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。     

GIS局部放电智能巡检定位技术及应用

为及时诊断出GIS运行过程中的绝缘缺陷,文中依据变电站巡检机器人与带电检测设备设计了一套变电站GIS局部放电智能巡检定位系统。其中GIS局部放电巡检系统通过特高频智能检测系统对内置式特高频传感器所检测局部放电信号进行采集;之后以无线通信的方式与搭载采集终端的巡检机器人通信,并将相应的数据上传至云端,实现局部放电信号的一次定位和长期跟踪。GIS局部放电定位系统基于GIS的筒型结构、声电信号的频带差、速度差以及定位示波器无线通信功能,采用Labview与MATLAB软件完成局部放电缺陷的声电联合二次高精度定位。试验证明:文中所设计的GIS局部放电智能巡检定位系统具有较高的检测灵活性与定位精度,可以应用于带电检测过程中GIS内部局部放电缺陷的跟踪定位。     

新型GIS局部放电特高频信号仿真装置

气体绝缘开关组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)特高频局部放电检测仪器广泛应用于GIS设备的绝缘缺陷检测与预警，但特高频局部放电仪器对绝缘缺陷的诊断和识别的准确性往往存疑。为了提高局部放电设备绝缘缺陷诊断和识别校验的有效性，开发了一种基于导入GIS现场绝缘缺陷图谱并能进行反向输出的装置。首先介绍了装置硬件设计的实现原理、基本结构以及局部放电仿真信号产生单元的实现方法，然后介绍现场真实特高频局部放电信号的转换、载入和下发方法，最后开展装置的实用性测试。测试结果表明：GIS局部放电特高频信号仿真装置能有效模拟现场采集到的各种真实放电信号并进行有效输出，为GIS特高频局部放电检测仪器的绝缘缺陷诊断和识别提供新的方法。     

GIS局部放电故障诊断试验研究

建立了模型GIS中局部放电在线检测的测量系统,采用特高频(UHF)电磁波测量、常规局部放电测试以及相位分析等方法,对GIS中典型的几种局部放电特征进行了研究,以求识别放电类型.通过常规局部放电测试与UHF特高频局部放电测量结果对比,可估计UHF信号的放电量,提高UHF特高频局部放电测试在工程中的实用性.     

基于抗干扰性分析的UHF与HFCT传感器集约化应用

针对脉冲电流法或特高频法在单一应用于GIS局部放电监测时的局限性,研发、应用了基于多传感器的集成监测系统。根据GIS及电缆终端产生局部放电信号的不同传播特性,采用特高频传感器感应内部空间传播的电磁波信号,采用脉冲电流传感器耦合接地线上的高频放电电流信号。基于不同方法的抗干扰性,分析实时采集的局部放电指纹,提取、比对电磁波及脉冲波形信号,以过滤外部干扰,区分放电信号类型。应用效果分析表明,监测系统能够提高GIS及电缆局部放电识别与定位的准确性。     

一种特高频GIS局部放电无线便携检测系统的研制

局部放电是导致GIS设备故障的一个重要原因。目前,特高频(UHF)法的局部放电带电检测是评估诊断气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备绝缘状态的一个有效手段。为了提高检测效率,简化现场操作,设计了一种特高频GIS局部放电无线便携检测系统,系统主要由UHF传感器、无线模块和移动终端组成,通过无线通信的方式传输检测到特高频数据。对上海某一变电站系统进行检测,结果表明,能够有效检测到局部放电产生的特高频信号,快速筛选出存在局部放电的GIS设备,显著提高了检测效率。     

基于Friis的GIS局放信号与放电量定量计算研究

迄今为止由于国内外学者对于特高频法监测GIS局部放电的放电信号与放电量的关联关系没有达成一致,导致特高频法监测GIS局部放电视在放电量的标定缺乏统一标准,进而难以判断GIS局部放电的严重程度,严重制约了特高频监测GIS局部放电的发展。鉴于此,文中提出一种利用Friis传输方程对GIS局部放电定量计算的方法,该方法将局部放电源作为发射天线模型化处理,并引入Friis传输方程,将计算等效为天线传输过程,应用HFSS仿真得到的四阶Moore分形天线作为接收天线模型,并结合天线收发相关理论,得出GIS局部放电的视在放电量与特高频信号能量与信号电压峰值之间存在关联关系。通过GIS局部放电试验拟合验证,实测结果表明局部放电视在放电量与天线接收特高频信号的能量呈二次曲线关系和信号峰值电压呈一次函数关系。     

GIS局部放电重症监测系统及其应用

GIS局部放电重症监测系统综合了应用特高频(UHF)、超声波(AE)和高频电流(HFCT)检测原理,应用该系统对运行中的GIS设备进行短期实时局部放电信号采集、分析,可及早发现GIS内部存在的各种绝缘缺陷。利用该系统对某变电站GIS异常局放信号进行监测,判断出异常信号具有绝缘早期或悬浮放电特征,并及时掌握了局放信号的变化趋势,确保了GIS设备安全稳定运行。     

负极性OLIV下GIS局部放电UHF信号的相位特征

为实现冲击电压下气体绝缘开关设备(GIS)局部放电(PD)缺陷的诊断,通过试验测量与信号分析研究了在冲击电压作用下典型GIS缺陷的局部放电特高频信号特征。首先,搭建负极性振荡型雷电冲击电压下GIS局部放电试验平台,设置高压金属尖端、悬浮金属体、绝缘子沿面等3种GIS典型绝缘缺陷,并组建特高频检波信号采集系统;然后,通过试验获取特高频(UHF)信号,统计生成相位相关脉冲序列(PRPS)谱图、相位角差(??i+1-??i)谱图;最后,分析3种缺陷相位特征谱图的差异及其产生机理。研究结果表明:尖端放电特高频信号主要出现在振荡电压的上升沿,其相位角在90～190°区间;悬浮放电与沿面放电的特高频信号出现在上升沿和下降沿;与尖端放电、悬浮放电不同的是,在??i+1-??i谱图中沿面放电特高频信号的分布在0～45°区间。此结论可作为负极性振荡型雷电冲击电压下GIS局部放电诊断的依据。     

1000kV GIS特高频在线检测系统设计与应用研究

提出了1000kV GIS局部放电特高频在线检测系统整体设计方案,检测系统首先通过信号调理电路对探头采集到的高频放电信号进行处理,然后将信息送到以TMS320单片机为控制核心的信息采集处理单元,最后通过上位机软件来显示最终结果。运用该系统对四种绝缘缺陷进行模拟试验,得出特高频检测法的特点。该系统成功发现某1000kV GIS盆式绝缘子故障,工程实际应用效果良好。     

基于超高频法的典型GIS局部放电检测

GIS局部放电检测是GIS绝缘状态监测的一种科学有效的方法。笔者构建了GIS实验模型以及基于超高频法的局部放电在线检测系统,对GIS中典型的几种局部放电特征进行了研究,采用基于相位的分析模式详细分析了不同放电类型在不同电压条件下的放电特征,并结合常规局部放电测试仪,对UHF信号的放电量进行估计,为进一步进行放电类型的智能模式识别及研究超高频信号与放电量关系提供了试验依据,以提高UHF局部放电检测的工程实用性。     

GIS中电磁波传播特性的仿真研究

为研究UHF信号在GIS中的传播特性,采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算。GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频(UHF)电磁波信号,UHF法是通过对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测,获得局部放电信号的有关信息以实现对设备的绝缘状态诊断和评估。UHF法抗干扰能力较强、灵敏度高。仿真结果表明,UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性,有利于局放源的定位;UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关,Φ=0°和180°时信号的能量最大;局放脉冲越陡,在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。     

采用时域有限差分算法对GIS局部放电特性的分析

气体绝缘开关设备(GIS)是电力系统变电站的重要组成部分,其内部绝缘故障将影响系统的安全稳定性。局部放电现象是绝缘故障发生的前兆,采用时域有限差分算法(FDTD)对GIS内部局部放电时超高频电磁信号进行仿真与计算,分析绝缘内部缺陷情况下局部放电信号频谱图上的不同特征,并与超高频法(UHF)测得的实际频谱进行比较,得出相关结论,为进一步研究GIS绝缘故障提供理论支持。     

GIS中电磁波传播特性的试验研究

GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频（UHF）电磁波信号,局部放电信号可通过超高频传感器进行检测。为研究UHF信号在GIS中的传播特性,在GIS内设置了导体尖端和悬浮电位放电模型,内置式传感器的信号与用示波器在盆式绝缘子浇注孔测试到的UHF信号进行比较。试验结果表明,UHF信号在GIS内有一定的衰减,外置式传感器测得的信号比内置式的衰减大。     

局部放电超高频检测系统标定方法的研究现状及发展

概述了局部放电超高频检测方法的发展及其在GIS和电力变压器中的应用现状,简要介绍了超高频局部放电检测系统的构成,着重对不同层次的超高频检测法的标定进行了阐述。同时,对近年来国内外关于超高频法标定的研究工作做了评述,并就进一步深入研究提出了建议。     

GIS局部放电超高频电磁波的传播特性研究

SF6气体中的局部放电过程可激发产生超高频电磁波。为研究GIS中超高频电磁波的传播特性,采用时域有限差分法仿真计算GIS中超高频信号的传播特性。仿真计算表明,GIS中局部放电产生电磁波在传播过程中存在延迟现象,有利于局部放电点的定位。因GIS中存在不连续点,超高频信号在传播过程中产生衰减,通过绝缘子时平均衰减3dB,通过T型接头时最严重的支路信号平均衰减10dB,而传播过程中产生的谐振使其衰减变慢。     

气体绝缘开关设备局部放电特高频在线监测技术及应用

分析了各种气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)局部放电检测方法,认为特高频(ultra high frequency,UHF)法抗干扰能力较强,检测效率较高,可实现在线监测、故障模式识别及定位。以一起UHF在线监测系统发现的GIS设备缺陷为例,分析并总结运行经验。运行经验表明,对连续性的局部放电信号要重点关注,应监测24 h局部放电的发展情况,必要时利用便携式设备进行复测,排除现场干扰,确定故障位置,进行解体处理。通过安装GIS设备局部放电UHF在线监测系统,可发现GIS设备隐患,有效保证电力系统的安全稳定运行。     

GIS局部放电特高频在线监测系统传感器配置方案研究

笔者通过在一个220 kV GIS线变间隔断路器气室、母线气室和进线气室安装尖刺故障模型,在盆式绝缘子和绝缘衬垫上进行检测,验证了特高频传感器的灵敏度及衰减特性。结果表明:在外加电压7 kV、视在放电量为5 pC的试验条件下,UHF传感器就可以准确地检测放电信号,并准确判断放电类型及故障位置。试验发现局部放电产生的电磁波经过L型、T型、断路器仓、CT等结构,发生了明显衰减。不带金属屏蔽环的盆式绝缘子和绝缘衬垫,更有利于检测放电产生的电磁波信号。根据测试结果提出了合理的GIS局部放电特高频在线监测系统传感器配置方案。     

110kVGIS局部放电故障定位技术的研究

为研究利用超高频法进行GIS局部放电的故障定位,研制了局部放电故障定位系统,定位系统由示波器完成对超高频信号的数据采集,数据处理与运算在计算机中完成,定位方法采用时间差计算法,利用互相关函数算法计算时间差。通过在GIS模型的不同位置设置放电源,进行定位实验,结果表明定位系统可以有效的检测GIS局部放电信号、实现局部放电故障的定位,系统的软硬件设计方案切实可行。