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。     

基于光纤传输的气体绝缘开关设备局部放电超声波检测系统

为了检测和分析气体绝缘开关(GIS)设备的绝缘状态,结合光纤传输技术、数字信号处理技术、超声波检测技术,设计了1套基于光纤传输和Lab VIEW虚拟仪器的GIS局部放电超声波检测系统。系统由超声波传感器、远端高速采集模块、本地模块和上位机软件系统组成,应用光纤传输技术实现GIS局部放电信号的高速可靠采集。在准确提取局放信号的基础上,使用图形化编程语言Lab VIEW开发了上位机软件系统,上、下位机之间的通信通过用户数据报协议(UDP)实现。系统可实时采集和存储GIS局部放电超声波信号,并可对局部放电信号的时域、频域分布等信息进行分析,定位故障位置。采用该系统在多个变电站进行了实测,结果表明该系统可以有效地检测GIS局部放电。     

绝缘局部放电在线检测的信号预处理方法

通过对绝缘局部放电在线检测技术的分析,给出了一种基于信号理论的局部放电数字信号预处理方法,其主要采用归一化信号处理方法,提取信号的时域和频域的特征信息。在具有噪声、内部放电、表面放电等干扰信号的变压器上进行检测,验证了该方法的识别特性和绝缘故障模式识别的准确率。     

基于组合核多特征融合的GIS局部放电检测与识别

GIS局部放电模式识别是其绝缘状态评估的重要部分,搭建了252k V GIS局部放电实验仿真平台,采用超高频和超声波检测法对4种典型绝缘故障进行局部放电检测,得到了相应的放电信号,并根据信号特点获取了相应的统计参数图谱,提取了相应的特征参数;采用K-折交叉验证和粒子群算法对组合核参数法进行了核函数参数优化,然后采用优化后的算法融合了超高频和超声波特征参数,分别将融合后的参数和单一的超高频及超声波参数输入到分类器中进行放电模式识别。结果表明,多特征参数融合后的识别率要高于单一特征的识别率,融合后的识别率可达92%。     

局部放电对GIS盆式绝缘子绝缘劣化程度的评估研究

为了及时发现气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Swithear,GIS）放电故障，通过分析GIS设备的典型局部放电检测方法的数据特点，依据模糊综合评价法原理，选取能够反映GIS设备运行状态的检测数据作为评估指标，建立GIS盆式绝缘子的状态评估模型，分析局部放电检测方法；根据相关技术规范对评估指标进行归一化，分析指标数据特征；选择三角形与半梯形组合隶属度函数，运用层次分析法确定评估指标的权重向量集，选择加权平均型算子进行模糊合成，最终实现对GIS盆式绝缘子的状态评估。最后通过实例验证了该评估方法的有效性和实用性。     

基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法

现有气体绝缘开关（GIS）的隔离开关接触状态评估方法依据状态特征量单一,评估结果可靠性低,易出现误判漏判等情况。基于此,提出一种基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法。搭建220 kV GIS隔离开关多状态量综合检测实验平台,实验研究了GIS隔离开关外壳温度信号、外壳振动信号及局部放电信号与隔离开关接触状态之间的关系。在此基础上,将GIS隔离开关外壳温升、外壳振动信号振幅及局部放电特高频信号放电幅值作为隔离开关状态特征量,建立基于支持向量机的隔离开关接触状态评估模型。对该状态评估模型进行测试,结果表明基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法准确率最高,可达到92.92%。     

基于栈式降噪自编码器的GIS绝缘缺陷识别研究

气体绝缘开关柜(GIS)作为电力系统中重要的设备之一,其可靠性与电网的安全稳定运行密切相关.考虑到传统方法多是依靠经验人为地进行缺陷识别,不能准确地提取局部放电信号的特征并进行分类,提出了一种基于栈式降噪自编码网络的局部放电信号特征提取方法.通过网络自适应的方法提取局部放电相位分布谱图内在的特征向量,并以此表征不同放电类型对网络进行训练及测试,实现对GIS缺陷的分类识别.结果 表明,可以有效地提取放电信号的特征,并准确地识别GIS缺陷类别.     

一种用于GIS局部放电信号在线监测的数据融合管理系统

气体绝缘组合电器(GIS)特高频局部放电信号为上升沿和脉宽均为纳秒级的陡脉冲信号,它是表征设备绝缘状态的重要特征量。为在线实时监测和信号处理,提出一种基于LabVIEW的文件数据融合管理的方法,将文件管理和数据库管理的优势相融合,构成一种适合陡脉冲信号数据存储的文件数据融合管理系统。介绍了GIS在线监测系统后,叙述了数据管理的要求、常用方法,数据融合管理系统的数据库操作、陡脉冲局部放电波形数据的保存、数据库信息查询等关键技术。实践表明,所构建的文件数据融合管理系统能有效地管理大量的陡脉冲局部放电监测数据。     

SF6气体绝缘开关设备典型绝缘缺陷的局部放电发展规律及诊断方法研究

我国110 kV及以上电压等级的输电网中大量采用SF_6气体绝缘开关设备(Gas Insulation Switchgear—GIS),特别是GIS设备在电网中的的应用越来越广泛。随着电压等级和系统容量的提高,电网中GIS设备内部绝缘故障概率趋于上升,设备缺陷检测及其状态判断是亟待解决的关键问题之一。针对此问题,本文主研究了应用特高频与超声波局部放电方法检测SF_6气体绝缘开关设备典型缺陷的相关技术,通过大量实验缺陷检测数据总结典型缺陷的发展机理及其不同发展阶段的信号特征,重点论述了GIS局部放电的检测方法,并对GIS的典型缺陷放电及其发展过程进行了试验检测与发展规律研究,给出了基于特高频和超声波检测法的检测特征谱图发展规律及诊断方法,最后引用一个GIS局部放电的典型案例进行了分析论证。     

利用累积能量函数特征参量优化提取的多源局部放电信号分离技术

变电设备内部有时会存在多个缺陷的局部放电,其放电模式识别及危险度评估的难度大大增加,为更有效地诊断设备绝缘状况,该文提出了一种基于累积能量函数特征参量优化提取的多源局放分离技术。利用时频域累积能量函数表征脉冲电流脉冲或特高频(UHF)信号的时频域变化,并采用数学形态学梯度运算提取了时频域累积能量的上升陡度参量。提出了以上升陡度参量的标准差作为分离性能评价指标,优化选取数学形态学梯度运算中的结构元素长度,提取此时的上升陡度参量,达到最优分离效果的目标。最后在实验室252k V GIS模型内建立了3种典型多缺陷模型,将所提出的多源放电分离技术应用于该混合缺陷放电UHF信号的分离,进而将该方法成功应用于一起现场1100k V GIS多源局放案例。结果表明,特征参量优化提取分离方法适用于内外置UHF传感器信号,在多源放电混合UHF信号分离中具有良好的应用效果。     

基于关联性分析的GIS设备隐患特征挖掘研究

随着GIS设备（气体绝缘开关）在电力系统中普及,GIS设备放电故障也愈加频繁发生。本文提出一种新的GIS设备隐患特征挖掘方法,对GIS局部放电、SF6相关特征采用关联性分析,进而建立设备的隐患识别模型。首先,根据GIS设备的放电信号谱图,统计出GIS设备局部放电的最大放电量、平均放电量、放电次数、放电相位。然后,对GIS设备的数据特征进行相关性分析,提取GIS设备异常特征,建立基于关联性分析的GIS设备隐患特征挖掘方法。最后,以某发电厂的GIS设备实验数据为例,通过计算验证该定位模型的有效性。结果表明,该方法能够提高隐患定位的准确性。     

基于特高频时频分析的GIS盆式绝缘子缺陷分析

为更有效在现场开展GIS局部放电检测,及时准确发现设备内部缺陷,特别是盆式绝缘子局部放电缺陷,文中研究了基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法。将多通道时延定位法和多通道小波时频分析法联合应用,通过局部放电特高频信号的时域和频谱变化特征,结合设备内部结构、装配工艺等情况,实现GIS局部放电综合精确定位。该方法在某500kV变电站220kV GIS带电检测中进行了应用,精确定位一处盆式绝缘子表面放电缺陷。表明文中研究的基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法有助于准确定位GIS内部缺陷,针对性指导设备检修工作,缩短检修时间,有效提高检修效率。     

1100 kV GIS设备内部缺陷局部放电带电检测方法试验研究及比较分析

局部放电带电检测是判断特高压变电站GIS设备内部绝缘状况的重要手段之一。为分析不同带电检测方法的检测效果,依托1 100 kV GIS真型试验平台,设计了5种内部缺陷,并对缺陷模型进行了仿真计算。在仿真分析基础上,对其内部缺陷进行了试验研究,复现了GIS设备内部的真实放电。根据试验结果,利用雷达图的评价方法,对特高频法、超声波法、高频电流法局部放电带电检测的有效性进行了比较分析。试验及比较分析结果为研究1 100 kV GIS设备内部缺陷特征积累了经验,并对指导特高压变电站GIS设备的带电检测工作,以及多种检测方法的融合应用提供了数据支撑,并具有一定的借鉴价值。     

多种检测方法下GIS中电晕放电特性研究

GIS是电网中的重要设备之一,局部放电检测是检测其绝缘状态的重要方法.脉冲电流法、特高频法和超声波法是GIS局部放电现场检测的常用方法.文中建立综合3种检测方法的多方法试验平台,对GIS中常见的高压导杆金属凸起引起的电晕放电进行了检测,讨论了不同检测方法下电晕放电特性,比较了不同检测方法的特点.     

GIS局部放电超高频信号的包络分析与缺陷识别

为实现GIS故障检测和缺陷识别,设计了超高频(UHF)包络检波电路和高速数据采集系统,并针对5种典型的GIS缺陷进行了缺陷模型的局部放电试验,获得了这5种典型缺陷的超高频包络信号数据。试验结果表明,同一缺陷模型所产生的局部放电包络信号时域特征大致相同,不同缺陷模型的包络形状不同。论文在此基础上提出了基于时域特征参数和BP神经网络的GIS缺陷模式识别方法。采用该方法后,试验数据缺陷模式识别正确率高达96%以上。     

GIS局部放电时域波形图像的模式识别方法

气体绝缘组合电器(GIS)现场局部放电检测得到的大量数据是时域波形图像数据,传统的局部放电模式识别方法无法对该图像数据直接进行缺陷分类。针对局部放电时域波形图像,首先利用图像分割、图像灰度化、图像二值化、图像增强、图像压缩等技术对其进行预处理。通过变电站现场带电检测,建立了局部放电缺陷类型的图像数据集。对预处理得到的仅含局部放电脉冲电压的图像,选择支持向量机模型,使用径向基函数作为核函数,通过SMO优化方法训练得到有向无环图(DAG)分类器,直接进行模式识别。实验中支持向量机模型对局部放电6种缺陷类型的识别率超过85%,优于反向传播神经网络模型。实验结果表明,该方法无需人工提取特征,具有更高识别率。     

基于振动特征估计的GIS设备故障检测与分析

针对气体绝缘金属全封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)故障频发问题,提出一种基于振动特征估计的GIS设备故障检测与分析方法;首先,提取GIS设备金属外壳振动信号特征并基于通用自回归模型建立系统的状态空间模型;然后,采用粒子滤波算法对GIS设备振动特征进行估计。同时,将特征估计值与实际测量值之间残差的绝对值作为设备故障检测指标,结合自适应阈值方法来检测故障;最后,依据振动特征残差的变化趋势实现机械故障与放电故障的隔离。对多组变电站现场GIS设备不同故障前、后实测振动数据的仿真分析发现,通过振动特征估计不仅可以准确检测设备故障,而且可以有效隔离设备机械故障与放电故障。     

基于频域反卷积的局部放电特高频传感器时域参数研究

时域信号特征分析是直流局部放电类型判断和严重程度分析的重要手段,而局部放电特高频检测传感器普遍采用频域有效高度作为主要性能参数,无法直观描述传感器的时域响应特性。因此提出一种通过时域参数表征特高频传感器性能的方案:在有效高度标定体系的基础上,经由Hilbert变换获取时域解析脉冲响应函数,并提取出包络峰值、包络宽度和振荡时间3种时域参数。利用Guillaume-Nahman技术克服了频域反卷积求取时域参数过程中的病态问题,避免脉冲响应淹没于高频噪声之中。使用该方案仿真研究了椭圆偶极子传感器和对数周期传感器的时域特性,结果显示后者的时域响应波形具有更高的峰峰值、更短的上升时间和更严重的拖尾效应,并通过模拟局部放电实验验证了该结论。研究结果表明,利用本方案提取出的时域参数与有效高度参数相比,能够更准确地描述UHF传感器在接收脉冲信号时的行为特征,可为局部放电UHF检测信号时域波形的有效对比和分析提供技术支撑。     

变频谐振下10 kV电缆缺陷局部放电检测研究

采用目前方法检测电缆缺陷局部放电时,因变频谐振PD信号的影响而导致其整体有效性较差。提出变频谐振下10 kV电缆缺陷局部放电检测方法。在二阶包络线的基础上提取局部放电信号脉冲,并通过阈值策略消除局部放电信号中存在的噪声,避免其对检测过程造成干扰;提高局部放电脉冲信号的时域波形、频域波形特征量,将其输入BP网络中,在变频谐振下完成10 kV电缆缺陷局部放电检测。实验结果表明,所提方法的识别率高,其检测结果的相对误差低。     

GIS悬浮电极缺陷局部放电测量与分析

笔者通过建立试验模型对气体绝缘全封闭式组合电器设备中悬浮电极缺陷局部放电特征进行深入研究,在实验室中以一段220 kV电压等级的GIS设备为试品,设计了悬浮电极缺陷放电物理模型,采用逐级加压法对悬浮电极进行局部放电试验,试验过程中同时采用脉冲电流法、特高频法和超声波法对局部放电情况进行监测,获取悬浮电极缺陷的放电特征及发展趋势。试验结果表明,随着施加电压的升高,悬浮电极缺陷的放电程度越来越剧烈,具体表现为放电次数增多、放电幅值增大和放电相位区间变宽。利用特高频传感器获取的放电数据,绘制了悬浮电极缺陷放电脉冲的时域、频域谱图及PRPD谱图,为局部放电严重程度评估提供了依据;同时对试验采用的3种检测方法观测结果进行了对比分析,结果表明,特高频法能够避免电磁干扰,具有高的灵敏度,更适合于局部放电在线检测。