油中局部放电UHF频带选取及干扰的抑制

为消除变压器局部放电对现场测量的干扰,在对绝缘油中局部放电特高频信号频谱特征研究基础上,给出了特高频法测量绝缘油中局部放电的频率范围;为满足实际测量要求。采用包络检波方法对放大后的特高频信号进行降频处理;同时,提出了高频与特高频联合测量方法,用来消除现场局放测量中的干扰。对现场测量数据的处理结果表明,所提出的方法可很好抑制干扰信号。     

高频脉冲电流局部放电检测中干扰信号识别方法

高频脉冲电流法是变压器局部放电带电检测最有效的方法之一。现场进行高频脉冲电流局部放电检测时,存在干扰信号多、检测难度大的问题,如何有效地识别、排除干扰是高频电流局部放电检测的难点。分析干扰信号特点,重点论述了频率识别法、信号极性识别法以及结合特高频检测法识别干扰信号的方法,并结合局部放电案例验证所述方法在识别干扰信号方面的可行性和有效性。     

基于模糊聚类的XLPE电缆随机脉冲干扰抑制方法研究

为去除XLPE电缆局部放电现场检测中的随机脉冲干扰,采用等效时频法提取脉冲特征,对特征进行自适应模糊聚类,以相位集中度为指标区分局放与随机干扰.对现场数据分析处理的结果表明,该方法能够有效去除信号中的随机脉冲干扰,为评估XLPE电缆的绝缘状态提供了较好的理论和实践依据.     

基于UHF和HF的局部放电降噪方法的研究

采用基于阿基米德螺旋天线的特高频法与基于电流传感器的高频法对比测量的方法 ,发展了一种新型的降噪方法。其基本原理是 :高频法测得的脉冲信号中包括了油中放电信号和空气中电晕造成的脉冲干扰信号 ;特高频法测得的只有油中放电信号 ;故对高频法获得的信号 ,在仅对应于特高频法获得的信号处开窗时 ,可剔除脉冲干扰而获得油中放电信号。模拟实验以及现场变压器的实测结果证明这种降噪方法可有效抑制各种干扰特别是脉冲型干扰。     

基于修正时频聚类分界的GIS设备特高频偶发局放识别算法

特高压气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)特高频局放信号呈现小脉冲、少脉冲偶发特征,常被干扰信号淹没。常规单通道局放识别方法难以有效提取特高压GIS特高频偶发局放信号,为此迫切需要研究基于多通道的特高频偶发局放信号识别算法。首先现场实测了1000 kV GIS多通道特高频局放信号,基于其频谱特性,提出了采用双指数脉冲信号注入和真实干扰源的特高压GIS特高频偶发局放信号模拟实验方法,通过改变注入信号幅值模拟不同信噪比的特高频局放信号脉冲,获得了9000组多通道特高频局放信号和干扰信号数据样本;其次研究了多通道特高频信号时频特征聚类方法,在常规K-Means方法的基础上,提出了一种基于修正时频聚类分界的特高压GIS特高频偶发局放识别方法,提出了修正系数L的最优取值;最后将该方法应用于某1000kV GIS特高频局放现场带电检测,验证了该方法的有效性。     

±800kV换流变压器局部放电干扰的旁路监测

交/直流试验电压下的局部放电水平是评估特高压换流变压器绝缘可靠性的关键指标之一,但因外部电磁干扰的影响而经常难以准确判定。针对这一问题,提出局部放电测量干扰的特高频(UHF)旁路监测方法,并将其应用于±800 k V换流变压器的出厂试验中。结果表明,通过UHF检波脉冲的波形特征可准确识别出通讯设备和其他工业设备产生的背景干扰,进一步通过UHF检波信号的相位分布统计特征可准确识别出多种类型交、直流试验电压下包括悬浮电位放电和尖刺放电在内的放电型干扰。结果还证实了通过分析特高频天线阵列获得射频信号的时间差可快速准确地确定放电型干扰源的位置区域。基于监测结果对干扰源进行了有针对性的处理后,被试的±800 k V换流变压器顺利通过了各项局部放电测量试验。研究结果将被进一步应用于换流站现场特高压换流变压器局部放电测量干扰的排查处理。     

变压器局放在线监测UHF信号提取方法研究

局部放电(以下简称:局放)是引发变压器早期绝缘故障的重要原因之一,采用检波技术提取局放超高频(UHF)信号包络,根据放电指数衰减特性,提出两种放电UHF脉冲判别准则:脉冲宽度-局部峰个数(Tp-Np)关系和相关系数-均方误差(CC-MSE)准则。通过能量阈值法识别脉冲,逐层剔除复杂现场干扰,分类识别变压器内部局放UHF信号,放电幅值和相位等信息基本无损失。提出的实用算法依据时域波形特征,计算复杂度小,非常适合在线监测。     

局部放电超高频检测抗干扰与多源放电信号分离方法

变电站的电磁环境复杂,存在大量处于超高频(ultrahigh-frequency,UHF)段内的通讯干扰信号及设备外部的脉冲型干扰信号,导致难以对局部放电故障现场检测结果进行准确的诊断。针对局部放电UHF检测中的抗干扰问题,提出了一种基于波形互相关分析、噪声传感器及幅比聚类分析的局部放电UHF综合抗干扰技术,试验证明这种抗干扰技术可有效排除通讯干扰、设备外部脉冲型干扰,并实现设备内部多放电源辐射的超高频信号的分离与识别,提高局部放电检测与诊断的有效性与准确性。     

换流器换相脉冲相位分布的仿真及实测分析北大核心CSCD

超特高压换流站以及新能源汇集站电力电子设备渗透率高,为了解决换相脉冲干扰严重影响换流变压器局部放电检测的实际问题,文中通过模型建立及仿真计算,获取了换流器换相脉冲的相位分布。计算结果表明移相调制下换相脉冲数量少而且呈现均匀分布,局部放电检测中可以不采用聚类分离器;相比之下采用脉宽调制时换相脉冲数量最多并且间隔不固定,局部放电检测中需要采用聚类分离器。对换相脉冲相位序列进行Weibull分布拟合,拟合结果表明换相脉冲的相位分布具有很强的对称性,与之对比局部放电脉冲的相位分布则具有很强的非对称性。实际测试结果符合上述两个特点,文中的分析结果对变压器局部放电监测中是否采用聚类分离器,以及采用哪种模式识别器,具有一定的指导意义。     

±800kV换流变压器现场局部放电试验的干扰监测

研究干扰识别和定位技术是解决换流变压器现场局部放电测量难题的关键。针对南方电网开展的国内外首次现场修复±800 k V换流变压器的试验要求,采用特高频(UHF)法对局部放电测量干扰进行了旁路监测,通过分析UHF检波信号的波形特征和相位分布统计特征验证了现场检修试验厂房对换流站电磁辐射的屏蔽效果,通过UHF天线阵列精确定位并妥善处理了厂房内的多种局部放电干扰源,支撑被试的±800 k V换流变压器顺利通过了各项试验,视在放电量满足了出厂试验的限值要求。为今后研究在无厂房条件甚至运行条件下实现换流变压器局部放电水平的精确评价提供了技术基础。     

电力变压器局放信号抗干扰与模式识别

在局部放电信号抗干扰方面,考察了几种较新的阈值除噪方法,提出了将二进小波变换分别与单抽头最小均方LMS(Lease Mear Square)算法滤波器和基于Birge-Massart策略的小波去噪相结合的变压器局部放电信号抗干扰方法.同时针对局部放电信号的模式识别问题,首先分别根据模糊概率理论和波形匹配理论,针对时域单个特高频UHF(Ultra High Frequency)脉冲信号,提出了2种电力变压器特高频局部放电信号的模式识别方法.基于时域单个UHF脉冲信号的信息,提出了用于神经网络输入的8个特征量,分别利用BP网络、Elman回归神经网络和PNN概率神经网络对4种典型的变压器局部放电信号进行了模式识别的尝试,取得了较好的识别效果.     

电力变压器局部放电内嵌式监测系统研究

针对变压器内部局部放电产生的超声波信号特征,设计基于电-声联合检测法的内嵌式监测系统。该系统可以在线同步检测出变压器局部放电产生的2路电流脉冲信号和6路超声波信号。硬件上采用12芯光纤传输,有效抑制现场监测的电磁干扰,提高测量的灵敏度;软件上采用集成模块化设计,有助于提高系统运算的速率和可靠性。通过地下变电站3台主变在线运行,实测数据表明,研制的在线监测系统能够实现变压器局部放电信号的在线实时监测,为变压器的状态检修提供大量可信的数据依据。     

亚纳秒高压脉冲发生器的研制及仿真

以高压脉冲放电管为开关元件研制了一种亚纳妙高压脉冲发生器,实验和仿真表明该发生器可产生上升时间为360 ps,幅值不低于4 kV的亚纳秒高压脉冲信号,并且具有放电稳定、重复性好的特点,可作为研究GIS和电力变压器中局部放电信号超高频特性用的信号源。     

基于模糊概率论的变压器局放信号模式识别法

电力变压器局部放电信号的模式识别是局放研究中的一个难点和重点问题.文中通过对高采样率采集到的4种局放模式下的单个UHF脉冲信号进行小波包分解,从熵值和能量角度提取出6个特征量,运用了模糊理论基本思想,通过简单的计算求出各种放电模式的信息分布表和放电标量作为参考量.当给出一个待确定模式的局放信号时,求出其具体的放电标量,按照相对误差最小原则就可以确定出其模式归属.经实测局放信号验证,该方法思路清晰,简单有效.     

基于高速数字电路的PD UHF信号纳秒级陡脉冲源研制

超高频法是目前电力设备局部放电在线监测广泛使用的监测方法,超高频电磁信号的定量、定位研究需要稳定可靠的UHF信号模拟发生装置,针对这一现实需求,文章设计了一种基于数字电路的纳秒级脉冲源,用于产生PD UHF模拟信号。文章详细分析了利用数字电路产生陡脉冲的原理,选用简单的高速逻辑器件构建了脉冲发生电路,并采用虚拟仪器产生频率可变的方波信号作为脉冲源的触发信号。用Pspice仿真分析了门电路的脉冲响应特性,并搭建了试验电路进行性能测试。实验结果表明,该脉冲源产生的陡脉冲信号幅值可达2 V,脉冲重复率为50 k Hz-20 MHz,上升陡度为1 ns,脉宽为3 ns,能有效模拟PD UHF信号,并进行相关的局部放电实验。     

一种亚纳秒高压脉冲源的研制

本文对一种以亚纳秒高压脉冲放电管为主要元件的脉冲产生电路进行了计算和试验研究,给出了电路的结构参数及选取原则.实验表明所研制的高压脉冲发生电路可产生上升时间小于500ps,幅值不低于4kV的亚纳秒高压脉冲信号,并且具有放电稳定、重复性好、频谱范围广的特点,可作为研究GIS和电力变压器中局部放电信号超高频特性用的信号源.     

基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法

为提升变压器局部放电特高频信号检测灵敏度和抗干扰能力,研制了上限检测频率达480 MHz的特高频线圈传感器,其具备在变压器铁芯/夹件接地位置检测局部放电特高频电流信号的能力。在实验室设置局部放电模拟缺陷,研究了变压器悬浮电位放电和绝缘表面放电的信号特征,有助于对现场检测的信号进行类型识别。研究了变压器现场检测去干扰方法,在此基础上研究了基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法,并进行了实测验证,检出110 kV变压器内部局部电位放电缺陷,有助于提升变压器局部放电现场检测水平和诊断准确性。     

应用复小波变换对电力变压器局部放电超高频信号去噪研究

以电力变压器超高频局部放电在线检测系统为例,提出了一种基于复小波变换技术的分离局部放电超高频信号和噪声的方法;研究了三步骤去噪算法,对其最优复小波的选择、复小波分解阶数的确定及其阈值算法的选取作了重点研究。针对不同的噪声给出了不同的阈值算法——惩罚阈值法和SURE法的阈值选取能方便地捕捉噪声范围内存在信号分解的微小的细节信息,而普通阈值法和渐进SURE法的阈值选取能有效地去除噪声;最后,给出了在线去除局部放电超高频信号噪声的步骤和方法。结果表明:利用复小波变换技术,抑制电力变压器超高频在线监测的局部放电信号中的噪声是一种极为有效的优化方法。     

Partial discharge measurement in the ultra high frequency (UHF) range

The paper provides essentially a summary of PD measurements applying the UHF range in order to increase the detection threshold, to improve the localization accuracy and to perform on-line measurements of Partial Discharge (PD) in noisy environments. The electromagnetic UHF technique offers good signal to noise ratios, because external PD signals and disturbances can be shielded effectively. A new developed method allows the localization of PD in gas-insulated substations (GIS) by frequency domain measurements. The basic idea is the displacement law of Fourier transformation. The interference phenomena of superposed signals from two sensors give information about the time delay of the sensor signals. On-site PD measurements are made at cable connectors by means of monopole antennas housed in a barrel sleave, while the cable is in service. Thus a sensitive PD measurement even in noisy environment is possible. PDmeasurements on several 72 kV cable connectors were performed in an unshielded laboratory. On-site measurements during operation showed the great potential for condition assessment. For decoupling sensitive UHF PD signals from the inner of a power transformer tank UHF sensors applied through drain/oil valves are used. Experimental studies indicate that all relevant types of PD possibly occurring within a transformer emit high frequency spectra to be detected with UHF sensors. Furthermore in laboratory experiments and on-site measurements very moderate UHF signal attenuations have been observed.     

Partial discharge study in transformer oil due to particle movement under DC voltage using the UHF technique

Converter transformers are one of the key components in high voltage DC power networks. The insulation of these transformers is stressed by both AC and DC voltages. Therefore, AC and DC voltage tests are routinely applied during factory tests to verify the performance of the insulation structure. Partial discharges in an insulation system are incipient discharges that can damage materials and may eventually lead to complete failure of the insulation system during operation. Recently it has been shown that monitoring such discharges formed under AC stress is feasible using Ultra High Frequency (UHF) measurement technique and that there is a reasonable correlation between the partial discharge magnitude and the amplitude of the UHF signal generated by partial discharges. However, the partial discharge activity under DC voltages is not fully understood. This paper describes a study using the UHF technique to improve our understanding of particle-induced partial discharge activity under DC voltages in mineral oil insulation. UHF signals generated due to conducting particle contamination in transformer oil under AC and DC voltages are compared and analyzed. A method for distinguishing particle discharges in regions of high or low electric field stress is proposed based on frequency-domain analysis of the measured UHF signal.