一种新型的放电源空间定位用特高频传感器

采用特高频传感器阵列对放电源进行空间定位可极大地提高电力设备状态检修的效率,该文在研究确立空间定位用特高频传感器性能要求的基础上,基于单极天线理论和曲流技术,设计了一种球面锥形结构的新型特高频传感器。通过仿真及实验检测,对该传感器的性能进行了系统的研究,并对影响传感器各项性能的因素进行了探讨。实验室搭建的局放检测定位平台对传感器阵列的空间定位性能进行了验证。实验结果表明:曲流技术的应用可实现传感器的小型化,本文研制的传感器在500~2 000MHz带宽内具有驻波比低、全向、高灵敏度、及群时延一致性好等特点,基于特高频传感器阵列的定位系统能够对放电源进行准确定位,方位角误差小于2°,能够满足局放源空间定位的要求。     

一种新型变压器局部放电检测用特高频传感器

在放油阀中安装特高频传感器可有效检测变压器内部局部放电,放油阀的尺寸是限制传感器使用的主要因素,为减小传感器的尺寸,同时获取较高的检测灵敏度和全向的性能,基于单极天线原理和曲流技术设计了一款新型特高频传感器。通过仿真及试验检测,对该传感器的性能进行了系统的研究,并对影响传感器各项性能的因素进行了探讨。实验室搭建的局部放电检测定位平台对传感器阵列的空间定位性能进行了验证。实验结果表明:曲流技术的应用可实现传感器的小型化,研制的传感器在950~2 000 MHz带宽内具有驻波比低、全向且高灵敏度等特点,能满足变压器局部放电检测需要。     

基于曲流技术的多频段特高频传感器的研制

变电站局部放电(PD)检测特高频传感器的工作频率范围为300~1 500 MHz,为避开该频段内手机信号等诸多外界干扰,基于环形天线原理和曲流技术设计了一种新型多频段全向特高频传感器。通过仿真和实测研究了该传感器的局部放电检测性能,并将其与宽频传感器的局部放电检测性能进行对比。结果表明,该传感器的工作频段为480~520、800~850、1 100~1 150 MHz,覆盖了电晕放电、沿面放电、自由金属微粒放电3种典型的局部放电缺陷信号的主要频率范围;且具有体积小、近似全向测量和灵敏度高的特点。该传感器能较好地检测各种类型的放电信号,满足变电站局部放电检测及定位要求。     

变电站局部放电区域检测与精确定位方法研究

针对传统局部放电带电检测方法与装置应用于变电站整站检测时,工作量大、效率低、成本高等缺点,基于局部放电特高频检测和多传感器联合检测原理,提出一种先巡检进行区域定位,后精确定位与绝缘诊断的变电站局部放电检测方案。文章对局部放电特高频传感器阵列时差定位算法中时延误差对定位结果的影响进行理论探讨,证实了区域巡检定位算法的合理性与有效性。通过理论研究与变电站现场测试,结果证实该方案与检测系统可有效、快速定位出敞开式变电站全站领域内的外绝缘放电以及离非屏蔽绝缘较近的设备内部放电。局部放电;区域定位;精确定位;超声;特高频     

基于曲流技术和遗传算法的局部放电检测微带天线

基于微带天线原理设计了一种新型全向型局部放电特高频天线传感器。采用曲流技术对微带天线结构进行改进,增加天线的工作带宽。采用遗传算法对改进结构参数进行优化设计,使天线工作带宽达到最高。改进型微带天线的工作带宽为450 MHz~2 800 MHz,覆盖了局部放电特高频信号的主要频率范围。同时天线具有体积小、近似全向测量、增益高和灵敏度高的优点。模拟绝缘缺陷局部放电检测试验结果表明,该型天线可以有效检测典型局部放电特高频信号,满足变电站现场局部放电检测要求。     

基于可移动特高频天线阵列的变电站站域放电源检测与定位研究

基于特高频天线阵列的局部放电检测方法已被应用于敞开式变电站(air-insulated substations,AIS)站域的局部放电巡检,但目前装置存在定位精度低等缺点。该文针对变电站局部放电去噪方法、传感器阵列优化布置、定位算法及检测系统开发等方面开展了深入研究。针对电晕噪声、手机通讯信号及非脉冲噪声,提出了合理选取检测频带、硬件陷波器及能量陡度阈值等去噪方法;通过克拉美罗下界分析及定位均方根误差仿真对天线阵列布置进行了优化,选取为4×1m的菱形天线阵;采用基于最大似然估计的概率定位法求解时差定位方程组,综合多次局部放电信号定位结果,可降低时差估计误差的影响,提高了定位准确度。开发了变电站局部放电检测与定位系统,包括超宽带全向双锥天线、信号调理电路及信号高速采集分析单元,用于110kV AIS站域局部放电检测,测试结果验证了系统的有效性及定位准确性。     

基于特高频传感阵列的局部放电定位误差分析及优化布置

局部放电的测量和诊断已成为评估高压电力设备运行状态的重要方法之一。但目前的局部放电监测主要以单个设备监测为主,测试仪器程序多,成本高,维护工程大。文中介绍了利用4个以上传感器组成传感阵列接收特高频电磁波对变电站设备局部放电源定位的方法,分析讨论了基于时差法的定位算法,分析其主要误差来源,理论推导了定位结果误差与传感器阵列布置及信号到达时延序列误差的关系,最后给出了特高频传感器阵列布置的优化方法。     

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。     

基于接收信号强度和圆形特高频无线传感阵列的局部放电测向方法

针对敞开式变电站空间局部放电的监测与定位已有一定的研究,但现有的特高频局部放电空间定位技术主要是基于电磁波到达的时间差,而该方法要求非常高的时间同步精度和采样速率,因此一定程度上限制了其使用及推广。为此,提出了一种基于接收信号强度的局部放电测向方法,该方法将多个特高频无线传感器组成圆形阵列,根据每个单极型传感器对不同方向上局部放电信号的接收强度存在差别这一特性对局放源进行空间定向,并利用插值、聚类等方法提高定向精度,然后采用BP神经网络进行误差校正。实验室测试结果表明:所提出的方法定向误差在9°以内,相较于基于电磁波到达时间差的系统,所提方法的成本降低了一个数量级,且使用更加便捷。论文研究可为局部放电信号的监测提供一定的参考。     

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。     

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。     

检测气体绝缘组合电器局部放电的四频段微带单极子特高频天线设计

针对用于气体绝缘组合电器(GIS)局部放电特高频(UHF)在线监测的天线传感器应具有宽频带、高增益和小尺寸等性能要求,设计了一种外置小型四频段微带单极子特高频天线传感器。采用多个辐射单元技术,展宽了特高频天线的检测频段,实现了传感器的多频信号传感特性,运用HFSS仿真软件对天线结构尺寸进行优化设计,选取一组最优参数进行特高频天线实物制作。理论计算和实验室天线特性实测表明,研制的外置四频段微带单极子特高频天线性能优异,在实验室GIS装置上,用已有的微带贴片特高频天线与所设计的特高频天线传感器对模拟缺陷产生的局放信号进行了对比检测,进一步证明了微带单极子特高频天线具有良好的检测灵敏度。     

电缆接头局部放电电磁仿真与多传感器联合检测

目前对于已敷设的电力电缆的局部放电检测,单一的采用高频电流法或超高频法都易受到现场干扰信号的影响。因此,为提高检测的有效性和准确度,文中采用高频电流法和超高频法联合检测的方法,通过对比两种检测结果中是否同时存在脉冲信号来相互鉴别去除干扰信号。对于其中的超高频检测,为了克服内置式传感器在已投运电缆中无法应用的局限性,采用了外置式传感器。其使用时面临着信号辐射出来及在空气传播过程中强度会有较大衰减的情况,针对这一情况结合用于三相交叉互联的电缆中间接头的屏蔽层是断开的这一特征,进行了建模仿真,验证了采用外置式传感器的可行性,得到了信号最强的传感器最佳安装位置。最后利用研制的传感器进行了现场实测,验证了仿真结论,并证明了联合检测的方法能够很好的甄别干扰信号与真正的局部放电信号。     

基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法

为提升变压器局部放电特高频信号检测灵敏度和抗干扰能力,研制了上限检测频率达480 MHz的特高频线圈传感器,其具备在变压器铁芯/夹件接地位置检测局部放电特高频电流信号的能力。在实验室设置局部放电模拟缺陷,研究了变压器悬浮电位放电和绝缘表面放电的信号特征,有助于对现场检测的信号进行类型识别。研究了变压器现场检测去干扰方法,在此基础上研究了基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法,并进行了实测验证,检出110 kV变压器内部局部电位放电缺陷,有助于提升变压器局部放电现场检测水平和诊断准确性。     

超高频局放测量技术在SF6断路器绝缘缺陷检测中的应用

介绍了超高频带电检测技术的基本原理、检测方法及检测仪器,结合220 kV华山站故障断路器的现场检测实例,介绍了超高频局放检测技术在断路器绝缘缺陷检测中的应用。通过现场检测分析、拆解维护及实验室局放实验,多种途径验证了超高频技术用于SF6断路器局放检测的可行性及准确性。     

Optimisation of a sensor for onsite detection of partial discharges in power transformers by the UHF method

Among the different solutions which allow onsite Partial Discharge measurement in energized power transformers, the UHF technique is gaining general interest. In order to apply this method in existing transformers, it is considered advantageous to design a UHF sensor to be fitted inside the transformer tank. This paper describes the constraints affecting the development of such sensor and the process followed to optimize its design. During this process, different solutions for broadband UHF antennas were analysed. The selection was based on computer simulation and experimental results. Computer simulation was used to evaluate differences in radiation pattern, antenna impedance, gain and effective area. Measurements of the antenna response to different partial discharge sources in oil were performed using an oil dielectric breakdown test set in an electromagnetic shielded laboratory. A group of selected antennas were then tested in a power transformer simulating the broadband signals generated by partial discharges by injecting controlled voltage pulses in the transformer. Finally, a sensor based on a conical monopole antenna structure was built and attached to a specially designed housing to be fitted inside the transformer tank through the drain valve. This final prototype was benchmarked during a high voltage factory test of a power transformer which showed a significant partial discharge activity.     

大型变压器UHF局放在线监测装置的检测与现场试验

介绍了大型变压器在线监测用传感器的实验室检验测试方法,以上海220 kV泸定智能变电站1号主变为例,详细描述了UHF局放传感器的布置方式、现场安装、现场局部放电试验及数据分析,并给出了相应的运维建议。     

1100kV GIS设备特高频(UHF)法测量局部放电的应用研究

以交流特高压变电站1100kV GIS设备特高频(UHF)法测量局部放电的应用实例为基础,介绍了用特高频(UHF)法测量GIS局部放电的原理以及内部传感器的构造。通过特高频(UHF)法和常规脉冲电流法同步测量,找出特高频(UHF)信号和视在电荷之间相互关系,结合工厂内的试验数据,得到UHF信号的衰减值,以便现场就可以直接观察出局部放电的电荷量。     

变压器局部放电检测用特高频传感器的结构参数对其幅频特性的影响

传感器是变压器特高频局放检测中的关键设备之一,阿基米德螺旋天线和平面等角螺旋天线是目前常用的特高频传感器,采用扫频法在吉赫横电磁波室内测量了一系列结构参数不同的这两种螺旋天线的幅频特性,并在空旷场地测量了它们的驻波比。测试结果表明:天线内外径尺寸对其幅频特性的影响比较明显;测试天线的驻波比小于2,能满足工程测试的要求;变压器局放检测应选用宽频带特高频传感器;平面等角螺旋天线适合应用于局放检测,阿基米德螺旋天线适合用于局放时延定位研究。