绝缘子沿面局部放电的光电探测效率分析研究

为了实现荧光光纤局部放电检测系统的开发,针对绝缘子沿面放电光辐射特性,对荧光光纤光电测量系统关键性能和匹配效率进行了对比分析。通过试验获得了绝缘子沿面放电光谱主要成分、特征谱线和随放电强度变化的光谱统计范围,并结合绝缘子沿面放电发射光谱、荧光光纤激发光谱、光纤的捕获效率,对比分析了两种荧光光纤对局部放电的荧光激发效率,得到了两种典型聚苯乙烯（PS）荧光光纤的激发强度和激发效率。结果表明：激发光谱为299～477 nm的光纤要优于294～410 nm的光纤;R3896型光电倍增器（PMT）与荧光光纤系统结合匹配效率更优,PMT在最优驱动偏压下信噪比（SNR）达到峰值12.45 dB;在最优驱动偏压下自然散热系统的自温漂效应大致为7%,冷却恢复时间大致为40 min。     

电晕放电下的SF6气体特征发射光谱与放电程度识别

电晕放电是局部放电的典型形式,长时间电晕放电会引起电气设备的绝缘老化,甚至导致设备在正常运行电压下发生击穿。SF₆气体的强电负性致使低电压或高气压放电条件下的光谱信号极其微弱,为此,提出一种特征谱带光信号增强的方式,选取可表征局部放电SF₆气体特征光谱,采用窄带滤光片+光电倍增管的方式,增强特征谱段的光信号,以提高信噪比。首先,模拟黄铜、不锈钢、铝等不同电极材料下的针-板电晕放电,结合SF₆气体的电离分解机理,分析表征电晕放电的激发辐射的粒子特征谱带及其成因。其次,根据特征谱带选取窄带滤光片、光电倍增管、透镜等光学器件并搭建光脉冲信号检测平台,增强特征谱段的光信号响应。最后,在对比分析不同放电阶段光信号特点的基础上,提出识别放电严重程度的指标及阈值,并通过高气压电晕放电实验进行有效性验证。本文可为SF₆气体绝缘电气设备的局部放电检测及识别提供参考。     

基于雪崩面阵的气体绝缘放电光脉冲检测技术及传感性能研究

局部放电光测法是一种抗干扰能力较强的检测方法,具有极高的检测置信度,但由于局部放电光辐射强度较低,而传统单光子计数器件体积大、驱动电压高、寿命短,导致局部放电光学探测大多应用于放电实验研究。为解决光测法在电力设备局部放电检测中的实际应用问题,搭建了光电联合局部放电模拟实验系统,对空气和SF6气体中局部放电检测的信噪比、线性度、灵敏度、脉冲分辨率以及脉冲恢复时间等性能进行了对比验证和理论分析,论证了基于微型雪崩二极管面阵局部放电光学检测技术的优势。结果表明,传感器信噪比主要受外施偏压的影响,通过优化外施偏压其能够检测得到比脉冲电流出现更早的光脉冲信号;在2种气体中光脉冲信号幅值与视在放电量具有近似线性关系,并受放电类型和气体氛围的影响;传感器获得的脉冲统计特性与光电倍增管及脉冲电流法结果均具有较高一致性,并表现出比光电倍增管更优的抗电磁干扰能力。     

基于柔性馈电螺旋天线和硅光电倍增管的GIS局部放电联合传感技术EI北大核心CSCD

由于现场干扰和系统噪声的影响,通过常规电学方法检测气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内的局部放电(partial discharge,PD)容易造成漏检与误检的情况。为提高局部放电检测的准确率,并进一步探究GIS中不同缺陷的放电特性差异,该文提出基于粒子群优化算法的四臂螺旋天线优化流程,设计适配的柔性功分馈电网络,并与荧光光纤加载的硅光电倍增管结合,形成基于特高频(ultra high frequency,UHF)天线和硅光电倍增管结合的局部放电光–电联合传感技术。在此基础上,通过联合传感器对GIS典型缺陷放电信号进行侦测并作统计分析。结果表明,柔性功分网络加载的四臂螺旋天线在0.5~2.0GHz范围内增益均高于5.0dBi,具有高增益与小型化特性;联合传感器的光信号与特高频信号均与放电量保持线性关系;光电联合传感对于电晕放电、沿面放电和气隙放电具有不同的感知效率,不同缺陷类型的局部放电间隔时间也具有不同的特征。使用光–电联合检测技术能够为GIS中的局部放电检测提供新的、可靠的解决方案。     

局部放电光检测方法的研究

介绍了用光电倍增管检测局部放电的方法。提供了13.8kV模拟线棒的试验结果。     

荧光光纤局部放电检测的优化匹配方法研究

局部放电光测法因其较好的抗干扰性,近年来在电力设备状态检测中受到关注.荧光光纤具有良好绝缘性和光谱转置特性,常被用于放电光辐射的耦合.为了优化荧光光纤检测系统,本文对荧光光纤的光谱匹配、统计差异性来源、光纤耦合长度、入射相对位置等性能影响因素进行了理论分析和试验研究.研究以空气电晕、两类荧光裸光纤和两类单光子光电器件为...     

局部放电多光谱比值特征分析方法EI北大核心CSCD

局部放电光谱蕴含放电类型和放电能量等信息,通过对多个光谱波段的放电光脉冲进行同步检测,可为放电状态的精准判断提供新的可能。该文首先结合微型固态传感器工作特性和局部放电光谱分布,设计拥有7个独立光谱通道的单光子级多光谱局部放电同步检测系统;在此基础上,通过3种典型缺陷的局部放电试验,提出3种多光谱比值特征,并分析其随放电发展过程的演化规律;最后,采用k-means聚类算法和深度神经网络算法提出基于多光谱比值特征的局部放电模式识别模型。结果表明,3种典型缺陷下局部放电多光谱比值特征具有指纹性,在不依赖传统相位统计图谱(phase-resolved partial discharge,PRPD)特征的情况下,多光谱比值特征分析方法对放电类型的模式识别准确度达到90%以上。该方法提供了一种新的不依赖于工频电压相位的局部放电诊断方法,可为直流系统的放电诊断和电压相位缺失下的交流系统放电诊断提供一定参考。     

常压正弦激励射流等离子体的光谱特性研究

笔者研究了大气压下介质阻挡放电的产生及其发射光谱特性。放电施加正弦激励,频率和幅值分别是5²0 kHz和020 kHz和0²0 kV。通过高频数字示波器测量放电的电流电压。光谱特性通过发射光谱仪测量。光谱仪测量范围为20020 kV。通过高频数字示波器测量放电的电流电压。光谱特性通过发射光谱仪测量。光谱仪测量范围为200¹ 100 nm,通过光谱分析以确定大气压下等离子射流的影响因素。结果表明:施加电压幅值是其首要影响因素,其次是频率;气体流速的影响因气体成分的不同而不同;纯Ar大气压等离子射流只能观察到活性例子Ar而没有Ar2,Ar+2或Ar+的光谱。     

绝缘子沿面放电多光谱脉冲演化特性及诊断方法

绝缘子或套管处产生的沿面放电是导致开关柜、环网柜绝缘失效的常见诱因,而传统局部放电在线检测和诊断方法难以准确评估放电发展阶段和危害程度。该文采用单光子固态光电传感技术,对绝缘子沿面放电发展过程中的多光谱脉冲特性及其演化规律进行了试验研究,并提出一种基于多光谱脉冲演化特性的沿面放电严重程度诊断方法。首先,搭建多光谱光电同步检测平台,实现了沿面放电过程中多个光谱波段光信号和电流信号的同步采集;然后,根据全波段光脉冲幅值及其导数变化规律对沿面放电发展过程进行了三阶段划分,并分别对沿面放电三阶段多光谱脉冲的相位统计和非相位统计特征进行分析,明确了特征量随放电发展阶段的演化规律;最后,基于深度神经网络算法建立沿面放电多光谱严重程度评估模型,结果显示该模型诊断准确率达到96.75%,验证了多光谱诊断方法的可靠性。     

基于D-S证据多源信息融合与固态光电倍增-UHF联合检测的GIS局部放电模式识别

气体绝缘组合电器（GIS）局部放电检测使用的传统特高频（ultra-high frequency,UHF）法具有抗偶发干扰能力差、容易误检等问题,针对局部放电的光信号进行检测是最近的研究热点,然而新式光检测法具有检测死角多、容易漏检的问题。为此,本文提出基于Goubau天线和硅光电倍增管联合的GIS光电局部放电检测方法,并对GIS内部4种典型绝缘缺陷产生的局部放电进行光电同步测量。提出基于多层感知机和Dempster-Shafer(D-S)证据理论的GIS局部放电光电联合检测模式识别方法,对UHF法与光测法联合采集得到的局部放电相位分析图谱统计特征参量进行信息融合与判断决策。结果表明：该方法能较好地弥补利用单种测量结果进行局部放电模式识别不准确的问题,使用D-S证据理论对光电联合测量结果进行模式识别的准确率高于单一测量结果的准确率。     

环氧树脂材料对极不均匀场局部放电发展的影响研究

为了研究环氧树脂材料对极不均匀场局部放电的影响特征,依据局部放电测量标准IEC 60270设计了一套局部放电测量回路,采用光电倍增管(PMT)、罗氏线圈以及PDcheck等多种手段对6种典型沿面及悬浮缺陷进行检测,获得了不同电压下空气中6种缺陷的放电脉冲图谱以及PRPD图谱。对比悬浮放电和沿面放电的典型特征,将放电分为辉光放电、电子崩放电、流注放电3个阶段,根据不同阶段下悬浮放电和沿面放电的特征,分析了环氧树脂材料对放电发展的影响。结果表明:在放电初始阶段环氧树脂对放电的影响较小,随着电压的增大,环氧树脂会阻碍放电的发展,到达一定阶段又有助于沿面流注的形成。对比分析了不同位置金属颗粒的典型放电图谱,将沿面缺陷简化为等效电路模型,解释了缺陷在不同位置时正负半周期放电的差异。     

用于检测变压器局部放电的荧光光纤传感系统研制

基于局部放电产生光效应的物理现象和荧光光纤具有传感一定波长微光信号的特性,研制出一种检测局部放电信号的荧光光纤传感系统.阐述了荧光光纤检测局部放电光信号的原理,给出了传感器主要参数和系统组件,在实验室搭建的模拟变压器油中局部放电试验研究平台上,与超高频法的检测结果相比较表明,两种方法在检测油中针-板绝缘缺陷产生的局部放电时,得到的放电脉冲都集中在工频正负电压峰值附近,且在反映放电脉冲次数和放电发生相位上具有很好的一致性.超高频法检测局部放电信号大小主要反映脉冲幅值高低,即得到的是φ-u-n三维谱图;光测法检测局部放电信号大小主要反映脉冲能量大小,即得到的是φ-p-n三维谱图.由于荧光光纤传感器可方便埋设于变压器绕组绝缘中,对复杂绝缘结构内部的局部放电进行在线监测具有广泛的应用前景.     

常用扫描仪的性能指标(上)

一、扫描仪的感光器件目前扫描仪所使用的感光器件有三种:光电倍增管(PMT)、光电耦合器(CCD)和接触式感光器件(CIS或LIDE)。1.光电倍增管光电倍增管实际上是一种电子管,其价格较CCD和CIS两种感光器件都要高许多。光电倍增管除了采用金属铯的氧化物作为主要感光材料外,为了提高灵敏度和捕捉精度,还     

制备条件对水热法合成ZnWO4纳米晶的影响

以Zn（NO₃）₂·6H₂O和Na₂WO₄·2H₂O为反应物,用HCI或者NaOH调节反应溶液的pH值,采用水热法制备ZnWO4纳米晶。讨论了反应溶液pH值、水热反应时间及反应温度对ZnWO₄纳米晶的影响。经X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、透射电子显微镜（TEM）分析,结果表明:在制备过程中对ZnWO₄纳米晶物相、尺寸、微观形貌及荧光性能影响最大的条件为pH值的变化。研究了pH值对Ce³⁺:ZnWO₄荧光性能的影响,经荧光光谱（PL）测试表明:在pH=7的条件下制备的Ce³⁺:ZnWO₄纳米晶的荧光性能最好。     

高频表面电荷输运对油纸绝缘局部放电的影响

为研究表面电荷输运特性对高频局部放电的影响机制,该文采用表面电位衰减法,搭建高频脉冲下油纸绝缘表面电荷输运平台,分析油纸绝缘的表面电荷积聚消散特性及陷阱分布特性,定量计算油纸绝缘中的陷阱密度,从而得到高频脉冲下表面电荷输运特性对油纸绝缘局部放电的影响机制。结果表明：高频油纸试样初始表面电荷积聚量随频率变化从1856.6V下降至1017.8V,表面电位衰减率从68.5%先上升至80%再下降至65.9%,存在一个峰值点;试样中总陷阱密度随频率增加整体呈下降趋势,从1.82×10³⁸ m^-3下降至9.99×10³⁷ m^-3,陷阱深度呈先下降后上升趋势;表面电荷输运机制是影响高频油纸绝缘局部放电特性改变的重要原因。研究结果可为深入理解高频下油纸绝缘局部放电特性提供理论依据。     

尖板间隙中SF6冲击预放电的光电研究

用光电倍增管研究了尖板间隙中ＳＦ６在正雷电冲击下的预放电特性，得出流注向先导转变的时间与实验参数（电压、气压）的关系。     

Eu3+掺杂Mg2Y8(BO4)2(SiO4)4F2新型红色荧光材料的合成及发光性能研究

通过高温固相法成功合成了新型磷灰石结构Mg₂Y₈(BO₄)₂(SiO₄)₄F₂∶xEu³⁺(MYBSF∶xEu³⁺)荧光材料,并研究了不同掺杂浓度下的发光性能。结果表明,Eu³⁺掺杂MYBSF荧光粉的最佳激发波长为265 nm,最强发射波长位于614 nm。发光强度随着Eu³⁺浓度的升高而增强,当Eu³⁺掺杂浓度为7mol%时,其发光性能最好。色坐标研究亦表明,不同掺杂浓度的MYBSF∶xEu³⁺荧光材料发光性能稳定,色坐标与理想红光色坐标接近,色纯度均高于91%。因此,MYBSF∶xEu³⁺荧光粉是一种紫外激发红色荧光粉的理想候选材料。     

10kV XLPE电缆终端典型安装缺陷的工频局部放电特征对比研究

电缆终端常发生安装缺陷,放电图谱与缺陷类型的关系仍是电缆制造、安装缺陷局部放电检测研究的重点。分别制作10kV电缆终端绝缘屏蔽尖端、导电杂质、应力锥错位、空穴、环切5种典型缺陷,用高频电流传感器（high-frequency currenttransformer,HFCT）进行局部放电试验,分析了局部放电起始电压（partial discharge inception voltage,PDIV）、单脉冲时域和频域特性、平均放电量qave、放电量相位分布（phase resolved partial discharge,PRPD）谱图及其统计参数和时频（time-frequency,TF）谱图等特征。结果表明：绝缘屏蔽尖端PDIV较低,PRPD谱图正、负半周逐渐发展成“三角状”,放电极性与外加电压相反,S_k⁺/S_k^-均为负值,随电压升高逐渐接近0,1.73U₀下TF谱图呈“L”形;导电杂质q_ave在16kV下陡增,PRPD谱图放电极性与外加电压相反,电压极性...     

含毛刺缺陷的球-板长空气间隙流注放电特性

换流站阀厅均压屏蔽球表面的毛刺缺陷会对其放电特性产生较大影响,为此搭建以光电倍增管、光电集成电场传感器为主要检测手段的光电联合测量系统,分别开展3 m棒-板、球-板、带毛刺球-板长空气间隙的正极性操作冲击放电试验,获得了放电发展瞬时光功率及空间电场信号。试验结果表明:3种间隙结构的初始流注起始时延、初始流注场强跃升幅值、畸变电场恢复时间等放电过程特征参数有较大差异。以球-板间隙为基准,棒-板间隙的上述3个参数降低幅度最为明显,而当球表面存在3 mm微小毛刺时,上述参数值分别降低了33.4%、68.7%、68.8%,并且与棒–板间隙参数值相近,表明毛刺的存在很大程度上改变球-板间隙的放电特性,因此应严格控制均压屏蔽球表面加工和安装工艺,避免毛刺及其他缺陷产生。该研究成果对于加深长间隙放电过程机理认识、提升间隙绝缘性能具有重要意义。     

基于紫外辐射的放电检测仪的研制

研制了一种基于紫外脉冲法的放电检测仪,它采用极高灵敏度的紫外光传感器——光电倍增管对高压设备放电时的微弱紫外光信号进行检测,利用滤光技术排除太阳光中其它成分的干扰,从而获得反映放电的紫外脉冲序列信息,确定设备的放电情况。介绍了仪器的研制过程,通过放电检测试验验证了其放电检测能力。