基于多种局部放电带电检测技术对GIS设备内部放电缺陷的综合诊断与分析

针对某变电站气体绝缘封闭组合电器GIS的一起局部放电缺陷,采用特高频、超声波局部放电带电检测技术,结合绝缘气体成分进行综合诊断分析,确定局部放电源类型并成功运用声-电联合法精确定位局部放电源位置.通过解体检查,确认了检测技术的有效性及可操作性,同时验证了综合检测诊断方法的精确性.     

气体绝缘组合电器现场试验现状与发展

为了诊断现场气体绝缘组合电器(GIS)绝缘状况，需要对GIS进行现场绝缘试验。阐述了对GIS进行现场交流耐压试验的基本方法，并讨论了传统的局部放电测量方法，综合分析GIS现场绝缘试验的有效性和存在问题，指出交流耐压试验配合灵敏的局放测量是有效的现场试验方法。选择可行的局部放电在线监测系统，还可以实现实时掌握绝缘运行状态。     

GIS局部放电在线监测数据采集系统设计

基于FPGA+DSP架构开发了用于GIS局部放电在线监测的数据采集系统。该系统采用声电联合法检测放电信号,通过FPGA控制采样,由DSP对数据进行处理和发送。在试验GIS装置中人工模拟绝缘缺陷,对系统进行测试,通过监测信号计算出的放电源位置与实际情况符合。该系统能够实现对GIS局部放电信息的实时采集和传送。     

新型GIS局部放电特高频信号仿真装置

气体绝缘开关组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)特高频局部放电检测仪器广泛应用于GIS设备的绝缘缺陷检测与预警，但特高频局部放电仪器对绝缘缺陷的诊断和识别的准确性往往存疑。为了提高局部放电设备绝缘缺陷诊断和识别校验的有效性，开发了一种基于导入GIS现场绝缘缺陷图谱并能进行反向输出的装置。首先介绍了装置硬件设计的实现原理、基本结构以及局部放电仿真信号产生单元的实现方法，然后介绍现场真实特高频局部放电信号的转换、载入和下发方法，最后开展装置的实用性测试。测试结果表明：GIS局部放电特高频信号仿真装置能有效模拟现场采集到的各种真实放电信号并进行有效输出，为GIS特高频局部放电检测仪器的绝缘缺陷诊断和识别提供新的方法。     

基于数值仿真与多源聚类的GIS局部放电诊断与回归分析

为了更有效地指导GIS设备的状态检修工作,基于时域有限差分(FDTD)法仿真与多局部放电(简称局放)源聚类方法,诊断分析了一起1 100 kV气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子局放检测案例。首先,开展了现场与返厂试验下的GIS局部放电带电检测与定位,建立了与返厂测试工装结构相应的FDTD仿真模型,结合特高频(UHF)电磁波传播特性仿真,开展了多源局放定位技术研究。其次利用基于累积能量函数特征参量优化提取的多源局放分离算法,对该盆式绝缘子多UHF信号源开展了聚类分析;最后,利用GIS实验平台的回归模拟进一步分析了绝缘缺陷的检测差异性,验证了现场和返厂试验结果。试验结果表明:该特高压GIS盆式绝缘子检测发现的UHF谱图呈绝缘气隙类缺陷,但脉冲电流法下局放未见异常。局放聚类分析和定位结果表明:该盆式绝缘子一大一小2个UHF信号源,结合仿真的定位方法可有效减小常规定位计算方法的误差。回归分析表明:对于绝缘缺陷来说,UHF的灵敏度高于脉冲电流法,且随着试品电容量的增大,脉冲电流法的测试灵敏度逐渐下降,这可能是导致本盆式绝缘子中UHF信号与脉冲电流法检测差异的主要原因。研究结果可为GIS局部放电诊断提供参考。     

基于LabWindows/CVI的GIS局部放电在线监测系统软件的设计与开发

目前国内外气体绝缘封闭开关设备（GIS）局部放电在线监测系统多采用高频（UHF）传感器技术,但实现的是低速采集,分析方法也多采用统计分析方法.这种测量及分析方法遗漏了大量的放电故障特征信息.文中介绍了一种基于LabWindows/CVI软件开发平台开发的GIS局部放电在线监测系统软件.它采用传统统计法测量和高频宽带测量2种方法,实现了局部放电统计分析和单次放电脉冲波形分析,对GIS盘式绝缘子的绝缘状态进行诊断.该监测软件调用MATLAB的高级分析工具包实现了小波和分形等复杂数据分析,从而实现了对局部放电信号的定量分析;基于ODBC的数据库技术实现CVI与Oracle数据库互联,采用数据库管理大量历史数据;基于Datasocket协议的软件设计实现网络通信.     

基于ARTNN的GIS绝缘故障识别新方法

为根据局部放电信号识别早期的GIS绝缘故障缺陷类型,提出了一种利用ART神经网络在线识别GIS绝缘故障类型的新方法。较之常用BP神经网络,该法训练时间短、所需样本少、权值稳定、不存在局部收敛,故更适于在线识别。网络的输入量为一个工频周期内局部放电脉冲重复率、主频率、阻尼系数、放电量、放电相位分布。利用5种GIS绝缘缺陷类型的实验所得数据对ART神经网络进行训练及验证,证明该法的缺陷类型正确识别率可>98%,在GIS绝缘故障类型的在线模式识别中具有广泛的前景。     

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。     

基于快速独立分量分析算法的气体绝缘开关设备局部放电混合信号分离与缺陷类型辨识

为解决气体绝缘开关设备(GIS)内多种绝缘缺陷并存时的混合局部放电(简称局放)的信号分离和缺陷类型辨识问题,提出了基于快速独立分量分析(FastICA)算法的GIS局放混合信号分离与模式识别方法。该方法具体包括:采用FastICA算法从局放混合信号中分离出单一局放信号,针对各单一局放信号,提出的模式识别策略是通过增添相反符号和幅值归一化的单一局放信号用于分类器训练或者使用对信号符号不敏感的特征(如分形特征等)作为分类特征。算例分析结果表明,提出的方法能够实现GIS多绝缘缺陷局放信号的有效分离,并能对分离出的单一局放信号进行准确缺陷类型辨识,且具有抗噪能力强、计算速度快、robust性好等优点。     

基于超高频法的GIS局部放电在线监测研究现状及展望

文章综述了基于超高频(UHF)的气体绝缘组合开关设备(GIS)绝缘在线监测近年来所取得的进展，包括在UHF传感器、GIS中UHF电磁波的传播特性、局部放电源识别和定位等方面取得的研究成果，并指出了UHF在线监测系统及其应用中存在的问题，如检测频带的选择等。最后还对未来UHF局放监测的研究方向进行了展望，指出新型传感器及快捷方便的定位方法等依然是研究的重点。     

安装在马来西亚的GIS局放试验的技术和经验

马来西亚的GIS在运行和现场试验期间的故障统计结果不能令人满意，主要特点是为数众多的绝缘故障。必须介绍的是严格的质量控制程序和有效的测试方法。在现场试验中基于局放测量的诊断方法已成为必做项目。一个关键(重要)的变电站已配有在线的超高频局放监测系统。所有运行中的GIS的绝缘状况已用超声局放测量进行了确认。所有介绍的诊断方法都是基于新型的高灵敏度探测仪及先进的计算机辅助分析系统。     

GIS设备内部缺陷的新型超声诊断技术

笔者归纳总结了GIS设备的内部故障,简要说明了超声诊断原理及新型GIS超声绝缘测试仪在超声诊断中的应用,重点介绍了基于缺陷测量特征的新型超声诊断技术以及国内外的诊断经验。现场实际测量表明,基于测量特征的超声诊断技术对自由颗粒、振动、悬浮电位等GIS设备内部缺陷产生的局放信号进行分析,具有较高灵敏度而且能对壳体上和导体上的缺陷进行定位的特点。     

SF6气体绝缘全封闭开关设备的早期绝缘故障诊断

超高频（Ultra-high Frequency,UHF）法是近10年才发展起来的局部放电检测技术。由于其具有较强的抗干扰能力，可实现局部放电源类型的识别和定位，因此在国际上已经用于气体绝缘全封闭开关设备（Gas Insulated Swichgear,GIS）的早期绝缘故障诊断。章概述了UHF法的检测原理及特点，并对目前的主要研究结果及发展趋势进行了评述，根据国际发展动向及该技术的日趋成熟，建议国内的GIS制造厂生产装有内部传感器的GIS产品。     

GIS绝缘问题研究综述

气体绝缘组合电器（Gas Insulated Switchgear,GIS）在电力系统中占有重要地位,然而,GIS内部会出现由于绝缘缺陷引起的局部放电（Partial Discharge,PD）,PD长时间发展会导致GIS绝缘损害,对PD进行检测显得尤为重要。对PD进行检测,主要是检测由其造成的二次物理现象,包括声、光、电磁波和气体分解产物等现象。目前,国内外学者对GIS绝缘缺陷检测技术进行了较为全面的研究,取得了大量的成果。对GIS局部放电检测技术以及SF₆替代气体研究进行了较为详细的综述,主要包括GIS平台及典型绝缘缺陷的模拟、超高频电磁波传播特性、分解气体研究、模式识别和SF₆替代气体的研究等,为后续GIS局部放电方面的研究提供了有价值的参考。     

一起220kVGIS母线气室局部放电分析

GIS设备由于其全封闭结构,运行中无法用传统检测方法对其内部绝缘状态进行检测。随着带电检测技术的快速发展及特高频、超声波技术的日益成熟,运用特高频和超声波局部放电检测技术联合检测逐渐成为GIS设备的绝缘缺陷定性和定位的高效的方法之一。通过对南昌供电公司220 kV东新变电站220kV#2备用间隔的I母气室进行超声波和特高频局放检测,由超声波局放检测技术测试到放电信号,对内部绝缘缺陷进行定位和分析,并给出了结论和建议,降低了GIS设备故障停电的风险。     

采用补偿电抗器优化的GIS工频耐压试验系统

针对目前地下GIS设备进行工频耐压试验的现状,提出了一种采用补偿电抗器和SF6绝缘技术优化设计的新型且小型化的用于500 kV GIS工频耐压试验及局放测试系统,经试验测试新系统的自身局放只有3.2 pC,并且该系统已应用于某地下GIS变电站的工频耐压试验,实践证明此系统完全满足试验需求,且提高了局放的测试精度.     

局部放电信号的小波分析

为给气体绝缘系统(GIS)局部放电在线监测和诊断提供重要的理论依据,介绍了近年来国内外利用小波变换分析局部放电信号技术的研究状况,提出了利用小波分析局部放电信号的一般方法即采用相关系数法选择最佳小波,选择恰当的分解层,利用自动阈值法确定阈值,在此基础上对局部放电信号做小波、小波包分析,并与模糊理论、神经网络等技术结合来完成局部放电信号的模式识别。     

超高频局放检测技术在GIS状态检修中的应用

随着状态检修的开展,局部放电检测技术在GIS状态检修中起到越来越重要的作用。指出设备制造及安装工艺控制不良,会造成GIS设备内部局部放电的产生,长期运行会破坏设备的绝缘性能,引发设备故障。阐述了超高频局放检测技术以其灵敏度高、抗干扰能力强等优点,在GIS带电局放检测中得到广泛的应用。介绍了GIS中典型的局放类型、超高频法的原理及应用方法,并通过实例说明该方法在GIS状态检修中的有效性。     

罐式断路器特高频带电检测技术

特高频局放检测技术对运行电气设备的绝缘性能诊断具有一定效果。介绍了特高频局放检测技术以及在GIS类设备上的应用。对罐式断路器装设内置特高频传感器开展带电局放检测进行了介绍,提出了内置传感器放置位置的几种方案并做了可行性分析。     

SF6气体绝缘开关设备典型绝缘缺陷的局部放电发展规律及诊断方法研究

我国110 kV及以上电压等级的输电网中大量采用SF_6气体绝缘开关设备(Gas Insulation Switchgear—GIS),特别是GIS设备在电网中的的应用越来越广泛。随着电压等级和系统容量的提高,电网中GIS设备内部绝缘故障概率趋于上升,设备缺陷检测及其状态判断是亟待解决的关键问题之一。针对此问题,本文主研究了应用特高频与超声波局部放电方法检测SF_6气体绝缘开关设备典型缺陷的相关技术,通过大量实验缺陷检测数据总结典型缺陷的发展机理及其不同发展阶段的信号特征,重点论述了GIS局部放电的检测方法,并对GIS的典型缺陷放电及其发展过程进行了试验检测与发展规律研究,给出了基于特高频和超声波检测法的检测特征谱图发展规律及诊断方法,最后引用一个GIS局部放电的典型案例进行了分析论证。