基于超声波原理的GIS局部放电现场检测及缺陷定位方法

对基于超声波原理的气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)局部放电现场检测及缺陷定位方法进行了研究。通过采集大量数据,归纳了各类GIS局部放电的超声波信号特征,并且分析了局部放电信号和机械振动信号在频谱上的差异,有助于对检测信号进行识别。为准确判定GIS局部放电并分析其原因,进一步研究了声电联合定位方法和超声波时延定位方法在GIS现场检测中的应用,结果显示有助于排除现场干扰,具有良好的准确性和定位精度。     

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。     

GIS局部放电超声波定位方法研究与应用

电力设备超声波局部放电检测可分为接触式检测和非接触式检测,GIS设备的超声波局放检测采用是非接触式传感器。文章介绍了超声波在GIS设备中的传播特性以及超声波局部放电检测方法的基本原理,并介绍了几种超声波局部放电定位方法,包括检测区域幅值梯度变化法、改变频率带宽法和信号时延法。结合典型实测案例,分析验证了超声波定位方法在现场检测中的有效性。     

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。     

GIS特高频和超声波局放检测技术现场综合应用

特高频/超声波局部放电测量技术已成为运行GIS设备局部放电监测的重要手段。本文介绍了特高频和超声波局部放电测量的原理,采用2种局部放电检测手段对有异常局放信号的GIS设备进行了检测和分析定位,并结合局部放电检测结果,对GIS设备进行了现场解体。     

GIS中典型缺陷局部放电的超声波检测

为了研究超声波法在GIS中局部放电检测中的应用,在实验室以一段220 kV电压等级的GIS母线腔体为试验对象,设计和模拟了GIS中典型的局部放电模型,使用超声波方法对其放电信号进行检测。实验结果表明,不同缺陷类型的超声信号在波形、幅值和PRPD图上会呈现出不同的特点,通过对GIS腔体不同位置的检测,可以精确的定位出缺陷位置。研究表明,超声的方法在检测GIS局部放电信号时有较好的灵敏度和精确的定位,检测结果为今后对GIS局部放电模式识别提供了试验依据。     

运行中GIS局部放电检测技术的实用化研究

为了提高运行中GIS局部放电检测技术的应用水平,积累现场测试和数据分析的经验,结合深圳片区运行中GIS缺陷局部放电检测的3个典型案例,对现场运维策略、放电检测方法的有效性以及图谱特征进行分析。结果表明:超高频法对悬浮电位、SF_6气隙和金属尖刺类缺陷放电均有较高的检测灵敏度,超声波法难以发现较为微弱的金属尖刺类放电;GIS中悬浮放电信号的相位分布较集中,气隙放电信号的相位分布较广,金属尖刺类放电的信号幅值较不稳定。最后提出了运行中GIS局部放电检测的策略。     

采用声电联合法的GIS局部放电定位试验研究

根据现有GIS局部放电在线检测定位技术中UHF法和超声波法的优缺点,提出了采用声电联合法的局部放电定位方法。通过在GIS装置中置入金属对地悬浮电位及自由金属颗粒模型的人工模拟缺陷方式进行了试验研究,并在变电站用声电联合定位法进行了实测。试验研究和现场应用情况表明,该方法同时检测局部放电的超高频和超声信号并对两类信号进行比较分析,能更加有效地排除现场干扰,实现运行中GIS局部放电信号的检测并对绝缘缺陷进行准确定位,特别是对于绝缘子附近的缺陷,通过确定绝缘缺陷所在的气室及其具体位置,提高了设备检修维护的效率。     

GIS悬浮局部放电的超声波现场检测典型应用

本文通过分析悬浮局部放电的放电机理,结合已有的实验室超声波测量结果,将其分为均匀电场型和不均匀电场型悬浮放电,并给出了两者的超声信号特点。针对一次典型的悬浮局部放电现场检测,验证了分类方法的可行性,分析了超声波传播路径的衰减特征,证明了超声波检测对于GIS局部放电检测的适用性,为未来广泛开展GIS带电检测和在线监测提供了理论基础和现场经验。     

GIS超声波局放检测现场典型干扰分析

超声波局部放电检测法是检测气体绝缘组合电器(GIS)绝缘状况的重要手段。对GIS进行超声波法局部放电检测时,现场会遇到机械振动、外部电晕干扰和磁致噪声这三种典型的干扰,这三种干扰与放电特征图谱相似,极易对检测人员造成误判。结合现场实测经验,分析了三种典型干扰的信号特征,提出了现场干扰的判别及排除方法。文中提出的干扰辨别及排除方法在现场超声波局放带电检测中取得了良好的效果。     

气体绝缘开关设备局部放电检测及定位实例分析

对现场使用的气体绝缘开关设备(GIS)局部放电检测手段进行了介绍,通过对各种局部放电检测手段的比较,确定了采用超声波和超高频同时进行局部放电的检测和定位的方法。对现场实例进行分析,确定文中采用的定位方法有助于对故障进行精确定位。     

基于 Choi-Williams 分布和排列熵的开关柜局部放电类型识别

开关柜局部放电类型识别对了解绝缘状态并及时维护有着重要的指导意义。局部放电类型识别的关键在于提取局部放电信号的特征。提出一种Choi-Williams分布与排列熵相结合的局部放电超声信号的特征提取方法,利用Choi-Williams分布获得局部放电超声信号的时频特征,求解局部放电超声信号的排列熵,得到信号时间序列的复杂度特征量,与时域特征量组合成特征向量,使用粒子群算法优化的BP神经网络对放电信号进行分类识别。实测数据分析表明,该方法对放电类型识别的准确率达到了96.67%,相较于传统的分形和时频分析方法,分别提高了11.67%和1.67%。     

GIS局部放电常规检测和超声波检测方法的应用比较

介绍了几种GIS局部放电常用的检测技术,并应用常规脉冲电流检测法和超声波检测法对模拟的GIS运行中常见的几种典型缺陷,包括带电导体上尖端、壳体内壁上尖端、自由金属颗粒、悬浮电位、绝缘子内气泡以及黏附在绝缘子表面的金属颗粒等进行了检测。再通过对测试系统记录的放电脉冲和超声波脉冲的相位分布比较、不同缺陷在一定电压下的脉冲放电量大小比较,以及不同缺陷超声波脉冲有效值和周期峰值的特征和大小比较,总结得到在上述各种典型绝缘缺陷情况下,应用这两种检测方法所得波形和信号的主要特征,为超声波局部放电检测技术在GIS现场交流耐压试验和运行阶段的有效应用提供参考。     

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局部放电测试技术比较

通过介绍GIS局部放电测试经常使用的几种方法的基本原理及优缺点，建议现场GIS局部放电检测应采用声-电联合使用的办法，才能更好的发现GIS内部局部放电缺陷。     

基于虚拟仪器的GIS局部放电声电联合检测系统

笔者设计了一套基于虚拟仪器的GIS局部放电声电联合检测系统,通过不同速率的数据采集模块对GIS局部放电过程中所产生的超高频、高频电流以及超声波信号进行多通道同步联合检测。系统基于LabVIEW虚拟仪器平台开发,可连续捕捉与采集存储局部放电脉冲波形信号、实时计算放电脉冲相位。利用采集的局放信号进行时频分析和模糊聚类实现了多源局放的有效分离和类型判断,同时基于多路局部放电超高频信号与超声波信号本身或两者之间的时差可实现局部放电源的定位。该系统已在多个220 kV及500 kV GIS变电站的局部放电现场检测中得以应用,检测结果验证了系统的性能。     

GIS内金属性缺陷引起的局部放电超声信号分布特性研究

为研究气体绝缘开关装置(gas insulated switchgear,GIS)内金属性缺陷引起的局部放电超声信号分布特性以及基于分布特性判断缺陷类型的方法,笔者建立了一套超声信号测量系统,并设计了4组GIS内典型缺陷模型,分别是高压导体上尖刺、悬浮电位、绝缘子上微粒和地电极上尖刺。基于该超声测量系统,获取大量超声信号数据。在此大量实验数据基础上,笔者提出了典型参数如超声脉冲数N、超声幅值u、时间间隔Δt和相位Ph及分布谱图N-u、N-Δt和N-Ph区分GIS内典型缺陷的方法,并分析了GIS内金属性缺陷引起的局部放电超声信号分布特性。试验结果分析表明,依据分布模式的GIS内典型缺陷的超声信号统计特性,可区分典型缺陷类型。     

基于声电联合的开关柜局部放电在线监测系统研究

针对高压开关柜局部放电的在线监测,分析了多种局部放电类型和局部放电的检测方法,主要研究了用于高压开关柜的超高频检测法和超声波检测法的实现方法,设计了一种声电联合在线监测系统。该系统使用峰值检测芯片代替传统的检波降频电路,增加了系统的可控性。系统采用FPGA芯片处理超高频信号和超声波信号,实时性好,响应速度快。结果表明,系统能够独立进行信号的采集和处理,准确地识别出放电类型,完成放电信号的在线监测和定位,保障了开关柜的运行安全。     

基于超声波法的GIS盆式绝缘子内部气隙放电特性研究

为了研究GIS盆式绝缘子内部气隙放电特性,采用三层环氧板构建了绝缘子内部气隙缺陷模型,使用超声波方法对其局部放电信号进行检测。实验结果表明,随外加电压的升高,气隙放电的放电谱图表现出"兔耳"状特点,随气隙体积和外加电压的增加,其放电幅值会随之增加,采用三电容模型对其进行了解释。检测结果为GIS局部放电的现场检测、故障定位及模式识别奠定了实验基础。     

基于改进EMD的GIS局部放电特高频信号降噪方法研究

特高频法检测GIS局部放电时往往受到不同类型的噪声干扰,天线采集到微弱的特高频信号容易被噪声淹没,导致局部放电检测不准确甚至检测系统在现场无法正常工作等问题。针对上述问题,提出一种基于改进EMD的GIS局部放电特高频信号降噪方法。该方法利用对偶树复小波(Dual-Tree Complex Wavelet Transform,DTCWT)对经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)降噪法进行改进并对GIS局部放电特高频信号进行降噪。利用EMD法将含噪信号分解为一系列的固有模态函数(IMF)分量,然后利用联合分布模型进行每个IMF分量的DT-CWT降噪的小波系数估计,对每个IMF分量进行降噪。最后将降噪后的IMF分量进行信号重构得到降噪后的信号。GIS局部放电特高频信号降噪试验结果表明了该方法达到很好的噪声与非噪声信号的分离效果,拥有较高信噪比,以及能够保持早期局部放电特高频信号特征。