基于平面相交法的敞开式变电站多源局部放电定位方法

目前基于特高频(UHF)天线阵列的敞开式变电站局部放电(以下简称局放)检测与定位方法获得应用,但定位距离误差偏大,且未提供有效的多放电源时的定位方法。为此提出了基于平面相交法的敞开式变电站多源局放定位方法:采用插值互相关法计算天线信号之间的时差,对互相关函数进行插值以提高采集系统采样率较低时的时差精度;引入平面相交法求解时差方程,并统计获得多次局放信号定位结果中概率密度最高的位置,将其作为最终的定位结果。当存在多个放电源时,使用K均值算法对天线阵列的时差向量进行聚类,实现多源UHF信号的分离。之后,建立了变电站局放检测与定位实验系统,对前述算法的定位精度进行了测试。结果表明,对尺寸为4 m×2 m的菱形天线阵,当局放源与距离4 m的天线对的法线夹角45°且距天线阵列中心距离10 m时,定位误差均1 m,多数情况下20 cm;在存在多个放电源时,该方法的定位精度与单个放电源时接近。     

基于电磁波阵列信号处理和波达方向分析的变电站局部放电定位

局部放电(partial discharge,PD)检测是绝缘检测与诊断最有效的方法之一。基于L型天线阵列信号处理,及旋转不变技术(estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT)求取信号波达方向(direction of arrival,DOA)的思想,提出了一种变电站局部放电定位方法,可以实现局部放电源的平面定位。该算法不需要计算信号的时延序列,故可以降低对采集系统采样率的要求,且其通过求解2个波达方向上的直线交点,即求解二元一次方程组,得到局部放电源的平面坐标,避免了求解非线性方程组。给出了算法的理论基础和实现步骤,并分别对电磁波仿真软件得到局部放电信号,及变电站现场实测的局部放电辐射电磁波信号进行分析处理。结果表明,利用该算法得到局部放电源位置的平面定位误差<30cm,满足变电站全站局部放电源的定位精度要求,验证了算法的准确性和可行性。     

基于电磁波信号传播衰减模型的变电站局部放电定位方法

分析了局部放电辐射电磁波的空间传播衰减特性,及电磁波接收天线的灵敏度系数,并以此为理论基础,提出了一种新的基于天线阵列和电磁波衰减模型的局部放电定位方法,实现变电站全站的局部放电源定位。该方法在变电站空间建立三维坐标系,推导出天线接收到电磁波信号的峰值与局放源及天线位置之间的关系,从而构建关于局部放电位置的计算模型。该方法只需要检测信号峰值,而不需要计算信号的时延序列,可以大大简化数据采集和处理系统要求。论文分别对电磁波仿真软件得到局部放电信号,及实验室模拟局部放电测试得到的电磁波信号进行分析处理,利用该方法计算局部放电源位置,验证了方法的准确性和可行性。     

基于可移动特高频天线阵列的变电站站域放电源检测与定位研究

基于特高频天线阵列的局部放电检测方法已被应用于敞开式变电站(air-insulated substations,AIS)站域的局部放电巡检,但目前装置存在定位精度低等缺点。该文针对变电站局部放电去噪方法、传感器阵列优化布置、定位算法及检测系统开发等方面开展了深入研究。针对电晕噪声、手机通讯信号及非脉冲噪声,提出了合理选取检测频带、硬件陷波器及能量陡度阈值等去噪方法;通过克拉美罗下界分析及定位均方根误差仿真对天线阵列布置进行了优化,选取为4×1m的菱形天线阵;采用基于最大似然估计的概率定位法求解时差定位方程组,综合多次局部放电信号定位结果,可降低时差估计误差的影响,提高了定位准确度。开发了变电站局部放电检测与定位系统,包括超宽带全向双锥天线、信号调理电路及信号高速采集分析单元,用于110kV AIS站域局部放电检测,测试结果验证了系统的有效性及定位准确性。     

基于特高频传感阵列的局部放电定位误差分析及优化布置

局部放电的测量和诊断已成为评估高压电力设备运行状态的重要方法之一。但目前的局部放电监测主要以单个设备监测为主,测试仪器程序多,成本高,维护工程大。文中介绍了利用4个以上传感器组成传感阵列接收特高频电磁波对变电站设备局部放电源定位的方法,分析讨论了基于时差法的定位算法,分析其主要误差来源,理论推导了定位结果误差与传感器阵列布置及信号到达时延序列误差的关系,最后给出了特高频传感器阵列布置的优化方法。     

自动定向式变电站局部放电监测定位方法研究

局部放电监测对发现绝缘缺陷与减少设备绝缘击穿故障均有重要意义,但是目前基于固定天线阵列装置的局部放电信号监测定位方法还不能实现空间上多维度、大范围的高准确度监测。为此设计了一种包含机械结构与天线阵列的自动定向装置,并提出适用的局部放电监测定位方法。所述局部放电监测定位系统首先根据信号特征通过N-Q-Φ等图谱判别局部放电信号,再从空间几何关系角度确定输送给机械结构的控制信号,从而控制定向装置不断调整天线阵列指向,并在闭环调节下使信号时间差最终控制在预设阈值以内。此时阵列中央的激光头所指即为局部放电源位置,完成了局部放电源的监测定位。之后建立局部放电监测定位实验系统,并对上述方法进行测试。结果表明,实验系统能有效发现局部放电信号,并能准确快速地定位局部放电源位置,这对实现局部放电大范围监测与定位有重要意义。     

基于正则化的变电站局部放电定位方法

基于特高频传感器阵列的变电站局部放电检测与定位方法得到应用,但获取多传感器到达时间差不可避免地存在误差,导致非线性定位方程组的解误差较大。提出基于正则化的变电站局部放电定位方法,为避免直接求解非线性定位方程组导致定位误差大、计算复杂等问题,通过消除二阶项,将非线性定位方程组转换为线性定位方程组。针对由传感器安装位置可能引起线性定位方程组存在病态问题,通过中心化法和平衡法对方程组处理,降低了方程组病态程度,用L曲线法计算正则化参数,最后使用Tikhonov正则化方法求解线性定位方程组,确定局部放电源坐标。仿真与模拟实验表明,到达时间差误差为3%～5%时,定位误差为1.58m;到达时间差误差为7%～10%时,定位误差为3.07m。在一定时间差误差下,正则化方法能够提高局部放电定位精度,实现变电站局部放电的精确定位。     

基于高阶累积量的局部放电超高频信号时延估计算法

时延估计是基于时间差的变电站局部放电空间定位算法的基础,也是决定定位准确度的关键。为此,以Tugnait的高阶统计量理论为基础,提出了基于4阶累积量的局部放电超高频(UHF)信号时延估计算法,并给出了具体的时延计算方法。该算法以高阶累积量代替信号本身来进行相关分析,估算得出信号时延,具有对相关特性未知的Gaussian噪声不敏感的优点。仿真实验利用双指数振荡衰减函数,并加入Gaussian噪声和定频干扰,模拟变电站现场局部放电超高频信号,利用该时延估计算法可以准确得到信号时延。最终利用该算法计算变电站实测多路超高频信号的时延,并将该时延序列应用于基于天线阵列的变电站局部放电定位,估算出局部放电源的空间位置,且定位误差<0.3m,验证了该算法的有效性和实用性。     

基于截断奇异值分解与K-Medians的局部放电源定位方法

针对复杂环境中特高频信号达时差误差较大,引起非线性方程求解不准确的问题,提出一种基于截断奇异值分解（TSVD）与K-Medians的局部放电（PD）源定位方法。首先,通过超高频天线获取PD信号,利用能量积累提取时差信息。其次,针对线性方程求解困难且不准确的难题,提出随机组合线性变换方法。将非线性定位方程组进行线性转化,同时利用预处理技术消除坐标系选取对定位方程的影响。然后,采用TSVD正则化算法求解线性方程,引入K-Medians聚类算法对TSVD正则化算法进行优化改进,进而实现了变电站场景下PD源的坐标定位。最后,通过理论验证与现场实验两种途径对所提出的方法进行分析。实验结果验证了所提定位方法的可行性与准确性。     

基于特高频天线阵列的局部放电信号定位方法及影响因素分析

基于移动式特高频(UHF)天线阵列的敞开式变电站局部放电巡检与定位系统获得应用,但天线间距一般较小,使放电源距离定位准确度较低。文中提出了基于时差法的放电源波达方向估计方法,利用两对相交天线UHF信号入射角与方位角、俯仰角的几何关系,推导得到方位角与俯仰角的计算公式;为了分析时差误差对方位角及俯仰角估计误差的影响,建立了基于蒙特卡罗法的波达方向估计误差仿真模型,进而对放电源位置、阵列尺寸及天线阵列布置对方位角与俯仰角估计准确度的影响进行分析;实验测试了方位角与俯仰角的估计准确度,最后将其应用于现场220 kV变电站的局放检测。分析结果表明,随放电源俯仰角增大,方位角估计准确度降低,俯仰角估计准确度升高;阵列尺寸大于1 m×1 m时,可以获得较高的估计准确度;矩形阵列是波达方向估计的最优阵列型式。实验结果表明,对于尺寸为4 m×2 m的矩形与菱形天线阵,方位角估计误差均4°,对于尺寸为0.7 m×0.7 m方阵,俯仰角大于20°时其估计误差10°。     

我国大型电机和水轮机产品技术的发展

建国以来,我国大电机和水轮机行业产品技术发展很快。尤其是近10年来,通过技术引进和与国外合作生产,主要产品的技术经济指标达到了世界先进水平。本文简要地叙述了这一时期本行业取得的巨大成就,包括产品水平、生产能力、试验研究手段及科学研究成果。     

汽轮发电机转子绕组不稳定接地的寻找与消除方法

本文论述了怎样判定汽轮发电机励磁回路接地的区段以及将不稳定接地变成稳定接地和取护环前计算确定接地点具体位置的方法,并均以实例验证。     

绝缘带包扎时张力控制的研究

介绍了大型水轮发电机条式线圈绝缘带包扎过程中,张力控制的要点和方法,并对各种控制方法进行了简要的分析和比较。若把这些方法应用于包带机上,对于提高条式线圈的质量将起到重要作用。     

汽轮发电机组轴系扭转振动的计算

本文以大型汽轮发电机组轴系为基础,利用传递矩阵解析地求解其扭转振动的固有频率和主振型,并根据主振型的正交条件进行坐标变换同时解耦。最后在主坐标下求解轴系在任意扭矩作用下的动力响应。算例和工程实际问题的计算结果与解析解完全一致。     

汽轮发电机定子绕组端部短路事故的分析与防止

文章总结了产生定子端部线棒事故的原因和防止措施。分析指出仅从改进设计与制造质量是不足以防止事故的,氢气湿度与温度、冷却水温度、防止油泄漏等都应加以控制。制造与运行的综合措施是防止事故的方法。     

应用混合离散变量方法实现大型水轮发电机优化设计

本文分析讨论了大型水轮发电机优化设计特点,并对适合于大型水轮发电机优化设计的混合离散变量方法进行了研究,提出了对离散变量的搜索策略。实例计算结果表明,这种方法具有一定的优越性。     

水轮机微机调速器PID调节器的实现及其稳定性分析

本文在介绍水轮机微机调速器PID调节器的几种实现方法的基础上,建立其离散模型,并通过稳定性分析得出调节器的较佳模式。     

用有限元法计算水轮发电机定子铁芯的磁振动

分析了次谐波引起的定子的磁振动,用有限元法计算了定予铁芯的固有频率,并讨论了边界条件对自振特性的影响。     

基于FPGA的高速计数器设计

为了提高工业控制器中高速计数器的计数频率和扩展计数模式,介绍一种利用FPGA,通过VHDL语言设计的高速计数器,有15种工作模式,计数频率可达100kHz以上。同时介绍了高速计数器的设计原理,提供了高速计数器与微处理器的接口实例。     

水轮机效率微机测试装置在龚咀发电厂1号水轮机上的应用

水轮机效率微机测试装置应用于压力—时间法做率定和验收试验,应用于蜗壳压差法做经常性流量和效率测量,效率试验满足IEC规定要求。装置精度0.3%,信息变送、采集、处理流量单项计算误差在±0.5%以内,同工况5次测流T分布95%置信度相对误差±0.34%。