GIS局部放电特高频传感器有效高度的比对测试

为提高气体绝缘金属封闭式开关设备(GIS)局部放电特高频(UHF)检测技术现场应用的有效性,有必要对UHF传感器耦合性能进行校核。为此,建立了基于吉赫兹横电磁波(GTEM)小室的UHF传感器有效高度测试平台,采用0.3~1.5 GHz频段内的平均有效高度和该频段内有效高度大于等于2 mm的百分比表征UHF传感器的耦合性能。基于GTEM750小室,采用时域脉冲和扫频参考法对UHF传感器的有效高度进行了比对测试,并与GTEM1500小室的测试结果进行了比较;基于GTEM750小室的时域脉冲参考法,讨论了UHF传感器类型、工装、安装角度对有效高度测试结果的影响。研究结果表明,不同方法和平台对UHF传感器在0.3~1.5 GHz频段内的平均有效高度测试结果的偏差在±1 mm以内;UHF传感器类型、工装、安装角度对有效高度有显著的影响。     

基于频域反卷积的局部放电特高频传感器时域参数研究

时域信号特征分析是直流局部放电类型判断和严重程度分析的重要手段,而局部放电特高频检测传感器普遍采用频域有效高度作为主要性能参数,无法直观描述传感器的时域响应特性。因此提出一种通过时域参数表征特高频传感器性能的方案:在有效高度标定体系的基础上,经由Hilbert变换获取时域解析脉冲响应函数,并提取出包络峰值、包络宽度和振荡时间3种时域参数。利用Guillaume-Nahman技术克服了频域反卷积求取时域参数过程中的病态问题,避免脉冲响应淹没于高频噪声之中。使用该方案仿真研究了椭圆偶极子传感器和对数周期传感器的时域特性,结果显示后者的时域响应波形具有更高的峰峰值、更短的上升时间和更严重的拖尾效应,并通过模拟局部放电实验验证了该结论。研究结果表明,利用本方案提取出的时域参数与有效高度参数相比,能够更准确地描述UHF传感器在接收脉冲信号时的行为特征,可为局部放电UHF检测信号时域波形的有效对比和分析提供技术支撑。     

GIS内置式特高频传感器电场分布研究

内置式特高频传感器植入GIS腔体时,会对原有电场产生畸变,从而影响设备的安全运行。通过对内置式特高频传感器的不同植入位置进行电场计算,得到了不同植入位置时传感器对原有电场的畸变情况,在此基础上提出了内置式传感器的植入原则。结果表明：当传感器平面与GIS外壳呈水平或处于GIS预留腔体内时,传感器对原电场的影响可忽略不计。综合灵敏度的考虑,可将传感器平面与腔体外壳呈水平布置。     

大尺度电气设备宽频特性频域测量方法

高压电气设备一般尺寸较大,测量其宽频特性时需利用较长的测量引线,这将严重影响宽频特性测量结果。该文以阻抗分析仪为测量设备,针对现场测量时遇到的问题,提出一种适于现场测量的大尺度电气设备宽频阻抗测量方法。该方法利用同轴电缆适当的屏蔽层接线,保证了测量时不同空间布线下测量结果的一致性,同时利用"开路、短路、负载校验"补偿了长测量电缆对测量结果的影响。解释了所提方法的原理,并在实验室和现场开展测量验证了该方法的正确性。现场测量表明该方法可在兆赫兹内准确测量电力系统内主要设备的宽频阻抗特性。     

局部放电UHF传感器有效高度脉冲时域和频域标定对比研究

有效高度标定现已成为国内外普遍认可的一种局部放电特高频传感器的性能评价手段,相关测试要求已经被写入了电力行业标准。在基于吉赫兹模电磁波(GTEM)的脉冲时域标定方法研究成果的基础上,提出了一种基于频域参考法的GTEM扫频标定新方法,研制开发了以网络分析仪和GTEM小室为核心的扫频标定系统。分别采用脉冲时域和频域参考法对特高频传感器的有效高度开展了测试验证和对比研究,实验验证了两种方法对于特高频传感器有效高度标定的一致性。     

变压器绕组等效模型参数的频域辨识

利用变压器绕组的频率响应,在频域中借助最小二乘法中的Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ辨识方法,可以方便、快速地辨识变压器等效模型的参数。并借助一台模型变压器进行了验证,误差很小。     

GIS特高频传感器现场校验有效性影响因素

通过注入陡脉冲信号校验现场GIS特高频传感器的有效性会受到各种因素的影响。在GIS真型试验平台上开展了不同的典型缺陷与陡脉冲信号源所激发特高频信号的传播衰减特性对比分析,并应用小波包分析,对比分析了信号在不同频段的传播规律。试验结果表明：不同人工陡脉冲信号源会对检测结果产生较大影响,悬浮放电模型更加类似于人工陡脉冲信号源。通过注入陡脉冲信号对在运GIS的特高频传感器有效性开展验证,发现部分传感器存在问题。     

变压器局部放电特高频传感器定量分析技术的研究

正局部放电将促使变压器绝缘老化速率加快,所以对局部放电检测诊断的研究具有重要意义。在变压器的局部放电检测中,特高频(Ultra High Frequency,UHF)检测法具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点,适用于变压器局部放电的现场检测。但是对于现有的变压器特高频测量系统无法与视在放电量(pC)所对应,针对此情况,重点研究在变压器内部特高频信号衰减特性、传播特性及与视在放电量(pC)的对应关系。     

GIS分布式特高频传感器的现场行波标定方法

局部放电带电检测仪器广泛应用于电力设备状态检测,而特高频(ultra-high frequency,UHF)传感器作为一种在线监测装置,在气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)中被广泛应用,但尚缺少针对GIS特高频传感器的现场标定方法.为解决GIS特高频传感器现场标定难题,文...     

GIS内置碟形特高频传感器特性的仿真研究

特高频局部放电检测是现阶段电力设备现场检测的常用手段,而特高频传感器的灵敏度和频带特性对于其使用效果具有重要的影响。文中使用时域有限差分(FDTD)方法对GIS内置式碟形特高频传感器的特性进行了研究,分析了特高频信号从激发、传播、接收到最终输出这一系列过程中的模态转化和信号衰减情况,并考虑了碟形传感器的形状参数对其测量效果的影响。研究结果对于内置式特高频传感器在GIS设备上的合理布置,以及传感器的优化设计具有重要的意义。     

特高频局部放电传感器的测点布置效能检验

分析特高频监测传感器特点及其受GIS内部不同结构的影响,针对具体外置传感器性能,研究并提出体现效能与成本平衡的传感器测点布置策略。该策略中,监测传感器在GIS模型及实体间隔内模拟局部放电,统计分析实验样本数据,讨论GIS内部结构及外部干扰对监测效果的影响,比较各类情况下传感器在盆式绝缘子法兰处的检测效果。该策略兼顾对关键设备局部放电信号的有效监测和配置经济原则,有利于为放电源定位提供依据。     

变压器局部放电特高频传感器的研究与应用

针对目前变压器局放传感器灵敏度低、频带窄等问题,采用平面等角螺旋天线设计特高频传感器,采用直线代替指数渐变巴伦,仿真验证螺旋内径、巴伦宽度和高度对天线性能的影响,表明随着平面等角螺旋天线的螺旋内径r0的增加,回波损耗在低频段波动性逐渐变强,频带宽度降低;巴伦端宽度w1对天线回波损耗低频段的稳定性和频带宽度的影响也十分明显;巴伦高度h则主要会影响天线回波损耗高频段的性能,随着巴伦高度的增加,回波损耗呈现先增加后减小的趋势。基于天线仿真优化尺寸,研制了基于法兰安装的变压器局放特高频传感器,利用变压器局部放电模拟系统进行实测,回波损耗S11小于10 dB带宽为0.38～3 GHz,增益可达3.64 dB。结果表明传感器抗干扰能力强,天线性能良好,可用于变压器局部放电在线检测及故障诊断。     

基于曲流技术的多频段特高频传感器的研制

变电站局部放电(PD)检测特高频传感器的工作频率范围为300~1 500 MHz,为避开该频段内手机信号等诸多外界干扰,基于环形天线原理和曲流技术设计了一种新型多频段全向特高频传感器。通过仿真和实测研究了该传感器的局部放电检测性能,并将其与宽频传感器的局部放电检测性能进行对比。结果表明,该传感器的工作频段为480~520、800~850、1 100~1 150 MHz,覆盖了电晕放电、沿面放电、自由金属微粒放电3种典型的局部放电缺陷信号的主要频率范围;且具有体积小、近似全向测量和灵敏度高的特点。该传感器能较好地检测各种类型的放电信号,满足变电站局部放电检测及定位要求。     

GIS特高频局部放电传感器接收性能测试方法研究

提出用等效高度表征特高频局部放电传感器接收性能的测试方法,并建立专用试验测试平台,对传感器的接收性能进行检测,同时研究了两个不同厂家的特高频局部放电传感器的接收性能,分析了屏蔽对测试结果的影响。     

基于特高频无线智能传感器的局部放电定位法

鉴于传统有线传输的局部放电监测系统需要铺设信号传输线,安装维护工作量大。研制了利用无线传感网络技术的UHF无线智能传感器。同时为克服现有基于时延的UHF局部放电定位技术所带来的昂贵硬件开销等问题,提出了基于信号幅值强度分布的局部放电定位方法,具有低硬件成本及易实现性的特点,能很好的适应性复杂空间环境的影响。试验结果表明,平均定位误差为1.009 m,59%的定位误差低于1 m,定位方差也较小,具有很好的推广应用价值。     

一种新型局部放电特高频传感器性能分析

局部放电现象是电气设备绝缘材料劣化的主要表现形式,研究如何有效地检测局部放电信号以减少电力设备绝缘击穿事故的发生,对电力设备的安全运行具有重要意义。本文针对现有外置式局部放电传感器应用于上海思源气体绝缘全封闭组合电器（GIS）盆式绝缘子存在的问题,研制一种新型天线连接器（AC）型局部放电特高频传感器,并给出其结构设计。实验结果表明,本文设计的传感器的监测带宽、灵敏度等性能优良,能够有效提高局部放电检测的灵敏度,与常规外置式局部放电传感器相比,其检测强度提升了约30dB。     

内置式特高频传感器出厂检测方法的研究与应用

内置式传感器的检测性能取决于GIS结构、传感器的布置方式等条件,在运行中对内置式传感器进行拆卸校验困难的情况下,对已安装的内置式传感器开展出厂前的校验工作显得十分重要。笔者以一段待出厂的GIS间隔为试验平台,建立了内置式传感器的检测系统并分别采用了在GIS内部放置局部放电模型及注入人工电压脉冲两种方法对传感器性能进行了校验,通过对数据的分析可以得出:两种测试方法中内置式传感器的响应量均随着与激励源距离的增加而衰减,信号经过L分支后衰减情况比沿同轴直筒传播更为严重;对于同一个传感器,其响应量随着激励信号强度的增大而增大;内置式传感器响应的灵敏度与激励源有关,使用的内置式传感器对脉冲电压信号的响应更为灵敏。内置式传感器的出厂校验对检验GIS厂家在设计产品时选用传感器数量及选择其放置位置的合理性具有重要作用;同时,将内置式传感器在GIS设备运行中采集到的局部放电数据与出厂校验数据进行对比分析,亦是对局部放电缺陷进行判断的重要参考。     

基于传递函数的GIS特高频传感器性能对比评价方法

在现有的基于等效脉冲的灵敏度现场校验方法中,难以获取标准化的局部放电等效脉冲,且无法使用一致的脉冲注入方式,从而不能量化评价GIS特高频传感器的性能及其布置方式的合理性。为此,提出基于传递函数的GIS特高频传感器性能对比评价方法。通过测量安装在GIS设备上的相邻两特高频传感器之间的传递函数来评价传感器及其布局方案的合理性。利用此方法,对安装在550 k V GIS设备上的内置式传感器进行了现场校验,发现了传感器失效、布局不合理等问题。该方法对于校验特高频传感器的有效性和布局合理性具有明显的效果,对于保证GIS局部放电检测有效性具有非常重要的意义。     

特高频传感器对局放信号失真的影响因素分析

局部放电产生的脉冲电流宽度为纳秒级和亚纳秒级,而特高频(UHF)传感器接收的信号持续时间达到微秒级,因而接收信号出现失真现象。经理论分析,得出UHF传感器的群延迟不平坦和相位中心不稳定引起UHF信号的失真。以自行设计的Vivaldi天线和微带天线作为样本,通过脉冲响应仿真和试验对以上两因素进行验证。并对110 k V预制故障的套管进行实验,研究不同UHF天线获得的信号与视在放电量的对应关系。结果表明:群延迟不平坦导致UHF信号的相位失真,相位中心不稳定导致幅度失真。利用群延迟平坦相位中心稳定的传感器获得的UHF信号与视在放电量的拟合优度从0.647提升至0.862。群延迟和相位中心可作为有效高度的补充参数对UHF传感器失真程度进行评价,为UHF传感器的设计和选型提供依据。