雷电冲击耐压过程中GIS局部放电特高频检测有效性研究

笔者对气体绝缘金属封闭式开关设备(GIS)在雷电冲击耐压过程中局部放电特高频检测有效性进行了试验研究。1号UHF传感器检测冲击电压发生器及其周围空间中的电磁波信号作为参考信号,2号UHF传感器检测GIS盆式绝缘子辐射出来的电磁波信号。通过对比两个传感器检测波形,可以明显分辨出干扰信号与GIS内部的局部放电信号。当GIS内部存在局部放电时,2号UHF传感器检测到的脉冲信号存在3个明显的脉冲族群,且各脉冲族群脉冲信号幅值、疏密及分布规律不同。局放信号出现在脉冲信号起始4μs之后,持续时间较长,约5μs左右。试验结果表明,采用UHF法进行雷电冲击耐压过程中的局部放电信号检测有效可靠。     

亚纳秒脉冲用于智能GIS局放IED性能试验的可行性研究

气体绝缘金属封闭开关(GIS)以其占地面积小、可靠性高而在电力系统中得到了广泛的应用,但GIS长期运行过程中不可避免的会产生各种各样的内部绝缘缺陷,并伴随产生局部放电现象,甚至会引起系统故障,因此为保障系统可靠运行,对GIS进行局部放电在线监测具有重要意义。局部放电检测具有电学、声学、化学和光学等多种检测方法,其中电学测量手段主要有脉冲电流法和特高频检测法(ultra-high frequency,UHF)。UHF法测量局部放电辐射出来的电磁波的电场强度,而脉冲电流法测量局部放电引起的视在电荷。UHF法相较于脉冲电流法可提取信号中的特高频成分,具有灵敏度高,可带电监测,智能GIS局放IED(智能电子设备)采用UHF+IED的局放监测方法。文中研究了采用上升沿时间为253.75 ps、半高宽约为1.15 ns、最大峰值电压为532 V(0 dB)的亚纳秒脉冲进行智能GIS进行局放IED性能试验的可行性,结果表明:UHF传感器输出信号稳定;局放IED测量结果与亚纳秒脉冲峰值成正相关关系而非线性关系;当亚纳秒脉冲为30～50dB时,IED测量结果分散性较大;因此亚纳秒脉冲信号可用于进行智能GIS局放IED性能试验。     

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。     

利用累积能量函数特征参量优化提取的多源局部放电信号分离技术

变电设备内部有时会存在多个缺陷的局部放电,其放电模式识别及危险度评估的难度大大增加,为更有效地诊断设备绝缘状况,该文提出了一种基于累积能量函数特征参量优化提取的多源局放分离技术。利用时频域累积能量函数表征脉冲电流脉冲或特高频(UHF)信号的时频域变化,并采用数学形态学梯度运算提取了时频域累积能量的上升陡度参量。提出了以上升陡度参量的标准差作为分离性能评价指标,优化选取数学形态学梯度运算中的结构元素长度,提取此时的上升陡度参量,达到最优分离效果的目标。最后在实验室252k V GIS模型内建立了3种典型多缺陷模型,将所提出的多源放电分离技术应用于该混合缺陷放电UHF信号的分离,进而将该方法成功应用于一起现场1100k V GIS多源局放案例。结果表明,特征参量优化提取分离方法适用于内外置UHF传感器信号,在多源放电混合UHF信号分离中具有良好的应用效果。     

GIS四种缺陷局放UHF信号标定技术研究

为了对GIS不同绝缘缺陷局放超高频(Ultra High Frequency,UHF)信号与视在放电量(pC)之间的对应关系,即UHF信号标定技术进行研究,在GIS内模拟了四种典型缺陷模型,选取300～400MHz、700～800MHz、1.4～1.5GHz以及0.3～3GHz等四种检测频段,对不同缺陷UHF信号标定进行研究,并采用多种数学回归模型和拟合优度校验指标对标定结果分别进行回归分析和拟合优度校验分析。研究发现,同一类型缺陷在不同检测频段上UHF信号幅值(mV)与视在放电量(pC)之间存在较为明显的对应关系,不同频段间对应关系存在差异,可以近似采用一元线性多项式回归模型对不同类型缺陷UHF信号幅值进行放电量标定。     

基于序列运算的随机直流潮流改进算法及实例分析

为了对GIS不同绝缘缺陷局放超高频(Ultra High Frequency,UHF)信号与视在放电量(pC)之间的对应关系,即UHF信号标定技术进行研究,在GIS内模拟了四种典型缺陷模型,选取300～400 MHz、700～800 MHz、1.4～1.5 GHz以及0.3～3 GHz等四种检测频段,对不同缺陷UHF信号标定进行研究,并采用多种数学回归模型和拟合优度校验指标对标定结果分别进行回归分析和拟合优度校验分析。研究发现,同一类型缺陷在不同检测频段上UHF信号幅值(mV)与视在放电量(pC)之间存在较为明显的对应关系,不同频段间对应关系存在差异,可以近似采用一元线性多项式回归模型对不同类型缺陷UHF信号幅值进行放电量标定。     

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。     

GIS中电磁波传播特性的试验研究

GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频（UHF）电磁波信号,局部放电信号可通过超高频传感器进行检测。为研究UHF信号在GIS中的传播特性,在GIS内设置了导体尖端和悬浮电位放电模型,内置式传感器的信号与用示波器在盆式绝缘子浇注孔测试到的UHF信号进行比较。试验结果表明,UHF信号在GIS内有一定的衰减,外置式传感器测得的信号比内置式的衰减大。     

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。     

基于超高频信号检测GIS局放模式识别

利用一种新型的便携式 GIS局放超高频 (UHF)信号传感器在实验室中对 7种 GIS故障模型进行了局放测量。试验研究结果表明 ,从检波脉冲随相位分布特征可识别 GIS中的局放类型。总结了高压导体上的金属尖刺、高压导体及接地体之间的接触不良、盆式绝缘子上金属颗粒等 7种常见波形特征 ,建立了一个基于时域检波波形的 GIS故障局放模式识别库 ,为在 GIS现场检测局放提供了参考依据     

深圳110kV高新站110kV GIS秀高Ⅰ线间隔缺陷分析

为了防止GIS的内部缺陷进一步发展造成事故,对GIS局部放电(局放)进行检测十分必要。笔者利用GIS特高频局放在线监测系统发现110 kV高新站110 kV GIS秀高Ⅰ线间隔有局部放电信号,并采取现场GIS局放带电测试、定位,以及进行一序列的开盖检查及缺陷排查,发现局放源位于110 kV高新站秀高Ⅰ线GIS A相电缆终端接头位置,最后更换了A相电缆终端接头后局放信号消失,避免了事故的发生,从而验证了GIS特高频局放在线监测系统检测GIS设备内电缆终端头故障的有效性,为较早地发现GIS内电缆终端头内部缺陷提供了有效检测方法和依据。     

运行GIS设备的局部放电检测技术及其应用

超高频局部放电测量技术(UHF法)可有效检测运行GIS设备局部放电信号,及时发现GIS设备内部存在的绝缘缺陷。UHF法弥补了GIS设备缺乏有效试验手段的不足,可作为现行高压电气设备预防性试验方法的补充,有助于GIS设备的运行维护。本文采用自行研制测量装置成功地捕获到运行GIS设备产生的超高频局部放电信号,为推广应用UHF法积累了经验。     

GIS中电磁波传播特性的仿真研究

为研究UHF信号在GIS中的传播特性,采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算。GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频(UHF)电磁波信号,UHF法是通过对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测,获得局部放电信号的有关信息以实现对设备的绝缘状态诊断和评估。UHF法抗干扰能力较强、灵敏度高。仿真结果表明,UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性,有利于局放源的定位;UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关,Φ=0°和180°时信号的能量最大;局放脉冲越陡,在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。     

UHF法在GIS局放现场检测中的故障识别

采用特高频(UHF)法分析了某变电站封闭式组合电器(GIS)典型局放异常信号图谱,初步判断某TV间隔接地刀闸气室下侧盆式绝缘子内部气隙放电,结合超声波、SF_6气体分析等检测方法确定了故障类型,最后采用其他局放检测仪器再次进行检测,验证了结论的正确性。通过检测结果对比,相较于超声波局放检测方法,UHF法具有较高灵敏度,尤其适用于绝缘类缺陷检测,在GIS现场带电检测中具有较高实用价值。     

局部放电HF/UHF联合分析方法的现场电缆终端检测应用

使用局部放电检测方法检测高压电缆终端内的绝缘缺陷问题.根据高压电缆终端产生局部放电的不同信号传播特性,设计基于高频HF(High Frequencv)和超高频UHF(Ultra High Frequencv)检测原理的局部放电信号传感器以及便携式检测设备等,并开展现场电缆终端的局部放电在线检测.高频电流传感器可耦合接地线上流过的高频放电电流信号,而超高频传感器则感应空间传播电磁波信号.利用便携式检测设备实时采集数据结果,通过提取脉冲信号波形和多传感器信号联合比较分析等手段,对检测到的脉冲信号进行区分,排除外界干扰,分辨来自电缆终端内部的真实局部放电信号.现场检测结果表明,基于HF和UHF的局部放电联合分析方法,能够提高电缆局部放电辨别的准确性和有效性.     

基于数值仿真与多源聚类的GIS局部放电诊断与回归分析

为了更有效地指导GIS设备的状态检修工作,基于时域有限差分(FDTD)法仿真与多局部放电(简称局放)源聚类方法,诊断分析了一起1 100 kV气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子局放检测案例。首先,开展了现场与返厂试验下的GIS局部放电带电检测与定位,建立了与返厂测试工装结构相应的FDTD仿真模型,结合特高频(UHF)电磁波传播特性仿真,开展了多源局放定位技术研究。其次利用基于累积能量函数特征参量优化提取的多源局放分离算法,对该盆式绝缘子多UHF信号源开展了聚类分析;最后,利用GIS实验平台的回归模拟进一步分析了绝缘缺陷的检测差异性,验证了现场和返厂试验结果。试验结果表明:该特高压GIS盆式绝缘子检测发现的UHF谱图呈绝缘气隙类缺陷,但脉冲电流法下局放未见异常。局放聚类分析和定位结果表明:该盆式绝缘子一大一小2个UHF信号源,结合仿真的定位方法可有效减小常规定位计算方法的误差。回归分析表明:对于绝缘缺陷来说,UHF的灵敏度高于脉冲电流法,且随着试品电容量的增大,脉冲电流法的测试灵敏度逐渐下降,这可能是导致本盆式绝缘子中UHF信号与脉冲电流法检测差异的主要原因。研究结果可为GIS局部放电诊断提供参考。     

GIS局部放电重症监测系统及其应用

GIS局部放电重症监测系统综合了应用特高频(UHF)、超声波(AE)和高频电流(HFCT)检测原理,应用该系统对运行中的GIS设备进行短期实时局部放电信号采集、分析,可及早发现GIS内部存在的各种绝缘缺陷。利用该系统对某变电站GIS异常局放信号进行监测,判断出异常信号具有绝缘早期或悬浮放电特征,并及时掌握了局放信号的变化趋势,确保了GIS设备安全稳定运行。     

外置式UHF校验信号注入方法的可行性研究

在内置式特高频(ultra-high-frequency,UHF)传感器配置不足的情况下,如何向GIS设备内部注入UHF校验信号是GIS局部放电UHF检测系统灵敏度现场校验中的关键问题之一。文中提出金属法兰孔式UHF校验信号注入方法,并研究其可行性,依据工程电磁兼容原理阐述了电磁波经过小孔后的衰减特性。建立了基于252 kV GIS设备的局部放电UHF信号测试平台,在靠近出线套管的GIS腔体内设置局部放电缺陷,在距离缺陷最近的金属法兰孔处设置发射传感器,在GIS典型部位安装圆盘形传感器,利用其接收局部放电和发射传感器辐射的UHF信号。通过对比局部放电信号和注入信号的频谱分布、衰减特性,分析两者的一致性。研究结果表明,UHF电磁波经过金属法兰孔后的衰减程度随着频率的升高而减小,在600 MHz以下注入信号的能量小于局部放电。在现场校验中应适当提高脉冲源的输出幅值和上升沿时间,使注入信号与局部放电信号的幅值和频谱相当。此研究对于推进GIS局部放电检测系统的现场校验具有重要参考价值。     

基于Gabor变换的GIS设备典型放电缺陷识别

气体绝缘组合开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)是电力系统中的关键设备,通过局部放电信号获取GIS设备内部绝缘缺陷的放电类型对于故障诊断和预警至关重要.通过试验提出了一种GIS设备不同放电缺陷类型的识别方法,首先搭建了GIS内典型缺陷模型并使用特高频传感器获取局部放电信号,随后对GIS局...