变压器特高频局放定位技术应用探讨

简述了特高频局放检测的原理及意义,阐述了特高频局放检测定位的时差法与平分面法的实现步骤及估算方法,结合特高频局放定位在变压器局放检测中的现场实际应用,对现场检测数据及波形进行分析,根据分析结果推断变压器内部运行状况,最后表明特高频局放检测及定位在变压器局放检测中具有较高的抗干扰能力、较好的有效性及适用性,可用于变压器内部缺陷查找与分析。     

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。     

采用特高频检测技术的局部放电源定位方法

局部放电的发生伴随着电磁波的发射,电磁波在特高频段(300MHz~3GHz)的抗干扰能力很强,因此通过接受该频段的电磁波进行局部放电的检测与定位很有研究前景。近年来特高频法(ultra high frequency method,简称UHF)在局部放电的检测与定位工作中得到广泛推广。为改进确定时延的方法,准确定位放电源,采用了特高频法和信号传播时延来实现对局部放电源的定位。该法采用信号初始峰值法、相关法和能量最小值法求取信号传播时延,通过比较讨论3种方法的优劣,确定了一套求取时延的方案。最后用空间搜索法实现对缺陷中局部放电的定位。     

特高频法检测GIS局部放电的试验研究

介绍了特高频法检测 GIS内局部放电的模拟试验方法。试验表明特高频法可有效地消除电晕干扰 ,检测的放电信号随 GIS内放电间隙的增大而减小 ,随传感器与放电间隙距离增大而减小。特高频电磁波信号传播时间差可对 GIS内局部放电进行初步定位。     

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。     

一例40.5kV开关柜异响的超声局放检测及故障定位

本文结合一例40.5 kV开关柜异响缺陷检查检测及分析乃至停电检查的全过程,介绍了40.5 kV开关柜超声局放检测及特高频故障定位方法,详细介绍了开关柜超声波及特高频局放带电检测方法的实际运用,特别是着重介绍了特高频故障定位方法在工作中的运用,分析总结了40.5 kV开关柜局放检查检测相关工作开展时应该关注的各方面信息...     

变压器局部放电试验时基于带电检测的异常缺陷分析

本文中作者基于高频电流法、特高频法、时差定位法等常规运行阶段带电检测方法对局部放电试验发现的局放异常进行了类型分析判断和三维空间位置定位,并提出了相关建议。     

一起500kV HGIS断路器气室局部放电分析

由于GIS(HGIS)设备内部封闭的结构特点,无法在运行中使用传统检测方法对其内部绝缘状态进行检测。随着带电检测技术的快速发展,特别是特高频、超声波技术的日益成熟,运用超声波法和特高频法相结合进行局部放电检测逐渐成为该类设备绝缘类缺陷定性及定位的高效方法之一。通过对某500 k V变电站5011断路器气室进行超声波和特高频局放检测,由超声波局放检测技术测试到放电信号,对内部绝缘缺陷进行定位和分析,并给出了结论和建议,降低了GIS(HGIS)设备故障停电的风险。     

基于辐射电磁波检测的电力变压器局部放电定位研究

在局部放电特高频检测技术基础上，提出一种基于天线阵列技术和时间差算法的电力变压器局放定位新方法。研究了电磁波法的定位精度与检测频率的关系，提出1~5GHz的局放定位检测频带；对铁心、线圈模型对电磁波传播的影响进行了试验探讨；提出基于4阵元天线阵列检测的方式；设计了基于多样本互相关－移位－叠加－互相关的时延测量算法；最后开发了融合遗传算法的时间差法定位技术，试验验证了该技术的定位效果。结果表明，提出的检测频带、传感器阵列技术及时延算法有效地解决了铁心对定位的不利影响，实现了时延的自动测量并将时延测量精度提高到数十皮秒；通过把遗传算法与时间差算法有机结合成功实现了对单一局放源的定位，实验中定位精度可达数厘米。     

GIS局部放电特高频信号时延的分数阶希尔伯特估计算法

时延估计是GIS特高频局部放电检测基于时差定位的基础,是决定故障定位精度的关键。文中阐述了分数阶希尔伯特变换用于时延估计的理论基础,提出了基于分数阶希尔伯特变换的GIS特高频局部放电时延估计方法,并给出了时延估计算法的数值实现步骤。针对某220 kV GIS设备特高频局部放电巡检过程中在开关气室发现的异常局部放电信号,现场利用高速示波器采集开关气室两侧盆式绝缘子浇筑孔处泄露的特高频电磁波信号。根据文中提出的时延估计算法计算两路特高频电磁波信号时延,准确计算出放电源的空间位置,距盆式绝缘子浇筑孔1.25 m,该间隔开关气室解体后测量放电源距浇筑孔1.3 m。利用分数阶希尔伯特算法的局部放电放电源定位误差明显低于双谱时延估计算法和插值相关法时延估计算法,从而表明了该算法具有较好的有效性和实用性。     

基于超声波诊断的GIS设备异常分析方法

为提升气体绝缘组合电器（GIS）局部放电现场检测水平,对基于超声波诊断的GIS异常分析方法进行了研究。根据现场检测搜集的大量数据,总结出典型GIS局部放电的超声波信号时域和相位分布特征,并且分析了局部放电信号和常见干扰信号在时域特征和频域分布上的差异。研究了声电联合定位方法、超声波时延定位方法和超声波小波时频定位方法在GIS现场局部放电检测中的应用,检测结果表明这个方法具有较高的定位精度和准确性。     

行波接触型超声波电机定子振动有限元分析

行波接触型超声波电机是一种利用压电晶体的逆压电效应获得驱动力矩的新原理微特电机,它与由电磁作用获得转矩的电磁型电机的工作原理截然不同。该文在考虑定子环沿径向厚度变化及内外边界约束条件的基础上,建立了带有齿的行波接触型超声波电机定子模型,利用有限元法进行了定子模态和强迫振动响应分析,研究了定子直径和齿高对定子振动的影响。通过计算结果与实验的比较,证明有限元方法对于由复合材料构成、具有齿的结果超声波电机定子振动的分析是一种行之有的方法。     

GIS局部放电超高频电磁波的传播特性研究

SF6气体中的局部放电过程可激发产生超高频电磁波。为研究GIS中超高频电磁波的传播特性,采用时域有限差分法仿真计算GIS中超高频信号的传播特性。仿真计算表明,GIS中局部放电产生电磁波在传播过程中存在延迟现象,有利于局部放电点的定位。因GIS中存在不连续点,超高频信号在传播过程中产生衰减,通过绝缘子时平均衰减3dB,通过T型接头时最严重的支路信号平均衰减10dB,而传播过程中产生的谐振使其衰减变慢。     

基于声电联合及振动的变压器类设备局部放电现场综合诊断方法

根据变压器和高压电抗器等设备结构及运行情况,利用特高频法、超声波法和振动法开展现场局部放电带电检测,对基于声电联合及振动带电检测的变压器类设备局部放电现场诊断方法进行了研究。以某500 k V线路高压电抗器为例,提出现场检测实施方法和信号分析、缺陷诊断方法。所提综合诊断方法有助于判断变压器和高压电抗器局部放电并诊断其缺陷类型及严重程度,提升了设备局部放电缺陷特别是较为严重的悬浮电位放电缺陷的现场检测水平。     

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。     

高频脉冲电源的研制

针对电磁超声实验对脉冲电源的需求,研制了一种高频脉冲电源。采用UCC2895作为信号源,利用全桥电路将信号功率放大。详细介绍了信号发生电路、驱动电路和全桥逆变电路的设计方法,并给出了各主要节点的实验波形。该电源达到了各项技术要求,已成功应用于电磁超声实验。     

行波型超声电机频率自动跟踪控制技术评述

在行波型超声电机结构分析和工作状态分析的基础上,对其频率跟踪技术的原理和实质进行了探讨。同时,根据行波型超声电机驱动器的设计原理,分析了频率跟踪技术可以采用的反馈信号。在此基础上,对超声电机频率跟踪技术进行了分类和总结,提出了五种频率跟踪方法,并对其进行了分析比较。最后,对行波型超声电机频率跟踪技术的应用和发展提出了见解。     

基于有限元法的驻波型直线超声波电机振动特性分析

采用有限元法研究一种驻波型直线超声波电机的振动特性。建立了电机的三维有限元模型,在有限元模型的基础上对电机进行模态分析,得到了电机横向一阶弯曲振动的共振频率,并分析了驱动足的位置对共振频率的影响。在模态分析的基础上,给电机通以高频交流电进行谐响应分析,研究电机在外加电源作用下的横向弯曲振动的振幅以及驱动足尖的运动轨迹。制作了驻波型直线超声波电机样机,对样机进行阻抗-频率特性测试,测试结果验证了理论分析结果。     

管道电磁超声传感器阵列检测技术研究

采用电磁超声传感器阵列对管道进行缺陷检测,不仅能够提高电磁超声检测信号的信噪比、灵敏度与分辨能力,同时也能增强电磁超声检测的直观性与灵活性。本文详细阐述了基于洛伦兹力的周期永磁铁阵列式电磁超声传感器(PPM-EMAT)激励超声导波的工作原理,及利用全聚焦算法结合极性一致性算法对缺陷进行定位与成像的工作机理。建立了有限元仿真模型,验证了准T(0,1)模态导波在管道结构中的传播过程。利用研制的多通道电磁超声检测系统,对含缺陷的不锈钢管道进行了检测实验,实验结果表明,研制的系统能够检测出管道试样中的多个通孔缺陷,纵向定位误差可控制在1.5%以下,实现了基于阵列电磁超声传感器的管道缺陷成像与定位。     

基于正交试验理论的接地扁钢缺陷检测电磁超声换能器优化设计

接地网是保障电力系统运行的重要设施,需要及时地开展接地扁钢的缺陷检测。然而,目前的检测方法在准确性、效率等方面依然存在不足。电磁超声导波检测方法可以在不开挖的条件下,利用非接触的优势实现地网的检测,具有一定的优势。本文针对接地扁钢,设计简易有效的电磁超声SH导波换能器,并分析换能过程中的多物理场耦合机理,在COMSOL Multiphysics中开展有限元建模和仿真。为了优化换能器,根据正交试验理论,进行多因素多水平分析,获得5个参数对导波激励的影响规律以及最优参数组合。进一步,搭建扁钢检测系统,开展SH导波实验,结果表明：相比于正交试验表中的效果最好的前两个参数组合,最优参数组合的换能器性能在导波幅度上分别提升了14.0%和28.6%。