基于Friis传输方程的局部放电定量计算方法研究

特高频法监测电缆及GIS局部放电时需要对放电量进行精确地标定,以判断局部放电严重程度。文中提出一种利用Friis传输方程对局部放电定量计算的方法,该方法将局部放电源作为发射天线模型化处理,并引入Friis传输方程,将计算等效为天线传输过程,应用HFSS仿真得到的四阶Hilbert分形天线作为接收天线模型。通过局部放电试验与计算分析验证,确定了局部放电量与接收特高频信号的能量呈二次曲线的关系。     

基于Friis传输方程的局部放电定量计算方法研究北大核心

特高频法监测电缆及GIS局部放电时需要对放电量进行精确地标定,以判断局部放电严重程度。文中提出一种利用Friis传输方程对局部放电定量计算的方法,该方法将局部放电源作为发射天线模型化处理,并引入Friis传输方程,将计算等效为天线传输过程,应用HFSS仿真得到的四阶Hilbert分形天线作为接收天线模型。通过局部放电试验与计算分析验证,确定了局部放电量与接收特高频信号的能量呈二次曲线的关系。     

基于Friis传输方程的放电量计算模型

应用特高频方法监测变压器局部放电时需要对放电量进行精确地的标定,通过设计计算模型,建立UHF信号能量与放电量的关系,以通过直观的指标来判断局部放电量,评估设备运行状况.通过将局部放电源作为发射天线模型化处理,并引入Friis传输方程,将计算等效为天线传输过程.并以应用HFSS仿真得到的4阶Hilbert分形天线相关参数为模型,通过理论推导和计算,确定局放量与接收特高频信号的能量呈二次曲线的关系.通过由搭建的放电模型收集的测量试验数据统计结果显示,UHF信号能量与放电量存在二次曲线关系,与理论模型相符.     

有限时域差分法对GIS局部放电传播的分析

用特高频法测量GIS局部放电所面临的困难是无法标定出视在放电量,并且也无法确定何种因素影响特高频传感器输出信号的强弱.针对上述问题,利用同轴波导模拟GIS腔体结构,并应用有限时域差分法对局部放电辐射的电磁波在波导内传播情况进行仿真.通过仿真数据分析,找出对特高频信号能量产生影响的多种因素,如：放电位置,波导尺寸,放电电流幅值和放电源的脉冲形状.从而阐明了特高频输出信号能量与原始放电脉冲的关系,为进一步探讨GIS放电量特高频标定打下基础.     

GIS中局部放电特高频信号与放电严重程度的关联分析

局部放电激发的特高频信号大小与放电严重程度紧密相关,笔者利用220 kV GIS设备,采用特高频检测法和IEC 60270—2000检测法同时对多种典型局部放电源进行试验。通过分析特高频信号的时域峰峰幅值与局部放电量之间的关联,发现不同类型局部放电源所激发的特高频信号峰峰值与视在放电量的对应关系存在显著差异。针对不同局部放电源特有的物理结构,通过对放电机理的对比分析,给出了不同缺陷激发的特高频信号峰峰值与视在放电量关系不一致原因的定性解释。     

GIS中典型局部放电的频谱特征及传播特性

局部放电水平是高压开关设备状态监测的关键指标,目前广泛采用特高频检测法监测气体绝缘组合开关中的局部放电。为此,利用整套GIS设备建立了试验平台,研究了GIS内部典型缺陷产生的局部放电在盆式绝缘子处泄露出特高频信号的频谱特征。利用多传感器同时测量,研究了特高频信号峰–峰值和累积能量经过GIS中盆式绝缘子、L形拐弯结构、隔离开关和电流互感器等结构的传播衰减特性。试验发现:悬浮金属体放电频谱分布在400 MHz~2 GHz之间,而金属尖端放电所泄露出频谱分布在600 MHz~1 GHz和1.4~1.7 GHz之间;GIS结构中快速隔离开关和电流互感器对局部放电信号累积能量衰减约7 dB,隔离开关打开时对特高频信号累积能量的衰减值比开关闭合时大5 dB。根据以上结论优化特高频检测的频带选择,可提高局部放电特高频检测的灵敏度,合理布置局部放电外置特高频在线传感器,提高监测效率。     

GIS局部放电特高频检测灵敏度的检验方案细化研究

为了检验局部放电特高频检测装置的灵敏度,笔者对目前广泛应用的CIGRE方案进行了实验研究。通过对脉冲源发射的特高频信号时域和频域特征分析,检验了脉冲源与实际放电源的等效性。试验发现脉冲源激发的特高频信号峰峰值随输出电压升高呈线性增长,与悬浮金属体作为放电标准源激发的特高频信号峰峰值与放电量的关系曲线类似。笔者结合对GIS中局部放电激发和传播特性的研究,提出了细化CIGRE关于特高频检测系统灵敏度检验草案的建议。     

变压器油中局放UHF信号能量与放电量的关系

为研究变压器油中的金属微粒缺陷下局部放电(PD)放电量与超高频(UHF)信号累积放电能量之间的关系,利用50Ω无感电阻测量电流脉冲和超高频电磁波检测系统,对两种检测方法的实验室人工模拟变压器PD信号进行了测量,发现变压器油中的金属微粒缺陷下的局部放电放电量和UHF信号累积能量之间有二次曲线关系,且当电压与缺陷质量增加时,PD的放电量与天线接收的累计能量均会增加。这一结果表明:结合IEC 60270标准,可以通过计算UHF信号累积能量来获取局部放电量,这为进一步系统研究用超高频法定量检测PD的难题,提供了一种有价值的方法和手段。     

GIS中局部放电特高频信号采集系统

研制了一套GIS中局部放电的特高频检测系统。用特高频天线和频谱分析仪采集局放信号,通过GPIB卡传送给计算机进行分析处理,并在GIS中构造了一种常见的故障类型,对该系统进行了验证。实验结果表明,该系统能够采集到GIS中局部放电产生的特高频信号。     

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。