基于双电容串联模型的TEV传感器在电缆终端局部放电检测中的研究

为研究不同暂态对地电压(TEV)传感器对电缆终端局部放电(PD)检测结果的影响,对基于不同模型的两种TEV传感器下的终端PD特征进行对比分析,并在此基础上提出了一种终端PD检测的新方法。通过电缆终端电热老化平台模拟终端实际运行条件,利用传感器提取PD数据,对比分析了终端局部放电特征以及传感器信噪比(SNR)。结果表明:不同传感器下电缆终端的局部放电特征及传感器SNR存在明显差异。基于单电容模型的TEV传感器在单次放电波形上升时间、持续时间及SNR低于双电容串联模型的TEV传感器;尽管PD信号的幅值差异较小,但基于双电容串联模型的TEV传感器在检测终端PD信号及抑制干扰上更具优势。此外,基于新方法提取的终端PD信号分布于触发信号的二、四象限,这些特征可为终端PD检测时放电信号的相位判定提供理论依据。     

采用TEV传感器的开关柜局部放电检测技术研究与实现

分析了开关柜内发生局部放电时柜体表面产生暂态地电压原理及TEV传感器设计原理。依据设计原理研制了一种TEV传感器,运用TEV传感器对3种典型开关柜缺陷模型进行了试验研究,并对放大检波前后的TEV信号进行了分析。基于所设计的TEV传感器、放大检波电路以及超声波法研制了一套开关柜局部放电检测装置,并运用该装置对多个变电站进行了实测。结果表明:TEV原始信号幅值低于100 m V,能量分布在3~200 MHz之间;所设计的放大检波电路提高了原始TEV信号的信噪比,降低了采集难度,试验研究和现场测试验证了该套检测装置的有效性。     

基于分布式无线TEV传感器的电缆终端局部放电监测系统

电力电缆是城市输配电系统的重要组成成分,其绝缘状态关系着城市供电的可靠性。局部放电检测是识别潜在绝缘故障的有效方法,可用于电力电缆的绝缘诊断。暂态对地电压法(TEV)是一种非电接触且应用较为灵活的局部放电带电检测手段,能够有效检测电缆终端或接头的局部放电。然而,由于电缆附件监测点分布较广,时效性要求较强且电磁环境差别较大,目前的TEV带电检测应用方法存在一定局限性。本文首先分析了电缆终端及接头处内部局部放电信号的时频特性,设计了能够有效耦合暂态对地电压的电容性TEV传感单元及信号预处理电路,并基于TEV物联网传感单元,建立了分布式TEV无线传感网络。本文对暂态对地信号的耦合原理、信号调理和采集、以及数据处理方法进行了研究,通过各传感节点放电量、趋势及模式识别,实现了关联故障预警。     

便携式电缆局部放电检测系统的研制

局部放电是造成XLPE电缆绝缘劣化的主要原因。检测局部放电信号能判断电缆绝缘状态,减少电力绝缘击穿事故发生。研制了一套新型便携式电缆局部放电带电检测系统,阐述了工作原理与硬件设计。系统基于高频电流法、特高频法和超声法,对电缆的绝缘状态进行评估,通过结合三种检测方法的数据分析,大幅提高了系统抗干扰能力和检测结果的可靠性。     

基于超声信号的局部放电无线检测装置研制

局部放电(PD)不仅是导致气体绝缘全封闭组合电器(gas insulation switchgear,GIS)故障的主要原因之一,也是绝缘劣化的重要信号,通过检测超声信号可以实现对GIS局部放电的检测及其绝缘状态的诊断。研制了一套基于超声信号的局部放电无线检测装置,阐述了工作原理与硬件设计,系统通过硬件滤波和数字信号处理使局放超声信号在复杂环境下更易被识别,基于WiFi无线通信上传检测数据并于终端进行显示,提高了检测的可靠性和抗干扰能力,经现场测试验证,装置能够有效检测出局放超声信号,并提高了测试效率。     

基于地电波检测法的非侵入式高压开关柜局部放电监测定位研究

在分析TEV技术原理的基础上,研制一套基于测量开关柜表面地电波来监测开关柜内部局部放电及定位局部放电源的非侵入式高压开关柜局部放电监测定位系统。使用该系统进行了实验室测试和现场变电站内开关柜的局放实测,并综合应用TEV技术对高压开关柜典型缺陷的局部放电进行了检测与分析,测试结果表明该系统功能完备、安全可靠、性能优良、操作方便,总体功能及性能参数满足高压开关柜非侵入在线局部放电监测的应用需求。     

开关柜TEV局放检测装置校验评价方法的研究

基于地电波(TEV)原理的10k V开关柜的局部放电检测装置被广泛用于国内外各大电力公司,但各厂家的装置在测量准确度、灵敏度等方面都存在较大差异。本文针对10k V开关柜的工作环境,设计开发了一套TEV局放检测的校验装置,装置输出信号幅值、频率、衰减度等性能误差小于5%。通过该校验装置可对TEV传感器和TEV局放检测装置的灵敏度和准确性进行测量,最后提出频带、灵敏度、线性度、脉冲计数及量值标定的方法,为提升各类监测装置的准确性、稳定性和可靠性提供了重要的技术保证。     

图像背景修正对电缆终端状态监测效果研究

为了实现智能电网管理信息化、智能化的目标,对不同类型的电缆终端工作状态监测方式进行比较与分析.基于可见光、红外热成像、声波检测系统,设计一种基于红外热成像系统为主的电力电缆终端状态检测装置.该装置可由设备本体进行供电,也可外接电源,实现24 h不间断对异常电力电缆进行实时状态检测.实时检测的数据存储于本地系统,利用专业开发的电力电缆终端状态检测软件进行数据查询、数据分析、报表导出,形成闭环系统.采集的数据亦可后台进行二次分析,可提取采集的红外热图中的所有温度点信息,为后期维护提供有效的数据支撑,实现电力电缆终端状态监测的目的.     

10kV电缆接头局部放电趋势分析及预警方法研究

电缆接头是局部放电频发的位置,针对目前对局部放电趋势研究的不足和预警不及时的问题,提出了一种基于Mann-Kendall检验法和长短期神经网络(LSTM)的局部放电的趋势分析和预警方法。首先,为了清晰地揭示局部放电数据的趋势特征,文中采用Mann-Kendall检验法对采集的暂态地电压(TEV)数据进行处理,定量计算趋势变化及突变点检测。其次,文中提出基于Mann-Kendall检验法和LSTM算法的综合预警模型,该模型利用LSTM预测TEV序列幅值,并用Mann-Kendall计算预测值的趋势参数,通过综合考虑TEV幅值大小和趋势参数实现了电缆接头局部放电主动预警。算例结果表明,Mann-Kendall能清晰揭示局部放电变化趋势,LSTM对局部放电数据预测效果良好,基于二者构建的预警模型能较好地对局部放电进行预警。     

智能变电站电缆局部放电在线监测系统的研究

介绍了一种遵从于IEC 61850通信规约的智能变电站电缆局部放电在线监测系统。首先分析了电缆局部放电的检测原理及检测方法;然后设计了基于光纤同步触发和组网的监测硬件系统,以及基于用户数据报协议（user datagram protocol,UDP）和生产者/消费者模式的高速采集,并经过专家系统判别分析后能将监测结果通过IEC 61850规约实现共享的软件系统。最后用2种不同电极结构的局部放电类型,通过模拟实验对监测系统进行了检验。结果显示设备运行良好,监控平台能够准确地监视局部放电信号,能够识别出放电类型,并能通过IEC 61850通信规约将监测结果共享。     

超高频法提取方波脉冲下的局部放电信号

设计了一种用于检测局部放电信号的套筒单极子天线传感器,并对其结构和性能进行了分析。通过天线参数的优化设计,改变输入阻抗,得到满足检测要求的驻波比(VSWA<2)和带宽特性(400~1 100 MHz)。同时研制了一套方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统,并用该系统对纳米耐电晕聚酰亚胺薄膜进行局部放电测试。结果表明:该套筒单极子天线传感器适用于局部放电信号的提取,该方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统具有较好的信噪比和灵敏性,能够达到检测绝缘状况的要求。     

交联聚乙烯电缆局部放电高频检测技术的研究

章介绍了一种由带宽为10kHz至28MHz的新型局部放电传感器（电流传感器）和基于分形理论的局部放电信号识别和数据处理系统构成的局部放电检测装置,用以在较高频率下使捷地检测电力电缆本体或附件中放电量小于1pC的局部放电信号,能够有效地抑制外界噪声干扰。     

电缆接头局部放电在线检测中的抗干扰研究

为实现强干扰环境下电力电缆接头有效的局部放电在线监测,研制了一种具有Rogowski线圈结构的宽频差动传感器并研究了小波分析方法对噪声的抑制性能。试验表明研制出的传感器对<1 MHz的窄带信号抑制比>50,灵敏度优于10pC;采用阈值法的小波分析可以有效提高测量信噪比。在此基础上开发了一套局部放电测量系统,该测量系统与传统的TE 571型局放仪的对比试验结果表明:所研制出的在线局放监测仪能够在高噪声环境下有效的检测到电缆接头的局部放电信号,并能够识别出导致放电的缺陷类型。     

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。     

非接触式局部放电检测天线的设计和优化研究

为实现基于超高频（UHF）法非接触式检测一定范围内电气设备局部放电（PD）,需要研制合适的天线作为超高频（UHF）传感器。锥形天线具有宽频带、高增益和水平面（H面）全向性的特点,文章选取该型天线进行分析,研究其尺寸参数对天线性能的影响,得出该天线的设计规律。通过天线性能分析再结合PD检测的要求,最终选择锥高30cm、锥角45°的锥形天线作为非接触式PD检测的UHF传感器。经测试该天线频带为200MHz~2GHz以上,在200MHz~2GHz频带内平均增益达4.5dB以上,在对较远距离外模拟放电信号的接收试验中表现出良好的UHF信号接收能力,完全达到设计要求。基于该天线可以开发出固定式或车载式PD监测系统,该系统可以监测整个变电站设备PD情况并且其工作时不与设备发生接触。     

变压器局部放电超高频信号外传播特性的试验研究

介绍了目前内置超高频传感器在电力变压器局部放电监测中的应用情况,分析了利用外部传感器检测局部放电产生的超高频信号的可行性,设计了一套基于超高频法的电力变压器局放测量系统。实验结果表明,超高频电磁波可以透过变压器夹缝衍射出来,为变压器局部放电检测提供了一种新途径。     

高频传感器在10kV电缆带电检测中的应用

电缆安装和长期运行中可能产生各种缺陷导致局部放电。由于交联聚乙烯等挤塑型绝缘材料耐放电性较差,绝缘材料老化最终导致绝缘击穿,造成重大事故。电缆终端的故障率远高于电缆本体,通过试验研究了基于大尺径高频传感器的电缆终端检测方法。在实验室进行了传感器的研制和试验方法的校验,对运行中的电缆终端进行了局部放电普测,通过实例验证了此种方法的可行性,可为高压开关柜内电缆终端局部放电高频检测现场诊断提供参考。     

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。     

A new partial discharge detection method for live UHV/EHV cable joints

Partial discharge (PD) detection on live UHVEHV power cables and accessories is one of the most important techniques to prevent cable systems from serious difficulties caused by slight errors in joining the cables. A new PD detecting method is proposed in this paper. A resonance-type partial discharge (REDI) sensor is developed for detecting PD occurring inside the joints of live XLPE insulated cables. This sensor picks up the high-frequency components of PD current pulses on the surface of live cables, hence the output signals can clearly be observed at the noiseless area (for example, 10-60 MHZ). This new method was applied to the initial ac breakdown tests with three different types of joints of UHV/EHV power cables. The PD pulse sequence was detected before their breakdown in all cases. The charge quantity and the number of pulses increased tremendously just before the breakdown. In addition, the phase of PD pulse against the applied voltage (?-q characteristics) changes with time or with the progress of deterioration. According to these experimental results, the REDI sensor can be applied to the insulation diagnosis of live power cable joints.     

基于物联网的电缆局部放电分布式监测系统设计与实现

电力电缆的局部放电监测是保证电缆安全运行的重要技术手段。然而,传统有源有线的局部放电在线监测方法难以适用于敷设结构复杂、分布区域广且对成本较为敏感的电缆网络。针对此问题,设计了一种基于物联网技术的低功耗分布式电缆局部放电在线监测系统。在考虑传感网络可扩展性和可接入性基础上,设计了电缆局部放电监测物联网络的总体框架;为满足传感器节点低功耗、长续航的要求,对高频电流传感器、低功耗信号处理和电源管理、数据通信等物联传感网络基本要素进行了优化设计。根据上述研究实现了基于物联网的电力电缆的局部放电分布式监测系统的设计与应用。