变压器局部放电超高频信号的外部检测

电力变压器局部放电超高频检测法中一般将传感器安装于箱体内部,这对已投入运行的变压器来说是有潜在危害的。为此,先分析了变压器箱体对局部放电超高频电磁波传播的影响,探讨了接收天线外部检测超高频信号的可行性,再实验研究了局放超高频电磁波的外传播特性。结果表明,超高频电磁波可以透过变压器箱体夹缝衍射出来,外部检测到的超高频信号强度随着变压器箱体缝宽增大而增大;变压器套管附近安装接收天线也能检测到超高频信号。     

超高频功率变换器研究综述

随着电力电子技术的不断发展,超高频(30~300 MHz)功率变换器逐渐成为研究热点。超高频功率变换器能有效减小系统无源元件的数值与体积,极大地提高系统的功率密度。但是极高的开关频率对系统的开关特性、拓扑特性以及控制特性均提出了更高的要求。该文从超高频功率变换器的发展背景入手,概述了超高频功率变换器的发展现状。介绍并比较了目前超高频功率变换器的主要拓扑,同时讨论分析了适用于超高频功率变换器的谐振驱动方式以及控制方法。为超高频功率变换器的后续研究提供了参考。     

超高频技术在电力设备局部放电在线检测中的应用

从传感器、超高频信号的采集处理、信号的模式识别及超高频信号的标定等几个关键技术出发,对超高频法在电力设备局部放电在线检测中的应用现状进行了综述,并对超高频法在实际应用中存在的问题进行了探讨。最后,展望了超高频局部放电在线检测技术的发展前景。     

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。     

局部放电超高频检测系统标定方法的研究现状及发展

概述了局部放电超高频检测方法的发展及其在GIS和电力变压器中的应用现状,简要介绍了超高频局部放电检测系统的构成,着重对不同层次的超高频检测法的标定进行了阐述。同时,对近年来国内外关于超高频法标定的研究工作做了评述,并就进一步深入研究提出了建议。     

应用混频技术提取超高频PD信号及其仿真

介绍了混频技术的原理及其在超高频局部放电信号提取中的应用。计算机仿真验证了在超高频局部放电信号提取中应用混频技术可降低信号超高频窄带分量频率并保留了其峰值和相位特征 ,表明应用混频技术提取超高频局部放电信号是可行的。     

变压器局部放电超高频信号外传播特性的试验研究

介绍了目前内置超高频传感器在电力变压器局部放电监测中的应用情况,分析了利用外部传感器检测局部放电产生的超高频信号的可行性,设计了一套基于超高频法的电力变压器局放测量系统。实验结果表明,超高频电磁波可以透过变压器夹缝衍射出来,为变压器局部放电检测提供了一种新途径。     

油纸屏障对变压器局部放电超高频检测信号的影响

受变压器内部复杂结构的影响,局部放电超高频信号在变压器内部的传播特性非常复杂。笔者通过变压器局部放电超高频实验研究,分析了油纸屏障对变压器局部放电被测超高频信号的影响。设计了油中气隙放电、油中沿面放电和油中电晕放电3种局部放电模型,在实验油箱中进行局部放电实验,采用超高频小环天线进行放电信号检测,在有无油纸屏障情况下获得了局部放电超高频信号实测数据,对所测局部放电超高频信号在时域和频域上进行了对比分析。结果表明,油纸屏障对超高频信号幅值衰减及信号功率谱有一定影响。     

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。     

油中局部放电检测脉冲电流法与超高频法比较

为了研究局部放电检测中超高频法参量与脉冲电流法参量之间的关系,比较分析了局部放电检测中超高频法和脉冲电流法在原理上的区别。利用脉冲电流法和超高频法对油纸绝缘的几种典型模型下的局部放电活动同时进行测量,比较分析同一模型下的局部放电中超高频法参量与脉冲电流法参量之间的关系并探讨了局部放电检测中脉冲电流法对超高频法的标定问题。研究表明,在反映放电活动强弱上,超高频法的参量和脉冲电流法的参量之间有着相同的变化趋势,但是二者之间不存在直接的线性关系。     

Measured data transmission performance for AM broadcast-VHF radiodistribution automation communication system

The measured data transmission signaling performance for an AM broadcast (outbound) VHF radio (inbound) two-way distribution automation system is presented. The performance data are presented as a function of signal level, transmission path length and time of day. The outbound link, which uses inaudible low-speed phase modulation of the carrier of a standard AM broadcast station, demonstrated overall average signaling success rates of better than 99% in operational transceiver units. For the 154 MHz VHF return link, which used unconventional low-speed amplitude modulation resolved by a real-time FFT detector-receiver, the measured overall signaling success rate averaged about 60%     

Standardization of on-line VHF PD measurements on turbo generators

Based on field experiences on a number of different turbo-generators in the Netherlands, several fundamental and applied aspects of on-line very high frequency (VHF) partial discharge (PD) diagnostics are discussed. In particular the systematic results presented in this paper contribute to: 1. the characteristics of different on-line detection using suitable VHF sensors, 2. the methods to suppress disturbances and to distinguish between different types of discharges and 3. the interpretation of measured results to obtain knowledge about the insulation condition     

闪电VHF辐射相位干涉测向系统的数字化实现

VHF相位干涉仪在辐射信号探测方面有着广泛地应用,介绍了基于FPGA的VHF相位干涉测向系统,用于高速闪电波形数据的采集与测向,本系统采用数字复解调技术取代传统的模拟方式实现的VHF相位干涉仪,极大提高了系统的运算精度和抗噪声性能,并且可以实时改变接收频点。详细讨论了数字复解调技术的原理以及在FPGA上的实现,最后给出了测试结果,验证了系统的性能。     

Application of very-high-frequency (VHP) method to ceramic insulators

A VHF method (30-300 MHz) is applied to identify faults and defects in ceramic insulators. Insulators which exhibit internal cracks and fractures are used as test samples. Different artificial conditions are introduced to the test samples according to the IEC 507 standard under wet and dry conditions. Using a cascading signal processing technique and analysis methods such as FFT and fractal analysis, VHF signals acquired by digital scope are processed and analyzed. This study indicates that the fractal dimension can be used as an effective tool to isolate the common faulty conditions found on the ceramic insulators. The results from this study strongly support the prospect of using a VHF method to monitor the physical condition of ceramic insulators.     

Study on mathematical model for VHF partial discharge of typical insulated defects in GIS

Very high frequency (VHF) measurement is a valid technique for partial discharge (PD) detection, and PD mathematical models are very important to study PD denoising and waveshape pattern recognition etc. However, these mathematical models based on the traditional PD measurement have been established according to RC or LCR resistance detection so that they are not suitable for VHF measurements. PD signals are detected based on four typical physical models of defects in gas insulated substation (GIS) using VHF method. The VHF PD mathematical models are established, and the principles and methods of establishment are summarized. Furthermore, the parameters of the mathematical models are given and the validity of PD mathematical model is proved by fitting error, power spectrum and time-frequency analysis. Results show that the VHF PD mathematical models can facilitate theoretical simulation of different insulated defects by using the values of given parameters. In the end, applications of the VHF PD mathematical models and complex wavelet transform for extracting the relevant signals from a white noise background are illustrated     

闪电甚高频宽频包络亚微秒辐射特征

利用时间分辨率为0.1ms的快天线电场变化和126MHz(带宽6MHz)甚高频(VHF)辐射资料，对甘肃平凉地区雷暴过程中闪电辐射特征进行了分析研究；并引入脉冲丰度这一概念，对地闪各特征阶段VHF辐射脉冲进行定量分析。统计分析发现：在地闪首次回击前，各特征阶段脉冲丰度有明显不同，回击过程脉冲丰度最高，并且其VHF辐射脉冲幅值远大于其余阶段；而在回击之后，有时仍存在很强的VHF辐射，其辐射脉冲幅值甚至超过了回击过程和梯级先导过程；云闪的初始阶段VHF辐射会有间歇性变化，其脉冲序列持续时间一般很短，活跃阶段VHF辐射脉冲较丰富，云闪末尾阶段VHF辐射脉冲稀少。最后对这些现象进行了理论探讨，认为地闪各特征阶段脉冲丰度的明显不同，是地闪各阶段放电强度以及放电机制的不同造成的。     

甚高频段特高压输电线路无源干扰求解

特高压输电线路工程的建设对于实现远距离电力系统互联十分关键,随着特高压输电线路工程的建设,其对线路临近的甚高频信号（30~300 MHz）的无源干扰问题亟待解决。针对矩量法计算量的局限性以及现有特高压输电线路甚高频无源干扰问题尚没有确定的求解方法的问题,建立了特高压输电线路无源干扰的面模型,提出了采用迭代物理光学法（iterative physical optics,IPO）对甚高频特高压无源干扰问题进行求解的思路。以甚高频频段（30~300 MHz）为例,根据IPO理论,对特高压输电线路模型中存在的不连续情况进行了修正,对该频段下的无源干扰问题进行了求解。研究表明,采用IPO方法可以实现对甚高频特高压输电线路无源干扰问题的求解,也为该问题的确定求解方法提供了可行的思路。     

基于VHF的交联电缆附件局放检测的研究

为在线检测XLPE电缆附件局放,基于电磁耦合法设计了VHF宽频带钳型电流传感器,该传感器检测频3~60 MHz,灵活方便、操作安全,易于安装,还建立了XLPE电缆附件和几种典型的电缆局放模型(气泡放电,毛刺放电等)。试验表明,不同局放类型统计特征谱图不同;VHF检测技术与传统检测方法的检测结果一致性较好。     

超高频DC-DC谐振变换器

电力电子的应用要求功率变换器具有更小的体积、更高的功率密度以及更好的动态性能,这一要求使得高频化成为电力电子发展的必然趋势。结合国内外研究现状,对超高频VHF(very high frequency)(30~300MHz)DC-DC谐振变换器的主电路拓扑、谐振驱动电路、控制方法分别进行了介绍。     

基于极间分压检测的VHF-EDM放电状态检测系统设计

针对甚高频脉冲谐振频率随回路阻抗变化而迁移导致脉冲电压幅值变化及甚高频脉冲双极性特点导致传统检测方法无法适用的问题,提出了基于极间分压检测的甚高频EDM放电状态检测方式。利用分压、整流、滤波多模块共同作用实现对极间高频高压双极性脉冲到低压单极性直流信号的转换,同时通过检测直流信号则可以直接表征出当前开路电压大小及极间放电状态的变化。在仿真及实验验证检测方法可行性的基础上,设计出基于该检测方案的放电状态检测系统及相应检测算法,成功验证了甚高频微纳电加工所需的脉冲频率自动寻优技术及甚高频放电状态检测的有效性,有利于提升甚高频电火花加工过程中放电状态检测精度。