GIS中典型局放缺陷的UHF信号与放电量的相关分析

超高频(UHF)信号与放电量的关系是局部放电UHF检测研究的难点问题,为了解GIS局部放电UHF法的检测结果与脉冲电流法的参量之间的关系,通过4种典型缺陷的局部放电模型的实验研究,比较了UHF信号的能量、二次积分、峰值电压、峰峰值、波面积等参量与放电量及放电量平方之间的联系。研究表明,UHF信号能量与其放电量平方的线性关系均具有最高的可决系数,即UHF信号能量与放电量平方之间存在线性关系;得到了UHF信号能量与其放电量之间的最佳回归曲线。研究结果对用超高频法定量检测电力设备局部放电具有重要的参考价值和指导作用。     

基于TEV法的开关柜局部放电带电检测试验研究

介绍开关柜试验模型系统结构和接线图,分析在针板放电、内部放电、沿面放电、悬浮放电等4种局部放电模型下,TEV检测系统输出值和脉冲电流法检测放电量幅值之间的对应关系,试验结果表明TEV法与脉冲电流法有良好的相关性,TEV法对开关柜局部放电有一定预防作用。     

融合超高频及脉冲电流法的局部放电监测系统

基于脉冲电流法和超高频法的基本原理和特点,研制出融合超高频法及脉冲电流法的局部放电监测系统.系统采用简易的超高频信号波形转换装置,将超高频信号转换成方波信号作为脉冲电流传感器的触发信号,避开了超高频方法需要高速采集和海量存储的缺点.与传统的脉冲电流法比较,系统有效地去除了局部放电信号中所包含的脉冲型干扰.实验结果表明该系统可以准确地识别局部放电及干扰信号,有针对性地找出干扰源并有效地去除干扰信号.     

局部放电超高频信号时频特性与传播距离的关系

超高频(UHF)检测法具有频带宽、信息量大、抗干扰能力强等一系列优点,近年来在局部放电检测中得到了广泛应用。为此,建立了变压器油纸绝缘局部放电模型,研究了超高频电磁波信号与脉冲电流之间的对应关系,以及超高频电磁波信号与传播距离的关系。实验结果表明:1)随着传播距离的增加,超高频电磁波信号的能量和幅值均呈非线性衰减趋势;2)局部放电超高频电磁波信号幅值与脉冲电流幅值成正比关系,超高频电磁波信号能量与脉冲电流幅值的平方成正比关系,且比例系数随着超高频电磁波信号传播距离增加而减小;3)超高频电磁波信号中高频分量随着传播距离增加而衰减很快。以上结论有助于更加详细地了解局部放电超高频电磁波信号的辐射规律,是超高频检测法用来检测电力设备局部放电的依据。     

GIS局部放电检测方法的分析研究

为了研究脉冲电流法、超声波法和超高频法检测GIS设备内部局部放电的优缺点,利用220 kV GIS试验段建立了一套GIS局部放电检测平台。应用脉冲电流法、超声波法以及超高频法对高压导体尖端、地电极尖端和悬浮尖端典型缺陷进行了测试,获取大量的实验数据和图谱。试验结果表明:脉冲电流法对缺陷普遍具有较高的灵敏度,但抗干扰能力较差,对于现场应用有一定局限性;超声波法对于局部放电信号灵敏度较低,但是抗电磁干扰性强;超高频法抗干扰能力强且灵敏度高,适合用于现场检测。总体来看,多种检测方法需要配合来综合确认。     

基于超高频法的典型GIS局部放电检测

GIS局部放电检测是GIS绝缘状态监测的一种科学有效的方法。笔者构建了GIS实验模型以及基于超高频法的局部放电在线检测系统,对GIS中典型的几种局部放电特征进行了研究,采用基于相位的分析模式详细分析了不同放电类型在不同电压条件下的放电特征,并结合常规局部放电测试仪,对UHF信号的放电量进行估计,为进一步进行放电类型的智能模式识别及研究超高频信号与放电量关系提供了试验依据,以提高UHF局部放电检测的工程实用性。     

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。     

开关柜内部局部放电检测用PCB偶极子天线的设计

开关柜内部空间有限、结构复杂,不便于局部放电超高频传感器的装设。文中基于PCB技术设计了一种适用于开关柜内部局部放电信号检测的超高频天线,在仿真分析的基础上对其结构参数进行了优化。利用矢量网络分析仪测试天线的端口特性,验证了天线的回波损耗和电压驻波比等参数。基于GTEM小室提供标准场,在不同工作频率下对天线系数进行了标定。采用针—板放电模型作为局部放电源,基于脉冲电流法测量放电量,对所设计的UHF天线进行了局部放电测试实验,实验结果表明该天线在工作频带内损耗低、方向性好,时域分辨率强,检测局部放电超高频信号的效果良好。     

特高压用交流电容器局部放电抽检试验技术研究

为了研究特高压用大容量电容器脉冲电流局部放电试验方法,分析了电容器电气弱点局部放电等值模型,并仿真分析了传统脉冲电流法检测特高压用大容量电容器局部放电困难的原因。针对性设计了特高压用电容器的宽频带高增益穿心电流互感器型检测阻抗。通过脉冲电流法与超声法的对比测试和脉冲电流法的背景噪声测试,验证了脉冲电流法检测特高压用电容器局部放电的可行性,丰富了特高压用电容器交接抽检试验手段,确保投运电容器质量可靠。     

基于脉冲电流法的高压开关柜局部放电在线监测装置

脉冲电流法局部放电检测通常用于电气设备出厂时的型式试验以及其他离线测试中。在充分分析开关柜局部放电检测的现状与问题后,设计了基于开关柜高压带电显示装置的局部放电在线检测的电路原理和信号提取方法。搭建了基于脉冲电流法的高压开关柜局部放电在线检测回路,开发了具备实时监测、判断与分析功能的后台软件。并在10 kV开关柜真型局部放电缺陷仿真平台上进行了真实放电的模拟试验,验证了基于脉冲电流法的高压开关柜局部放电在线监测装置的灵敏度与有效性。该研究对开关柜状态检修以及脉冲电流法在线检测理论研究具有较大意义,为10 kV配网设备局部放电在线监测提供了良好的实现方法。     

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.     

利用辐射UHF信号反演局部放电脉冲电流

获取局部放电(PD)特征信息是局部放电特高频(UHF)检测的关键问题之一,研究UHF信号与PD脉冲电流之间的关系有助于绝缘缺陷的诊断.文中从电磁辐射理论出发,计算了变压器油箱外壳等复杂环境影响下的PD脉冲电流辐射场,分析了PD脉冲电流辐射场的横电磁波特性.在此基础上,提出了利用检测UHF信号的时间积分反演PD点脉冲电流的新方法,并讨论了UHF传感器及检测系统频带对PD脉冲电流推测算法的影响.仿真和油中针-板型放电实验结果表明:文中所提出的方法能有效推测PD脉冲电流波形,对变压器PD信号UHF在线监测和智能化诊断有一定的参考价值.     

The excitation of UHF signals by partial discharges in GIS

The fundamental theory of the UHF method for detecting partial discharge (PD) in gas insulated substations (GIS) is presented. The effects of position, size, current amplitude and pulse shape of the PD source on the UHF signal can be predicted using this theory. Excitation of propagating electromagnetic waves by a PD current pulse within the coaxial waveguides formed by GIS components is explained by making use of dyadic Green's functions for the electric fields of propagating modes. Experiments with a coaxial test chamber are used to verify the theoretical predictions, and comparisons are made between measured and simulated UHF signals. Some implications for the UHF measurement of PD are discussed, together with positioning and sensitivity requirements for UHF couplers. A scheme is proposed for standardizing PD measurements made using the UHF technique     

GIS局部放电超高频检测法有关问题的仿真研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)中的局部放电在腔体中产生超高频(ultra high frequency,UHF)电磁波信号。为研究GIS局部放电源与UHF信号的关系,利用时域有限差分法计算局部放电产生的UHF信号;通过改变放电源和探头的参数,研究了局部放电产生的UHF信号的特性。仿真分析结果表明:UHF信号的幅值与局部放电脉冲幅值成线性关系;UHF信号与放电源的径向位置、放电通道长度、放电脉冲波形以及放电源与探头的夹角有关。单纯 UHF信号很难解释局部放电量的大小,但UHF信号可在一定程度上反映出GIS的绝缘状态。     

直流下局部放电试验与测量系统设计

笔者组建了一套直流下局部放电试验与测量系统,由放电脉冲波形超宽带测量系统和超高频信号测量系统组成。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。直流下试验结果表明:缺陷模型放电稳定,相同条件下放电重复性好;测量系统可以准确检测到放电脉冲波形和超高频信号。为研究直流下局部放电脉冲单个波形、脉冲序列以及超高频信号在线监测等提供了试验研究平台。     

变压器局部放电在线监测超高频Hilbert分形天线研究

论述了Hilbert分形天线基本原理,并根据分形天线电磁场理论,提出了应用于变压器局部放电超高频在线监测的Hilbert分形天线优化设计方法。通过仿真计算,研究了几何参数对Hilbert分形天线性能的影响,设计出用于变压器局部放电监测的3阶Hilbert分形天线。通过气隙放电、沿面放电、电晕放电3种典型变压器绝缘缺陷局部放电实验,采用分形天线和脉冲电流传感器对这3种局部放电进行了测量,并分析了分形天线的局部放电测量信号功率谱。实验结果证明该天线能够有效应用于变压器局部放电超高频在线监测。     

局部放电检测用超高频天线的设计与性能对比

根据高压电力设备局部放电信号检测的需要,基于PCB技术设计并制作了四种不同原理和结构尺寸的超高频天线,仿真分析了其性能参数,检验所设计天线用于局部放电超高频检测法的可行性。利用矢量网络分析仪测试天线的端口特性,验证了天线的电压驻波比等参数。基于GTEM小室提供标准场,在不同工作频率下分别对四种天线样机的天线系数进行了标定,得到各天线系数的拟合公式与曲线。采用针-板放电模型作为局部放电源,基于脉冲电流法测量参考放电量,对所设计的天线进行了局部放电测试实验,采集天线接收到的局放信号波形。仿真和实验结果表明微带天线与缝隙天线工作带宽和增益较低;偶极子天线与螺旋天线在工作频带内损耗低、增益高、阻抗匹配效果较好,检测局部放电信号的效果良好。     

基于UHF和HF的局部放电降噪方法的研究

采用基于阿基米德螺旋天线的特高频法与基于电流传感器的高频法对比测量的方法 ,发展了一种新型的降噪方法。其基本原理是 :高频法测得的脉冲信号中包括了油中放电信号和空气中电晕造成的脉冲干扰信号 ;特高频法测得的只有油中放电信号 ;故对高频法获得的信号 ,在仅对应于特高频法获得的信号处开窗时 ,可剔除脉冲干扰而获得油中放电信号。模拟实验以及现场变压器的实测结果证明这种降噪方法可有效抑制各种干扰特别是脉冲型干扰。     

实时频谱测量技术在电力设备局部放电检测中的应用

传统的局部放电信号频谱研究通常是采用扫频式的频谱分析仪,其缺点是检测不到当前扫描之外的其它频率上的信号成分,可能漏掉间歇性的频谱信息。对于局部放电信号来说,其发生是随机的、间歇的。因此,扫频式的频谱测量会给局部放电检测带来测量误差,降低测量灵敏度。采用实时频谱测量技术对局部放电信号频谱进行了试验研究。研究发现,通过实时模式下频谱测量,可以捕获扫频频谱仪没有捕获的局部放电频谱信息。同时,测量形成的三维频谱图也能说明局放信号频谱信息的动态变化,这为UHF高频窄带法测量提供了试验依据。