检测试验平台,对不同FBG测点对油中局放超声信号的检测结果进行了对比,并基于多点FBG对变压器油中同一局放源进行了超声定位试验。试验结果表明:对于油中局放超声信号的检测,不同FBG测点的检测频带相近,传感器一致性好;多点FBG能够实现变压器油中局放超声信号的准分布式测量,且基于多点FBG的测量结果能够通过网格搜索算法实现局放源的定位。     

基于超高频和超声阵列信号的变压器局放定位方法研究

变压器局部放电的检测与准确定位对于及时发现变压器内部的潜伏性绝缘缺陷、预防事故的发生具有重要意义。分析了现有的局放定位方法,指出超声法具有广泛的应用前景。针对超声法检测灵敏度不高等问题,介绍了一种基于超高频和超声阵列信号的变压器局放定位方法。该方法以超高频信号的接收时刻为基准进行测距,并基于快速子空间算法(FDOA)对超声阵列信号进行波达方向估计,得到局放源的方位信息,进而对其定位。在试验室中搭建了一套完整的试验平台,使用该方法对变压器局部放电进行定位试验,结果表明误差均在10 cm以内。验证了所提方法的有效性与实用性。     

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。     

基于改进公垂线法的变压器局放超声定位研究

方向角和俯仰角确定后,定位误差与传感器到变压器内部局放源之间的距离成正相关性。提出了一种改进的测向公垂线中点法,该方法通过模拟实验求得各传感器感应到的超声信号情况随局放源与传感器之间距离的变化曲线,测得传感器感应到的超声幅值,从而推算局放源与传感器之间的空间距离,并认为局放源在测向线公垂线上,而且局放源距测向线的距离与局放源到传感器之间的距离成正比。模拟变压器局放实验证实了该方法可以在测向线公垂线中点法的基础上进一步提高定位精度。     

复杂多径传播条件下变压器局部放电定位方法研究

局放超声波信号在电力变压器内会产生复杂的多径传播现象,极大地影响检测设备对局部放电源位置的诊断。为提高电力变压器现场局部放电源定位的准确性和抗干扰性,该文提出复杂多径传播条件下变压器局部放电定位方法。该方法首先通过分析局放信号在变压器内折射、绕射传播路径,构建抗多径效应的局放定位模型,再通过凸优化方法进行求解,得到变压器内部局部放电源坐标。该方法的优势在于求解局部放电源空间位置坐标的过程中免去对各类误差精确概率模型的假设,更切合变压器局放定位现场实际。在MATLAB声场有限元仿真、35kV真型电力变压器、110kV现场电力变压器和特高压换流变压器上开展变压器内部局放定位仿真和实验,实验结果表明局放定位精度达到0.1m。     

基于多检测信息融合的变压器局放诊断方法及现场应用分析

本文中笔者给出了综合多检测信息融合分析的变压器内部局放诊断方法。采用高频(或特高频)信号触发计时、超声信号进行定位计算的策略,并分析了策略实现算法,完成内部局放缺陷判定及定位。     

一种新的电力变压器超声局部放电定位方法研究

近年来研究者已采用多种基于超声法的定位算法来确定电力变压器内局部放电源的位置,但多数方法会忽视超声信号复杂的传播路径对局放源定位的影响,造成较大误差。本文首先分析了由局放产生的声波信号在变压器内复杂的传播过程,尤其是超声信号穿过变压器外壳后被传感器接收过程中的波形转换现象。然后根据实际变压器尺寸建立了变压器模型,该模型中任意一个节点可代表一个局放源的潜在位置。在建立的模型基础上,提出了优化传播路径搜索算法,该算法可还原声波的传播过程并计算出从潜在局放点到传感器位置间的最快路径,进而实现局放源的精确定位。最后在35 kV变压器实验平台上进行了局放定位实验,结果优化传播路径算法的平均定位误差为18.3 cm,验证了该算法的可行性与精确度。     

变压器局放超声传播FEM仿真分析

为了分析超声信号在变压器内部复杂环境中的传播规律,建立了三维变压器局放模型。采用有限元方法,对超声信号在变压器内部传播、衰减过程进行了仿真计算。仿真结果表明,超声信号在经过箱壁、绕组、铁芯时,产生折反射,幅值衰减较为严重,通过合理设置多个信号观测点,根据其信号初始峰值大小和到达时间,可判断放电源的大致位置和信号传播的路径。     

大型变压器局部放电多目标定位实验

为了解决大型变压器内部局部放电源难以准确定位的问题,进行了以变压器内部同时存在多个放电源的定位为对象,通过传感器阵列接收放电源辐射的超声波信号,应用阵列信号处理技术中的空间谱估计理论,分析阵列传感器所接收信号的特征信息,实现局部放电的多目标定位的研究。研制了4阵元均匀等间隔线阵,建立了局部放电定位实验系统,针对单放电源和二个放电源的不同情况,对放电源空间位置进行了定位模拟实验。实验结果表明,该法具有良好的定位准确度,能有效地估计出变压器内多个放电点的空间位置,可实现电力变压器内部多局部放电源的定位,为变压器内多局放源的定位建立了实验研究基础。     

基于L型阵列传感器的局放超声定位实验研究

电气设备局部放电超声阵列定位方法是将超声阵列传感器与阵列信号处理技术应用于局部放电超声定位的一种新方法,具有较高的可靠性,能准确实现局放源的空间定位。实验设计研制了超声阵列传感器阵元与阵列传感器装配体,组合得到L型超声阵列传感器,并搭建了一套局放超声定位系统。结合现有的局放超声阵列定位方法,开展了大量的单、双局放源的定位实验研究。结果表明,L型阵列传感器可有效实现对局放超声信号的检测及局放源的空间定位,满足工程需要。     

基于双UHF传感器中垂面交点的局放源定位方法

为定位高压电气设备内部局放源位置,布置2只特高频(ultra-high frequency,UHF)传感器,接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号,对UHF信号进行滤波、放大,获取UHF信号的完整波形;比较局放源到达2只UHF传感器的信号时间差,当信号时间差为0时,表明局放源位于2只UHF传感器连线的中垂面上;在三维空间中分别确定相互垂直的三个中垂面,三个中垂面的交点即为局放源位置。本方法适用于高压开关柜、电力电缆、GIS设备、变压器等高压电气设备内部局放源的定位和外部干扰源的查找,变电站现场实测表明该方法有效。     

变压器特高频局放定位技术应用探讨

简述了特高频局放检测的原理及意义,阐述了特高频局放检测定位的时差法与平分面法的实现步骤及估算方法,结合特高频局放定位在变压器局放检测中的现场实际应用,对现场检测数据及波形进行分析,根据分析结果推断变压器内部运行状况,最后表明特高频局放检测及定位在变压器局放检测中具有较高的抗干扰能力、较好的有效性及适用性,可用于变压器内部缺陷查找与分析。     

基于混合放电模型的变压器内部放电联合检测方法研究

随着电力设备运行检测及监测技术的发展,变压器作为关键主设备其设备内部绝缘缺陷的检测成为研究的重点和方向,但是由于变压器内部结构的复杂性、不同绝缘缺陷复现的难度、局部放电信号干扰信号难以辨识等问题,造成目前对于变压器内部不同绝缘缺陷检测、分析及辨识的水平仍然不高。为了探索有效的检测方法,文中开展了针对性的研究工作,基于变压器故障仿真模型,对变压器内部绝缘缺陷的模拟技术开展研究,实现变压器内部缺陷的真实环境下的准确复现,设计了两类变压器故障混合模型,通过基于HFCT、UHF、AE、光学四种传感器的复合信号采集系统,进行变压器局放过程中基于不同信号原理的信号特性研究。同时基于采集信号对不同放电信号特征进行关联性分析,实现多信号特征的综合分析,进一步提高局放信号辨识真确度,研究表明文中所设置的局放复合信号采集系统能准确测量变压器中的局部放电信号,并反映其各类信号的信号特征;通过对比单一局放模型和混合局放模型下局部放电发生时的信号特征、能量分布特征等,为今后的变压器混合局部放电模式识别研究奠定了基础。     

基于暂态对地电压和超声阵列信号的变压器局放定位方法

变压器局部放电的快速、准确定位对于及时排除故障隐患,保障电力系统的安全稳定运行具有重要作用,论文介绍了一种基于暂态对地电压和超声阵列信号的变压器局放定位方法。该方法首先以接收到暂态对地电压(TEV)信号的时刻为基准进行测距,并基于改进FastDOA算法对超声阵列信号进行测向,再根据测距和测向结果实现定位。改进FastDOA算法在传统FastDOA的基础上构造不同孔径的虚拟阵列,并对各虚拟阵列得到的估计谱值加权平均以减小伪峰的影响,可有效提高测向精度。在此基础之上,利用Matlab对基于改进FastDOA的测向算法以及超声阵列传感器结构参数的优化设计进行了仿真分析。最后研制了相应的传感器并搭建了变压器局部放电超声阵列定位实验平台,开展实验研究,结果验证了所提方法的有效性。     

变压器局放用UHF传感器的校准方法研究

笔者试探性对变压器局部放电测试用UHF传感器的检测校准方法开展研究。研制变压器局放UHF传感器的安装工装、可调试人造纳秒脉冲源、变压器局放故障模拟装置、缺陷模拟电极等,在实验室内对UHF传感器的灵敏度进行标定和测试范围进行校准测试。该检测校验方法也可对现场变压器局放UHF传感器安装后的性能开展测试,在实验室内用变压器模拟工装验证了现场UHF传感器测试方法。     

变压器局放用UHF传感器的校准方法研究

笔者试探性对变压器局部放电测试用UHF传感器的检测校准方法开展研究。研制变压器局放UHF传感器的安装工装、可调试人造纳秒脉冲源、变压器局放故障模拟装置、缺陷模拟电极等,在实验室内对UHF传感器的灵敏度进行标定和测试范围进行校准测试。该检测校验方法也可对现场变压器局放UHF传感器安装后的性能开展测试,在实验室内用变压器模拟工装验证了现场UHF传感器测试方法。     

变压器局部放电光纤超声检测技术及新复用方法

传统的变压器局部放电声波检测技术主要是使用压电陶瓷传感器进行外置式检测,检测效果较差。光纤超声传感器具有绝缘性能好、抗电磁干扰性能优异、尺寸小等优势,可深入变压器内部感知微弱超声信号,这为变压器局部放电检测提供一种全新的解决方案。目前,国内外诸多研究机构已针对于变压器局部放电检测需求研制出各种光纤超声传感器。这些传感器在实验室研究中表现出优异的检测性能,但尚鲜有工程应用。此外,文献报道的光纤超声传感器主要为单点式结构。光纤超声传感器的多路复用问题一直未能得到很好的解决。为此,对现有光纤超声传感器的研究现状进行总结,从基本原理、结构参数、性能指标等方面进行对比分析,为推动光纤超声传感器应用于现场电力变压器局部放电检测提供理论参考。并针对于光纤超声传感器多路复用问题,提出一种基于光频域扫描干涉仪的分布式光纤超声传感系统,该系统能够对变压器局部放电产生的超声波进行多点同步检测,实现放电源定位。     

大型旋转电机局部放电检测和定位的新方法

论文叙述了局部放电检测和定位的新方法在大型旋转电机上的应用。此方法应用了一种称为"内部测量"的技术,即有n个线圈的定子绕组,装上n+ 1个感应传感器,每只定子线圈位于两个传感器之间。该方法着眼于单个定子线圈。使用这种新方法可以减少发电机局部测试时常遇到的很多困难,例如,定子绕组中信号的衰减和扭曲、噪声的弱化和校准精度等。该项技术使用了一种特殊的方法来处理感应信号,这使得我们可以分别测量出每只线圈的局放值。另外,可以确定产生局放的定子线圈。阐述和讨论了水轮发电机和汽轮发电机中的测量结果。     

基于圆环形超声阵列传感器的局放定位系统开发与实验研究

局部放电超声阵列定位方法是一种将超声阵列传感器与阵列信号处理技术相结合的局放定位新方法。文章开发了一套基于圆环形超声阵列传感器的局放定位系统,首先设计研制了超声阵列传感器阵元与阵列传感器装配体,组合后可得到九元和十六元的圆环形超声阵列传感器,并据此搭建了一套局放定位实验系统;然后结合现有局放超声阵列定位方法,开展了大量的局放定位实验研究。结果表明,局放定位系统可以有效实现对局放源的空间定位,满足工程需要。