气体绝缘开关设备局部放电特高频在线监测技术及应用

分析了各种气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)局部放电检测方法,认为特高频(ultra high frequency,UHF)法抗干扰能力较强,检测效率较高,可实现在线监测、故障模式识别及定位。以一起UHF在线监测系统发现的GIS设备缺陷为例,分析并总结运行经验。运行经验表明,对连续性的局部放电信号要重点关注,应监测24 h局部放电的发展情况,必要时利用便携式设备进行复测,排除现场干扰,确定故障位置,进行解体处理。通过安装GIS设备局部放电UHF在线监测系统,可发现GIS设备隐患,有效保证电力系统的安全稳定运行。     

超高频在线监测技术在GIS局部放电检测中的应用

鉴于超高频(UHF)法用于局部放电检测日渐增多,结合UHF用于广东电网变电站GIS局部放电检测案例,分析了UHF在线监测技术的优越性,并对PDM UHF局部放电在线监测系统的应用效果进行了试验研究。试验和实践表明,UHF在线监测技术能够提高变电站GIS局部放电的监测效果,具有很好的应用前景。提高监测灵敏度的关键在于选择合适的传感器安装位置。此外,对于全封闭的GIS设备UHF法宜结合超声波定位技术一起使用。     

应用正向传输系数的GIS局部放电UHF传感器布置方式现场校核方法

为保证特高频(ultra-high-frequency,UHF)法在气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电在线监测中应用的有效性,提出了一种基于微波网络正向传输系数(S21参数)的GIS局部放电UHF传感器布置方式现场校核方法。首先,在252 k V GIS真型试验平台上利用网络分析仪测试传感器间的S21参数,同时采用脉冲注入法间接计算传感器间的传递函数,结果表明:两者的频谱特性具有较好的一致性;在此基础上,研究了S21参数与不同缺陷类型局部放电频谱之间的相似度,结果表明:S21参数能有效反映UHF传感器对局部放电信号的接收特性。然后,在252 k V GIS真型试验平台上测试得到传感器间若要满足5 p C局部放电检测灵敏度,要求S21参数平均值?-75 d B。最后,将提出的方法应用于1100 k V GIS局部放电UHF传感器布置方式有效性的现场校核中,取得了良好的效果。研究成果可为GIS局部放电在线监测和带电巡检中UHF传感器的差异化布点提供参考。     

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。     

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。     

GIS局部放电特高频在线检测和定位

特高频(UHF)电磁波信号传感用于气体绝缘组合电器(GIS)的局部放电在线检测能够获得很好的抗干扰效果.研究了在GIS体外进行局部放电特高频传感的技术,开发了一种拥有可移动传感器的GIS局部放电在线检测定位仪器,并建立了相应的检测和定位方法.实际测量显示:文中提出的GIS局部放电体外传感方式能够获得满意的检测灵敏度、抗干扰效果和定位精度,所采用的移动式传感器具有一些重要的优点.     

GIS分布式特高频传感器的现场行波标定方法

局部放电带电检测仪器广泛应用于电力设备状态检测,而特高频(ultra-high frequency,UHF)传感器作为一种在线监测装置,在气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)中被广泛应用,但尚缺少针对GIS特高频传感器的现场标定方法。为解决GIS特高频传感器现场标定难题,文中提出了基于皮秒级行波注入的GIS传感器现场标定方法。首先,研究了GIS直筒、转角、盆式绝缘子等对皮秒级行波脉冲的畸变和衰减规律;其次,对比研究了不同行波脉冲注入方式对脉冲波形和幅值的影响,提出适用于GIS现场的行波注入方式;最后,进行GIS分布式特高频传感器的现场同步标定研究。发现该标定方法可实现GIS中不同位置的多个UHF传感器的现场同步标定,可获取特高频检测系统频率响应、带宽、灵敏度等,对于提高电力系统局部放电监测水平和运行稳定性具有积极的推动作用。     

GIS盆式绝缘子均压环特高频接收特性研究

随着带屏蔽环式盆式绝缘子的大量应用以及设备尺寸的不断小型化,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电特高频法(ultra-high frequency method,UHF)传感器的使用受到了极大限制,局部放电UHF检测日渐困难。针对该问题,以盆式绝缘子均压环作为UHF天线,测试环形天线(盆式绝缘子均压环)接收特性与局部放电视在放电量、传感器位置、传感器接地方式等因素的关系,并比较分析了各种UHF传感器的频率响应特性。结论认为,GIS盆式绝缘子均压环具有良好的UHF接收性能,用其作为UHF天线进行GIS内局部放电测试是可行的。     

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。     

500kV GIS内部局放检测及诊断分析

<正>应用AE法和UHF法诊断了一例500 k V GIS内部局部放电现象,介绍了诊断过程,详细介绍了局放信号源空间定位方法,现场检查结果表明定位的准确性。同时详细分析了此次局部放电发生的原因,对GIS局放在线监测装置设计、运行维护提出了建议。由于GIS制造工艺以及运输、现场装配等原因,实际GIS中不可避免存在绝缘缺陷,这类缺陷在运行电压作用下会产生局部放电,从而诱发绝     

基于超高频的局部放电窄带在线监测系统

笔者研制了两种超高频传感器,引进了基于混频技术的信号调理技术,构造了基于AGA-BP神经网络算法的模式识别单元,设计了系统控制显示软件,最终形成完整的测量系统,最后通过变压器和GIS典型缺陷局部放电试验验证了系统性能。     

GIS局部放电特高频在线监测系统传感器配置方案研究

笔者通过在一个220 kV GIS线变间隔断路器气室、母线气室和进线气室安装尖刺故障模型,在盆式绝缘子和绝缘衬垫上进行检测,验证了特高频传感器的灵敏度及衰减特性。结果表明:在外加电压7 kV、视在放电量为5 pC的试验条件下,UHF传感器就可以准确地检测放电信号,并准确判断放电类型及故障位置。试验发现局部放电产生的电磁波经过L型、T型、断路器仓、CT等结构,发生了明显衰减。不带金属屏蔽环的盆式绝缘子和绝缘衬垫,更有利于检测放电产生的电磁波信号。根据测试结果提出了合理的GIS局部放电特高频在线监测系统传感器配置方案。     

预防气体绝缘开关装置故障的超高频局部放电在线实时监控系统

超高频局部放电在线实时监控系统可预防气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear，GIS)发生灾难性故障。介绍了超高频局部放电实时监视系统的基本结构、局部放电试验情况，并给出了该系统在韩国应用的2个实例，该系统的数据库储存了实验室条件下的各种超高频局部放电数据和现场实际运行中的局部放电信号，安装该监控系统后，非专业人员也可判断GIS的状态。     

高压开关柜局部放电UHF在线监测系统的研究

为了提高高压开关柜运行的安全性,笔者在介绍超高频法局部放电在线监测系统的基础上,设计制作了4种典型放电模型,并应用此在线监测系统对高压开关柜进行了局部放电试验研究,获取了大量放电谱图和放电脉冲波形,并对放电的相位特征进行了分析。结果表明:该系统具有抗干扰能力强、工作稳定性好等优点,满足高压开关柜局部放电在线监测的要求。     

新型GIS局放超高频传感器抑制干扰的研究

利用一种新型的便携式超高频 (UHF)传感器对GIS局放在线监测可能遇到的干扰模型进行抗干扰试验 ,其中包括 :高压导体上的金属尖刺及接触不良、接地体之间的接触不良、沿面闪络及无线电通讯信号。利用UHF传感器对各个模型进行抗干扰实验 ,通过对放电的常规信号和UHF信号的比较表明 :新研制的UHF传感器可抑制空气中高压导体上的金属尖刺的电晕和沿面闪络的干扰 ,无法抑制无线通讯信号和空气中高压端悬浮电位产生的干扰 ,可通过相位信息给予解决。     

特高频在电力设备局部放电在线监测中的应用

西方译特高频在气体绝缘组合器放置电机，电力电缆局部放电在线监测中的应用介绍了，并对其用于电力变压器局部放电在线检测的可能性作了探讨。     

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.     

GIS超高频局放信号的数学建模

在已设计的高压导体金属突出物缺陷物理模型的基础上，针对GIS局部放电超高频内置传感器检测到的该缺陷产生的局放信号波形，采用数据拟合方法建立了用于仿真研究的数学模型，通过拟合误差、MUSCI功率谱和FFT分析，证明了所构建数学模型的正确性，并给出了该数学模型参数，最后验证了运用复小波变换技术在白噪声中可以提取该数学模型的超高频局放仿真信号。