GIS金属突出物缺陷局部放电发展全过程的严重程度评估

局部放电作为GIS设备绝缘劣化的早期信号,能够引起绝缘的进一步劣化,因此,研究局部放电严重程度评估对GIS设备检修具有重要的理论意义。结合局部放电信号的统计特征与其严重程度的单调相关性,提取了能够表征局部放电严重程度的9项统计特征参数,将局部放电严重程度划分为轻度放电、中度放电与重度放电3个阶段,研究并构建了基于K-means聚类分析的局部放电发展全过程的严重程度评估算法,以金属突出物缺陷局部放电试验为例,对获取的局部放电发展全过程信号进行严重程度评估,得出不同严重程度下各特征参数的标准数值区间。结果显示,局部放电严重程度的评估结果与各特征参数的变化趋势完全相符,验证了该算法的可行性与有效性。     

运行条件下GIS局部放电严重程度评估方法

运行条件下气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitchgears,GIS)的局部放电检测已取得了大量的应用,但对于检测到局部放电信号的严重程度评估仍然是亟待解决的难题。利用变电站现场GIS的局部放电检测数据,结合长短时记忆网络(long short-term memory network,LSTM)和Bagging集成学习方法,提出一种运行条件下GIS局部放电严重程度评估方法。先明确了用GIS设备未来1个月内的故障概率来定义局部放电严重程度,并基于该定义对大量的变电站现场检测数据确定了数据标签,建立了数据集。针对数据样本不均衡,利用Bagging集成学习方法将N个LSTM深度网络构建成适用于局部放电严重程度评估的集成学习模型。通过对由局部放电数据特征值、局部放电技术影响因素、设备运行信息等组成的特征向量进行分析,模型最终可以输出局部放电严重程度评估结果。通过与普通LSTM网络、反向传播神经网络(backpropagationneuralnetwork,BPNN)以及Bagging-BPNN方法的对比,以及变电站现场检测案例分析,结果表明所提方法可以有效地对运行条件下GIS局部放电进行严重程度评估,易于实施,与普通LSTM、BPNN和Bagging-BPNN相比评估结果的可信度更高。     

GIS设备绝缘子高压电极故障局部放电严重程度的诊断与评估

绝缘子表面高压电极故障所导致的局部放电是气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear,GIS）设备内部较为常见一种放电。为实现GIS设备中绝缘子表面高压电极故障局部放电严重程度的诊断与评估,建立了一套220kVGIS设备局部放电缺陷发展的试验平台,采用逐步升压法对绝缘子表面高压电极故障所导致的局部放电进行了长期试验,观察到了放电起始、发展直到沿面闪络的现象,获得了不同试验阶段的趋势图、散点图、二维柱状图、灰度图、时频分析图等多种统计谱图。研究结果表明：1）可以将GIS设备绝缘子表面高压电极故障导致局部放电的放电严重程度划分为3个级别：轻微放电、中度放电以及危险放电;2）随着局部放电的加剧,放电点沿相位的分布逐渐变宽,并且散点图、柱状图、灰度图以及时频分析图等统计谱图的形貌特征出现相应的变化。利用上述局部放电相位分布特点以及多种统计谱图的形貌特征可以作为GIS设备绝缘子表面高压电极故障导致局部放电严重程度诊断与评估的依据。     

悬浮缺陷模型局部放电发展过程中分解产物的特征

悬浮放电是GIS的典型缺陷之一。通过对GIS设备局部放电的检测和分析,可实现设备状态评估和故障诊断。文中利用脉冲电流法和分解物检测法,研究了间断恒压法下GIS悬浮缺陷模型局部放电发展过程及其分解产物的特征,并在局部放电已产生分解物的前提下,探究了各分解气体的扩散特征。实验结果表明:局部放电放电特征量不因外施电压间断而发生改变;局部放电发展中SF_6气体水分体积分数呈增长趋势,仅用SF_6气体微水含量偏高来推测GIS设备受潮存在一定局限;若分解物检测试验中只检测到SO_2气体,则GIS设备可能存在放电程度较严重的悬浮放电缺陷,因此SO_2气体可用于判断悬浮放电发生与否;CO气体扩散速度较快,可作为判断设备故障严重程度的特征气体。     

气体绝缘系统中典型缺陷的超宽频带放电信号的分形分析

要提高气体绝缘系统(GIS)放电在线监测与诊断的准确性，需要研究其典型缺陷的超宽频带放电特征。但GIS中放电频率高、频带宽，基于IEC60270标准的常规低频局部放电统计分析方法难以对放电特征进行分析。文中提出应用基于小波提取技术的放电信号的分形分析方法，对GIS中典型缺陷放电的各频段信号进行分维数计算，用分维数来量化分析GIS中超宽频带局部放电的频谱特性，发现了GIS中不同金属性表面缺陷的超宽频带放电分形特征的明显差异，对进一步将超宽频带放电检测技术用于GIS局部放电在线监测具有重要意义。     

GIS中局部放电与气体分解产物关系的试验

SF6分解气体检测法,因其不受电磁噪声和振动干扰,同时也适用于过热故障的检测等优点,成为对GIS设备进行局部放电检测诊断的重要手段,应用前景广阔。为填补现有文献中关于GIS设备局部放电与SF6分解产物关系的研究空白,在实验室建立了一套能够检测SF6分解气体产物的GIS局部放电研究平台,利用长期加压法研究了局部放电类型、放电严重程度以及气体压强对SF6气体分解产物体积分数的影响以及分解产物体积分数随时间的变化趋势。研究结果表明:在尖刺放电、悬浮放电、沿面放电3种类型中,GIS设备中均产生SOF2+SO2气体与HF气体,上述两种分解气体可作为检测GIS设备局部放电的特征气体;随着局部放电严重程度的加重,SOF2+SO2气体与HF气体体积分数增大,SF6气体分析法比较适用于检测较为严重的放电缺陷;随着SF6气体压强的增大,局部放电产生的SOF2+SO2气体和HF气体的产气速率有下降的趋势。     

基于局部放电能量的油纸绝缘典型缺陷放电严重程度评估方法

变压器内部缺陷引发的局部放电会导致油纸绝缘老化与损伤,甚至造成威胁变压器安全运行的绝缘故障。为探究基于局部放电信号的变压器缺陷严重程度评估方法,文中搭建了球—板、柱—板、针—板3种典型缺陷模型,得到局部放电相位谱图、放电次数和放电量等特征参量随时间的变化规律,发现球—板和柱—板模型下放电次数、针—板模型下平均放电量由上升到下降这一变化趋势的改变,可作为放电后期的判断依据。在此基础上,引入放电能量对放电强度进行量化表征,分析了缺陷类型和放电发展阶段对放电能量的影响规律,据此可将放电严重程度划分为起始、发展和危险3个等级。研究成果可为不同缺陷类型下的局部放电严重程度评估提供参考依据。     

局部放电试验消除噪音技术

运行中GIS的现场局部放电试验受变电站内与GIS相关连的各种外界干扰的影响,通过高压电源、其共模噪音又经地由检测点的接地处进入GIS,使局部放电无法测定。然而GIS的局部放电脉冲波形不同于外     

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。     

基于超高频特高频法的GIS局部放电特征图谱提取与研究

局部放电检测对发现GIS设备内部潜在的缺陷发挥着重要作用,不同类型的放电对GIS的危害程度存在明显差别,正确识别GIS的放电类型对于保证设备安全运行、评估绝缘状况和制定检修策略具有十分重要的意义。文中研究了三相共筒式GIS在运行中常见的故障类型,根据具体的试验条件,,设计了4种典型的绝缘缺陷模拟常见的GIS故障类型,并通过采用超高频特高频(UHF)法对存在故障的GIS进行了局部放电检测,分析了4种绝缘缺陷放电的典型图谱,为GIS的稳定运行和故障的及时检修提供了依据。     

利用SF6分解物检测GIS内部局部放电故障

六氟化硫(SF6)电气设备在制造、现场安装和运行过程中,不可避免会在其内部产生一定的不良缺陷,这些薄弱部位在强电场的作用下易引发局部放电,若局部放电长期存在,在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验,不但能够确定绝缘故障的原因及其严重程度,还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题,是预防绝缘故障、保证GIS安全可靠运行的重要措施。本文总结了前人对于GIS局部放电机理的研究成果,通过设计试验验证了局部放电中S2OF10、SO2F2和SO2的产生,证明了使用SF6分解物检测GIS局部放电故障的可行性。     

气体绝缘组合电器尖端放电发展过程的试验研究

研究局部放电发展过程有助于对放电故障的严重程度做出准确的评估,给出合理的设备维修策略。尖端放电是发生在气体绝缘组合电器设备中的一种常见的典型局部放电故障,通过研究尖端放电发展过程中各个阶段的特高频局部放电检波信号的放电模式特征,给出了各放电发展阶段中放电特征参数随试验时间的发展变化规律,为该类型局部放电故障严重程度的诊...     

局部放电对GIS盆式绝缘子绝缘劣化程度的评估研究

为了及时发现气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Swithear,GIS）放电故障，通过分析GIS设备的典型局部放电检测方法的数据特点，依据模糊综合评价法原理，选取能够反映GIS设备运行状态的检测数据作为评估指标，建立GIS盆式绝缘子的状态评估模型，分析局部放电检测方法；根据相关技术规范对评估指标进行归一化，分析指标数据特征；选择三角形与半梯形组合隶属度函数，运用层次分析法确定评估指标的权重向量集，选择加权平均型算子进行模糊合成，最终实现对GIS盆式绝缘子的状态评估。最后通过实例验证了该评估方法的有效性和实用性。     

GIS悬浮电极缺陷局部放电测量与分析

笔者通过建立试验模型对气体绝缘全封闭式组合电器设备中悬浮电极缺陷局部放电特征进行深入研究,在实验室中以一段220 kV电压等级的GIS设备为试品,设计了悬浮电极缺陷放电物理模型,采用逐级加压法对悬浮电极进行局部放电试验,试验过程中同时采用脉冲电流法、特高频法和超声波法对局部放电情况进行监测,获取悬浮电极缺陷的放电特征及发展趋势。试验结果表明,随着施加电压的升高,悬浮电极缺陷的放电程度越来越剧烈,具体表现为放电次数增多、放电幅值增大和放电相位区间变宽。利用特高频传感器获取的放电数据,绘制了悬浮电极缺陷放电脉冲的时域、频域谱图及PRPD谱图,为局部放电严重程度评估提供了依据;同时对试验采用的3种检测方法观测结果进行了对比分析,结果表明,特高频法能够避免电磁干扰,具有高的灵敏度,更适合于局部放电在线检测。     

突出物缺陷下局部放电发展过程研究及特征信息提取

为可靠评估电气设备内部局部放电严重程度,指导电气设备状态检修策略制定。本文采用阶梯电压法对气体绝缘组合电器内部典型金属突出物缺陷下局部发展过程进行了试验研究,构造了不同放电发展阶段的局部放电特高频信号φ-u散点图和φ-n谱图,提取了各放电阶段中表征绝缘劣化程度的11个特征参量。分析发现,在不同的放电阶段,各特征值大小不同,且随着放电的发展呈现不一样的变化趋势,这些差异信息可以描述局部放电发展阶段,可为局部放电严重程度评估提供更加完整的信息。最后,本文结合空间电荷对空间电场畸变效应,从局部放电产生与发展的物理微观过程出发,分析了各特征量出现相关变化规律的物理机制,解释了采用相关特征参量进行局部放电严重程度评估的科学性。     

基于UHF法的GIS设备常见缺陷的局部放电特性研究

介绍了一种对GIS设备中4种常见的局部放电信号的特性研究方法,即利用高速示波器、频谱分析仪和研制的局部放电监测系统3种仪器来分析捕获由局部放电激发出的UHF（Ultra High Frequency）信号。对局部放电信号的监测及分析有利于评估GIS设备的运行工况、绝缘水平和估计GIS设备的大修周期和远景寿命。     

GIS中自由金属颗粒缺陷局部放电严重程度评估

自由金属颗粒缺陷是GIS中常见的绝缘缺陷,而且不同严重程度的局部放电对设备安全运行的影响不同,因此有必要对该类缺陷的放电发展程度进行研究。采用阶梯升压法对自由金属颗粒局部放电进行研究,利用特高频检测技术对局部放电信号进行采集,并提取出6个有效表征局部放电严重程度的特征参量,最后采用K-means聚类算法及最小距离原则建立了局部放电发展阶段的划分规则,并探讨了自由金属颗粒缺陷放电发展过程的演化机制。结果表明:放电特征参量随试验时间的增加均呈现出单调突变式增大或减小的趋势,可以用来表征自由金属颗粒放电的严重程度,通过聚类分析算法和局部放电试验将金属颗粒的放电过程划分为放电发展阶段与放电的临近击穿阶段。     

交流电压下GIS中导电微粒的模式识别方法研究

气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)内部自由导电微粒是影响GIS运行可靠性的重要因素。为了实现GIS内部导电微粒的在线识别,为GIS设备的局部放电严重程度和危险度评估提供理论依据,建立了一套GIS设备局部放电缺陷的试验平台。利用模式识别的方法,在试验过程中采集不同导电微粒的超声波信号,通过对信号的分析和处理,提取出特征,将所提取的不同种类的导电微粒的特征输入到极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)中,通过训练和测试,最终的模型识别正确率能够达到92.58%。该方法为今后GIS设备内部自由导电微粒的识别带来了新思路。     

基于深度森林模型的GIS局部放电模式识别

气体绝缘组合开关电器(GIS)不同类型的局部放电(PD)对GIS绝缘造成的破坏程度不同,正确识别局部放电类型对于评价GIS绝缘状况非常重要.为简化特征提取过程、提高局部放电类型识别率,将深度森林算法引入GIS局部放电模式识别,提出一种应用于局放模式识别的深度森林模型.搭建252 kV GIS局部放电检测实验平台并设计典...     

局部放电电磁波在GIS中的衰减特性

局部放电电磁波信号在气体绝缘开关设备(GIS)中传播时受GIS结构影响而产生衰减变化,使得难以从超高频(UHF)检测信号实现对局部放电源信号的有效评估。为分析GIS不同结构部件对电磁波信号的影响,本文采用时域有限差分(FDTD)法对GIS中局部放电电磁波的衰减特性进行建模分析,研究了电磁波信号在GIS中不同部件传播时幅值、能量等参数的变化特性。对局部放电电磁波信号经过绝缘子前后的变化进行试验研究,验证了仿真分析的有效性。研究结果表明,电磁波信号在同轴波导中传播时信号能量衰减很小,但是由于高次模波的色散效应使得信号幅值发生较大程度的减弱;邻近局部放电源的绝缘子对于电磁波信号的衰减作用比其他绝缘子更大;经过L分支的电磁波信号能量衰减和幅值降低程度均较大,但其横电磁波(TEM)分量衰减很小;电磁波经过T分支的垂直部分比直线部分衰减更为严重。