基于宽频等值电路的配电变压器局部放电电气定位研究

当配电变压器中发生局部放电时,脉冲电流信号会沿着绕组传播,检测低压绕组中性点接地处脉冲电流即可实现配电变压器局部放电检测。以往的配电变压器局部放电检测及评价方法无法判断放电位置与放电类型,难以准确评估配电变压器绝缘状态。建立了配电变压器宽频等值电路模型,研究了不同位置、不同类型局部放电脉冲电流信号在配电变压器绕组中的传播规律,提出了小波-经验模态联合去噪算法过滤现场检测中的噪声信号。通过计算脉冲电流信号的能量值以及三相波形相似系数实现了配电变压器局部放电的电气定位,以对多组不同噪声水平的信号进行验证,均可实现准确定位,验证了去噪算法和定位方法的有效性。     

基于多导体传输线模型的单相变压器绕组中放电的距离函数法定位

基于多导体传输线理论建立放电脉冲信号在大型单相变压器绕组中的传输模型.结合真实变压器绕组的具体结构,在频域仿真计算了绕组不同位置注入放电脉冲电流时其首末端的电流传输函数比曲线.根据绕组电流传输函数比曲线的可分性,采用距离函数法实现了变压器绕组中局部放电的电气定位.该方法根据实测与仿真传输函数之间的距离函数大小判断放电位置,180匝连续式单绕组和400kV单相变压器的模拟定位试验验证了该方法的有效性.     

单绕组变压器模型的局部放电定位分析及测试

为了实现变压器故障的准确、快速检测,建立了变压器连续式单绕组模型,该绕组的多导体传输线模型由180根导线构成,基于每匝线圈绕组首末端的连续性条件,以绕组高压首端从其套管末屏的接地线提取电流,绕组末端从其接地线上提取电流为边界条件。以此模型理论分析了绕组不同位置与首末端的电流传输函数,基于对不同饼的分段电流传输函数比曲线具有较大差异现象的考虑,提出并采用距离函数分析法实现对变压器局部放电的定位;将理论分析结果与一组180匝的变压器连续式单绕组实物的测试结果进行了对比分析,测试结果证明了所建立的变压器绕组多导体传输线模型和距离函数法在反映放电脉冲沿变压器绕组的实际传播特性和局部放电定位的有效性。     

空间高可靠高压变压器局部放电分析与检测

基于空间用行波管电源高压变压器的绕组结构及灌封缺陷,分析了行波管电源高压变压器的局部放电机理,提出了用脉冲电流法检测高压变压器的局部放电。介绍了局部放电检测中的脉冲电流法机理,检测系统的构成以及变压器局部放电的检测方法及抗干扰措施。通过局部放电检测,成功地剔除了有灌封缺陷的高压变压器,保证了空间行波管放大器的长寿命运行,避免了行波管高压电源在低气压下放电的发生。最后介绍了一款国外专用于高压电子元器件局部放电的检测系统。     

基于宽频带脉冲电流法的变压器局部放电多端检测技术研究

为了多方面反映局部放电信号所含信息以及变压器绕组对局部放电信号传播的影响,文中在35 kV变压器构造悬浮放电和尖端放电缺陷,基于宽频带脉冲电流法测量局部放电发生时各检测点的脉冲信号,研究不同类型、不同位置的局部放电信号特征。研究表明,不同缺陷信号波形相似而统计特征不同;不同相放电时,套管末屏信号相较于铁心与中性点信号有明显变化;绕组对高频局放信号具有"选频"作用。     

局部放电信号在变压器绕组中传播特性研究

运用Saber的交流小信号分析工具，对建立的变压器绕组暂态仿真模型，从频域的角度研究了电压传输函数及其容性频带的宽度与绕组空间因数的关系。运用Saber的暂态分析和傅立叶分析工具研究了整个变压器包括高压母线连接的电气网络对局部放电脉冲电流信号的频率响应特性，比较了不同的监测点，不同的局部放电源位置对输出点的频率特性的差异，分析了高压母联网络，中性点接地方式以及低压绕组的耦合效果对局部放电信号传播的影响。     

局部放电脉冲在单绕组变压器中传播过程的仿真分析

变压器所特有的绕组结构对局部放电脉冲的传播过程有重要影响。对传播过程的深入研究有助于正确理解测得信号所包含的信息。文章建立了局部放电脉冲在单绕组变压器绕组中传播过程的仿真计算模型，并结合不同放电位置计算了脉冲传播途径的传递函数。不同位置发生放电时，可利用同一测量点所测信号根据其幅频特性的不同来确定放电位置。     

真型变压器局部放电超高频信号的传播特性

超高频检测法是变压器局部放电在线监测的主要手段之一。由于变压器内部结构复杂,局部放电产生的电磁波在真型变压器内部的传播规律尚不清楚,制约了超高频局部放电检测技术的良好应用。为此,基于一台真型110 kV三相三绕组油浸式变压器,搭建了局部放电超高频信号传播特性检测平台,研究了变压器中局部放电电磁波的传播特性,得出了对应变压器多个检测点处超高频信号的幅值、累积能量、频率和传播时间的变化特性及规律。结果表明:变压器中超高频信号的幅值随着传播距离的增加而非线性地减小,衰减速率减慢;信号的累积能量与幅值的衰减规律相似,但衰减范围更大;电磁波在传播过程中,频率越高,衰减越严重,绕射能力越弱,导致天线检测到信号的主要能量集中在300～600 MHz频带内;检测位置被绕组和铁芯阻挡时,电磁波以绕射方式到达天线,信号波头衰减严重,造成首波到达时刻读取滞后,会降低超高频检测定位的准确性。论文研究可为变压器局部放电超高频检测天线频带、安装位置的选择以及检测灵敏度的提高提供参考和理论依据。     

特高压变压器中局部放电脉冲电流传播特性的仿真研究

特高压变压器是特高压输电系统的核心部分,局部放电的有效检测是保证其安全可靠运行的重要手段。而局部放电信号在绕组中传播会出现衰减畸变,给准确判断变压器故障带来困难。为了研究局部放电在特高压变压器中的传播特性,基于多导体传输线理论,结合特高压变压器单相五柱式结构特点,建立三维有限元简化单柱模型,计算了绕组的电阻、电容和电感分布参数。通过求解传输线方程得到特高压变压器中部出线处发生局部放电时绕组各匝响应,分析了局部放电信号在绕组中的传播规律。局部放电信号在绕组中以一定速度传播,绕组电压出现持续时间较长的低频率振荡,而电流幅值沿着绕组传播有明显衰减,主要通过绕组与铁心或者箱体之间的电容流入大地。     

基于COMSOL的变压器中超声波传播特性

通过建立变压器仿真模型,分别研究了在局部放电源固定的情况下,声压在空间中的传播规律及其幅值变化情况、放电源位置对信号传播特性的影响及声波在铁心、绕组和变压器油中传播时的衰减规律。仿真结果表明,局部放电声爆炸发生后的1ms内,变压器内部声压的空间分布迅速发生变化,但是1ms之后无明显变化;变压器铁心和绕组中声压的变化幅度比油中更大,局部放电声爆炸以球面波形式的波阵面向周围介质传播;观察点离局部放电源位置越近,接受到的信号幅值越大;声波在铁心、绕组和变压器油中传播时,声压幅值在三个方向上因传播路径的差异随传播距离的增加经历不同的衰减。通过试验验证了仿真结果的正确性。该分析可以为变压器中超声波局部放电检测提供依据。     

超声波与脉冲电流联合的变压器局部放电诊断分析

联合超声波法和脉冲电流法对某台110 kV变压器局部放电缺陷进行诊断分析。通过检测,初步判断该变压器B相绕组端部存在裸金属接触不良放电缺陷。经吊罩检查,进一步印证了这两种方法联合诊断的准确性。超声波法和脉冲电流法的联合应用,实现了对变压器局部放电位置、放电类型及放电量的准确判断。     

变压器绕组内部局放超声定位仿真及试验研究

应用有限元方法对变压器绕组内超声信号进行仿真,验证了在变压器绕组内布置多个超声传感器进行检测和定位的方案。设计了一种新型结构的EFPI光纤传感器,可适用于变压器绕组内部的局放检测和定位。最后在35 kV变压器单相绕组中进行了传感器布置和局放定位试验。结果表明:该方法对变压器绕组中局放的定位精度在5 cm以内,实现了变压器绕组内部局部放电的精确定位,为变压器绕组内部局放信号的检测和定位提供了一种新的方法。     

变压器局部放电UHF信号传播特性的仿真分析

特高频(UHF)技术通过检测局部放电辐射电磁波信号来实现对设备局部放电的检测,抗干扰能力强,检测灵敏度高,是一种基于空间电磁场耦合的局部放电测试技术,能够实现真正意义上的局部放电在线检测,因此在变压器局部放电检测领域取得了日益广泛的关注及研究。由于变压器内部结构复杂,各种金属结构件都会对辐射电磁波的传播产生影响,因此变压器局部放电UHF检测技术有必要研究变压器内部电磁波的传播规律。为此在对变压器内部结构进行合理简化的基础上完成了变压器典型结构的计算机建模,以高斯电流元模拟局部放电源,合理设置各类仿真参数,利用时域有限差分法(FDTD)对特高频电磁波在变压器内部的传播特性进行了仿真分析。仿真结果给出辐射电磁波信号在铁心绕组之间的传播特点,铁心对电磁波传播造成的衰减和畸变作用,并通过时域及频域波形的对比给出不同脉宽、不同幅值电磁波信号在铁心绕组结构中传播的特点。     

变压器内置式超高频传感器安装位置选择仿真研究

在变压器局部放电超高频（UHF）检测中,局部放电检测灵敏度和有效性受到传感器安装位置的影响。为了确定传感器安装位置的影响程度和给出合理的安装建议,采用有限差分方法（FDTD）,以一台220 kV变压器为例,对不同位置局部放电源激发的电磁波在变压器内部结构中的传播特性进行仿真研究,并对内置式传感器的合理安装位置进行分析和讨论。结果表明：由变压器内部局部放电产生的电磁波具有较为复杂的传播特性;安装于变压器箱体正面及背面的传感器能够更好的检测发生在调压、低压、中压及高压绕组之间以及相间的局部放电。通过仿真研究,证明了变压器仿真模型能够有效指导实际变压器UHF传感器安装位置的选择。     

绕组间局部电场集中导致的围屏沿面闪络特性

变压器绕组变形导致绝缘故障引发围屏沿面闪络特性,为此提出模拟绕组间局部电场集中故障的试验模型,基于该模型研究变压器绕组变形导致的围屏沿面闪络发展过程中相关参量的变化特征。采用阶梯升压法模拟围屏沿面闪络从起始到贯穿性闪络的过程,利用相机和示波器采集全过程的放电图像及电信号。研究结果表明,根据脉冲电压幅值中值、脉冲电流幅值中值、脉冲电流频次、绝缘纸表面碳化痕迹面积以及电弧长度等参数,可以将放电的发展过程划分为高压侧针尖处微弱放电、针尖处出现碳化痕迹、高低压侧间隙强烈电弧放电、间隙贯穿性闪络四个阶段,各阶段的参数具有明显的变化特征,为变压器健康状态诊断和爆燃故障预警提供参考。     

基于GCC-MSSA的变压器局放超声内部定位方法

变压器绕组因绝缘故障引发的局部放电危害着电力系统的安全运行，而目前针对局部放电的超声波外置检测方法受噪声干扰、传播介质等因素影响较大，故本文在变压器绕组中内置8个传感器内部检测局放产生的超声波信号。由于检测到的信号直接测量法不能反应实际的时延信息，以及传统智能算法定位精度低稳定性差，本文提出了一种广义互相关法(GCC)和混合策略麻雀算法(MSSA)相结合的超声定位方法。在COMSOL中搭建变压器绕组模型并仿真局放现象，通过GCC算法提取出精确的时延信息。根据时差信息建立超声定位的最优化约束方程，用MSSA算法求解得到局放源的位置信息。仿真结果显示，MSSA算法相较于其他传统智能算法定位误差更小。最后使用一种新型EFPI超声传感器进行变压器绕组局放实验，结果显示本文提出的方法定位平均误差为4 cm,比仿真的局放点大2.9 cm,具有工程应用实际价值。     

局部放电信号在电力变压器绕组传播过程中的畸变

由于变压器是绕组类设备，变压器内部的局部放电信号将经绕组向两端传播至监测装置，从而导致作为故障诊断基础信息的放电脉冲信号发生一定程度的畸变，该文根据对脉冲信号在绕组中传播过程的实际测量结果，获得了绕组的基本冲击响应特性，利用典型模型放电的纳秒级快速变化波形测量结果，研究了不同情况（不同放电类型、不同放电部位以及不同的测量点）下放电脉冲信号在绕组中的传播规律，并提出了一种从实际测量波形中有效分析原始放电波形的方法，为实际的局部放电脉冲波形监测提供了试验依据。     

大型变压器局部放电多目标定位实验

为了解决大型变压器内部局部放电源难以准确定位的问题,进行了以变压器内部同时存在多个放电源的定位为对象,通过传感器阵列接收放电源辐射的超声波信号,应用阵列信号处理技术中的空间谱估计理论,分析阵列传感器所接收信号的特征信息,实现局部放电的多目标定位的研究。研制了4阵元均匀等间隔线阵,建立了局部放电定位实验系统,针对单放电源和二个放电源的不同情况,对放电源空间位置进行了定位模拟实验。实验结果表明,该法具有良好的定位准确度,能有效地估计出变压器内多个放电点的空间位置,可实现电力变压器内部多局部放电源的定位,为变压器内多局放源的定位建立了实验研究基础。     

基于MATLAB的变压器隐患放电波过程仿真研究

针对变压器隐患放电问题,着重研究了变压器隐患行波电流在变压器绕组上的传播过程。首先进行了变压器隐患试验,获得了多种变压器隐患放电波形;其次建立了变压器波过程仿真模型,模拟变压器隐患放电在绕组上的传播过程,观察放电行波的传播衰减情况。仿真结果表明,对于变压器绕组上的放电波形,可在变压器高压侧出线处及中性点接地线至少一个位置上测得放电行波电流,从而验证了变压器绕组隐患在线监测的可行性。     

变压器局部放电电气定位的分析

在对变压器局部放电的检测中，把从放电点到外部测量端的路径作为一个系统，放电发生的位置不同会使系统的传递函数存在差异，本文采用建立仿真模型并结合试验的方法，研究了不同的局部放电脉冲传播路径的传递函数，在分析传递函数频谱特性的基础上，提出了根据响应信号高频分量和能量的局部放电电气定位方法。