基于超声和LabVIEW局部放电在线监测系统的研制

局部放电是使高压电力设备绝缘损坏的一个重要因素,为确保其安全、可靠运行,对高压电力设备进行在线监测至关重要.该文主要研究开发一种基于超声法和虚拟仪器的局部放电实时在线监测系统,基于4个声发射器检测局部放电源超声波信号,通过时域和频域分析,研究局部放电的超声信号特性,为故障诊断提供数据共享;采用虚拟仪器技术,实现本系统人机界面化,再结合后台数据库,达到多功能、多通道的实时监测.该系统的应用有利于发现绝缘故障的早期征兆,是诊断绝缘故障的一种有效方法.     

基于Sagnac干涉仪的多点局部放电检测系统

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪用于多点局部放电超声检测的光纤传感系统。该超声检测系统由光源、单模光纤延迟线、光纤耦合器、相位调制器、偏振控制器和对比度为1的光纤Sagnac干涉仪组成。首先介绍了传感系统的超声检测的原理,然后搭建了模拟局部放电超声实验平台,利用Nd∶YAG激光器照射钢板激发出的表面波和高频声源,针对局部放电超声在钢板和变压绝缘油中的传播情况进行了实验。实验结果证明了使用该系统用于局部放电超声检测的有效性,在100kHz～200kHz频率范围内,信噪比可达40dB以上,同时实验验证了该Sagnac传感器对局部放电超声的多点检测能力。该光纤超声检测系统结构简单,频率响应高,成本低廉在局部放电等领域有着巨大潜力。     

基于激光光声光谱超高灵敏度检测SF_6分解组分H_2S

H_2S是SF_6气体绝缘设备中放电故障诊断的特征组分之一;针对H_2S在红外波段吸收系数小,传统光学检测方法对H_2S检测灵敏度较低的问题,结合大功率光纤激光放大技术、共振式激光光声光谱技术、波长调制光谱技术和二次谐波检测技术,提出了一种基于光纤放大激光光声光谱的SF_6分解组分H_2S气体的超高灵敏度检测方法;采用近红外可调谐窄线宽分布反馈激光二极管级联高饱和输出功率掺饵光纤放大器作为光声激发光源,搭建具有超高灵敏度的激光光声光谱微量H_2S气体检测系统。结果表明:当测量时间为100s时,该系统对SF_6背景中H_2S气体的检测极限达到1.5×10~(-8)。     

光纤法布里珀罗声发射传感系统

实现了一种由多个光纤法布里珀罗传感器构成的声发射传感系统,可用于变压器局部放电的检测与定位.该系统利用光纤法布里珀罗声发射传感器实现信号采集,利用门限检测的方法实现信号检测,并通过计算信号达到不同传感头的时延差实现放电源的空间定位,具有传感头尺寸小、系统结构简单、抗电磁干扰性能强等优势.     

变压器局部放电检测系统

局部放电的原因是因为在外施电压作用下,静电荷会在电场中绝缘较弱的位置发生静电游离。这种脉冲型放电可引起绝缘劣化,进而导致变压器发生故障。文中提出了一种基于FPGA＋DSP的GIS局部放电在线检测系统。该系统由FPGA控制数据的采集和存储,然后利用DSP进行嵌入式TCP／IP设计,从而使采集到的信号通过以太网传输到远程PC进行显示,经现场运行测试,该系统实现了设计目标。     

材料

本会议录收集了会上发表的314篇论文,内容涉及高压绝缘的电压测量和频率域光谱测量,纳秒级放电信号分析,高压旋转机械绝缘系统评价,基于 Kerr电光效应 CCD3000电-光测量系统,热带气候 RTV 环氧树脂绝缘材料特性,高压电缆铠装故障定位方法,RCD 接线头间绝缘材料碳化特性,低气压下局部放电传播特性,基于 TCP/IP 和 Pub/Sub 新工艺的变压器在线故障监测。     

基于光纤F-P传感器的激光超声测量虚拟仪器设计

传统超声检测仪器开发周期长,成本高,扩展性能差,已无法适应现代激光超声检测技术的发展.本文设计了非本征光纤F-P传感器,建立了基于光纤传感技术的激光超声测量实验装置,研制了测量材料物理参数的可视化虚拟仪器软件,采用峰值间距法实验测试了铜试样的声速和厚度.结果表明,光纤F-P传感器能有效用F超声信号的探测.开发的激光超声...     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

荧光寿命的锁相检测技术研究

针对光纤荧光温度传感器中影响系统精用参考信号、用正弦信号来调制激励光源的锁相技术(PLD-AMSR)对荧光光纤温度传感器的荧光寿命进行检测,推导出测量荧光寿命的数学模型.该方法对激励光泄露有抑制作用,使测量精度有了显著提高.实验表明,该方法是有效的,达到了系统要求.     

微弱光纤声发射信号检测电路建模与仿真

采用双波长稳定技术可克服光纤声发射传感器正交工作点偏移产生的信号衰减与失真,但会造成输出光微弱而难以检测。针对该问题,给出一种光纤声发射信号检测电路设计方案,建立了光电管、前置运放、电流转换的子模型及系统模型,分析了系统噪声特性与稳定性,并采用通用电路模拟软件PSPICE进行仿真验证,仿真实验结果表明,采用该设计方案能有效展宽频带和提高信噪比,可用于频带宽度为318 kHz与幅值低达1 nA的光电流检测。     

GIS中典型绝缘缺陷模拟及局部放电信号特征分析

气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear,GIS）以其占地面积小、不受天气影响、可靠性高等的优良性能在电力系统中的得到了广泛应用,然而,GIS内部会出现由于绝缘缺陷引起的局部放电（partial discharge,PD）,PD长时间发展会导致GIS绝缘损害,对PD进行检测显得尤为重要。文章模拟了高压导体尖刺、盆式绝缘子表面金属颗粒和外壳尖刺3种典型的绝缘缺陷,采用脉冲电流法和超声波检测法对其产生的局部放电信号进行了检测,得到了相应的信号特性,对现场应用起到了一定的指导意义。     

发电机局部放电超声波检测系统的研究

为了预防发电机绝缘故障放电,减少因发电机局部放电造成的损失,研制了一套基于超声波传感器的发电机定子绕组局部放电在线监测系统.该系统由超声波传感器、数据采集终端和虚拟仪器等部分组成.将检测到的超声信号进行分析、处理,利用串行总线(USB)通信技术,把数据传送到电脑上,在主机界面上显示波形.实验结果表明,该系统具有较好的灵敏度,操作简单,成本低等优点.     

基于分布反馈激光器的局部放电监测系统研究

电力设备的局部放电监测是发现设备的绝缘缺陷、维护电网安全运行的重要手段。文章基于分布反馈(DFB)激光器线宽窄、噪声低、相干长度长等优点，设计了一种用于局部放电监测的振动传感系统。系统采用粘接在悬臂梁上的DFB激光器作为传感头，利用光纤迈克尔逊干涉仪将DFB激光器波长变化转换为干涉仪的输出光强变化，采用相位生成载波(PGC)算法进行局部放电信号解调。设计并仿真分析了悬臂梁的振动响应特性，得到其一阶谐振频率为876 Hz。研究了迈克尔逊干涉仪臂长差与系统灵敏度的关系。实验选取脉冲点火器作为局部放电源进行放电检测，验证了系统用于局部放电检测的可行性。结果表明，该系统能够检测到800～900 Hz放电信号，灵敏度可达-74.67 dB re rad/Pa。     

Combined optical fiber interferometric sensors for the detection of acoustic emission

A type of combined optical fiber interferometric acoustic emission sensor is proposed. The sensor can be independent on the laser source and make light interference by matching the lengths of two arms, so it can be used to monitor the health of large structure. Theoretical analyses indicate that the system can be equivalent to the Michelson interferometer with two optical fiber loop reflectors, and its sensitivity has been remarkably increased because of the decrease of the losses of light energy. PZT is powered by DC regulator to control the operating point of the system, so the system can accurately detect feeble vibration which is generated by ultrasonic waves propagating on the surface of solid. The amplitude and the fre- quency of feeble vibration signal are obtained by detecting the output light intensity of interferometer and using Fourier transform technique. The results indicate that the system can be used to detect the acoustic emission signals by the fre-quency characteristics.     

局部放电超声波在电机定子中传播的仿真分析

采用超声传感器进行发电机定子局部放电点的定位研究中,存在着超声信号检测不明显或无法检测的问题.该文对发电机中有利于传感器接收超声信号的位置分布规律进行研究,通过ANSYS Multiphysics进行发电机定子模型声场仿真,获得超声信号在发电机定子外壁的声压分布图,从而提出了适用于发电机局部放电点定位的传感器放置方法,为电机定子绕组局部放电定位的后续研究奠定基础.通过将仿真结果与实验检测结果进行对比发现,仿真得到的声压分布与实验检测结果相近,从而证明了该文所得结论的有效性.     

电气设备绝缘系统局部放电检测技术研究

国内SF6气体绝缘类的电气设备常发生局部放电故障,影响电力系统的安全稳定运行。针对这种情况,文中提出了基于电气设备局部放电的超声波检测技术,对电气设备进行局部放电故障检测与诊断,同时对电力变压器的在线监测进行诊断,最终给出电力变压器的检测图谱。通过使用超声波对SF6气体绝缘类电气设备进行实例验证,结果表明采用超声波技术可以准确地检测出电气设备的电晕放电、悬浮放电等故障。     

基于超声红外热像的电缆终端局部放电缺陷检测方法

电缆终端局部放电缺陷特征短暂,缺陷范围与外部环境纠缠,很难准确定位,需要结合温度特征和模式识别特征共同检测,本文利用超声红外热成像的优势,提出基于超声红外热像的电缆终端局部放电缺陷检测方法,方法利用图像梯度化、灰度化处理采集到的电缆终端局部放电缺陷特征超声红外热成像图,并通过智能模式识别处理方法抑制采集图像的复杂背景,删除包含在电缆终端局部放电缺陷特征红外图像中的大面积地物及地面;根据K-means聚类算法,圈定疑似局部放电缺陷特征范围,构建局部放电缺陷范围模板,经匹配参考范围后,得出疑似局部放电缺陷范围的温度特性信息,诊断电缆终端是否存在局部放电缺陷。实验结果表明,该方法可有效获取电缆终端局部放电缺陷部位,检测不同类型的电缆终端局部放电缺陷的平均精准率高达98%,平均漏检率为1%。     

高精度梁式光纤多普勒压力测量技术的研究

为实现在恶劣环境下对微小压力变化量的测量,提出了一种基于外差多普勒原理的高精度梁式光纤压力测量系统。通过分析光纤压力测量系统中压力变化量、悬臂梁的形变量、多普勒频移、输出电压四者的关系,建立数学模型。采用差动多普勒测量原理,快速、准确地测量出悬臂梁的形变量,实现对纳米级微小位移的测量。将反射镜位置由悬臂梁中段移至其自由端位置,提高了测量的灵敏度。用光纤准直器代替传统传导光纤,光束的平行度更高,发散角度更小,提高了测量的精度。选用取样积分对有效信号进行提取,结合软件,实现从强噪声信号中提取微弱信号,改善了系统信噪比。实验结果表明,本文提出的光纤压力测量系统的不确定度可达到0.05%,可以实现对缓慢变化的微小压力值的测量,适用于石油、化工等领域。