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。     

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。     

基于光纤传输的气体绝缘开关设备局部放电超声波检测系统

为了检测和分析气体绝缘开关(GIS)设备的绝缘状态,结合光纤传输技术、数字信号处理技术、超声波检测技术,设计了1套基于光纤传输和Lab VIEW虚拟仪器的GIS局部放电超声波检测系统。系统由超声波传感器、远端高速采集模块、本地模块和上位机软件系统组成,应用光纤传输技术实现GIS局部放电信号的高速可靠采集。在准确提取局放信号的基础上,使用图形化编程语言Lab VIEW开发了上位机软件系统,上、下位机之间的通信通过用户数据报协议(UDP)实现。系统可实时采集和存储GIS局部放电超声波信号,并可对局部放电信号的时域、频域分布等信息进行分析,定位故障位置。采用该系统在多个变电站进行了实测,结果表明该系统可以有效地检测GIS局部放电。     

GIS机械振动和局部放电融合检测系统研究北大核心CSCD

气体绝缘组合开关潜在性的绝缘缺陷和机械缺陷是导致其发生故障的主要原因,因此同步检测GIS设备内部绝缘状态和机械状态,对电力系统的正常运行具有重要的现实意义。文中从GIS的实际检测需求出发,设计振动—超声融合传感器,搭建融合检测系统。系统基于小波包算法实现对融合信号的分离与去噪,并利用振动基频信号获取工频电压相位,作为局部放电PRPD(partial discharge phase distribution)谱图的相位参考信息,检测系统可综合实现振动—超声融合信号采集、调理转换、处理分析等功能。在实体GIS设备上开展了隔离开关接触不良机械振动—局部放电联合检测试验,试验结果表明GIS设备隔离开关接触不良缺陷程度越高,机械振动信号中100Hz基频分量和300Hz异常分量越大,且隔离开关严重接触不良状态下会产生600、900Hz的异常分量,并伴随有悬浮放电信号,PRPD谱图显示放电幅值稳定且较高,放电相位固定,特征明显。文中研制的振动—超声融合检测系统可实现对GIS机械振动、超声局放信号的时空同步检测,进而综合分析GIS的机械状态和绝缘状态,实现对于缺陷类型、缺陷程度的精准诊断;系统便携性强,提高了现场对于电力设备的巡检效率,为现场GIS便携式精准检测提供了新方案。     

一种基于DSP的GIS局部放电检测仪的实现

实现了一种基于DSP的GIS局部放电检测仪。采用宽频带的压电薄膜声电传感器将局部放电产生的声信号或超声信号转化为电信号,通过DSP片内高速AD对来自超声传感器的信号进行采样,并对是否抓取到放电信号进行初步智能判断。确认有局部放电发生后,依次显示被抓取的放电信号的波形、幅度和频率。在用户现场测试的结果表明,通过比较多台检测仪的检测结果,可以将局部放电位置定位于GIS设备的两个绝缘环之间。     

GIS局部放电重症监测系统及其应用

GIS局部放电重症监测系统综合了应用特高频(UHF)、超声波(AE)和高频电流(HFCT)检测原理,应用该系统对运行中的GIS设备进行短期实时局部放电信号采集、分析,可及早发现GIS内部存在的各种绝缘缺陷。利用该系统对某变电站GIS异常局放信号进行监测,判断出异常信号具有绝缘早期或悬浮放电特征,并及时掌握了局放信号的变化趋势,确保了GIS设备安全稳定运行。     

电力设备机械振动–超声波融合检测传感器研制及应用EI北大核心CSCD

电力变压器、气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)等大型电力设备不仅是复杂的电气设备,还是复杂的机械设备,运行中极易产生机械和绝缘缺陷,导致设备故障。振动及局部放电是设备机械和绝缘缺陷的有效表征信号,为了实现电力设备机械和绝缘缺陷的同时检测,该文提出可同时、同点、同步进行振动加速度和超声信号检测的融合传感器结构,设计融合信号多功能调理电路,研制振动加速度–超声波融合传感器,实现机械振动和局部放电信号在空间和时间上的同步检测及数据处理。进行融合传感器振动和超声校准试验,1Hz~4kHz内的平均振动灵敏度为98.1mV/g;20kHz~100kHz内的频响曲线谐振频率为46kHz,平均超声灵敏度为73dB(V/(m/s))。基于实际GIS设备开展局部放电和机械振动联合检测试验,试验结果表明融合传感器可准确检测电力设备机械振动和超声局放信号,为电力设备状态多物理量融合检测提供了新的思路与方案。     

GIS局部放电超高频检测法有关问题的仿真研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)中的局部放电在腔体中产生超高频(ultra high frequency,UHF)电磁波信号。为研究GIS局部放电源与UHF信号的关系,利用时域有限差分法计算局部放电产生的UHF信号;通过改变放电源和探头的参数,研究了局部放电产生的UHF信号的特性。仿真分析结果表明:UHF信号的幅值与局部放电脉冲幅值成线性关系;UHF信号与放电源的径向位置、放电通道长度、放电脉冲波形以及放电源与探头的夹角有关。单纯 UHF信号很难解释局部放电量的大小,但UHF信号可在一定程度上反映出GIS的绝缘状态。     

采用声电联合法的GIS局部放电定位试验研究

根据现有GIS局部放电在线检测定位技术中UHF法和超声波法的优缺点,提出了采用声电联合法的局部放电定位方法。通过在GIS装置中置入金属对地悬浮电位及自由金属颗粒模型的人工模拟缺陷方式进行了试验研究,并在变电站用声电联合定位法进行了实测。试验研究和现场应用情况表明,该方法同时检测局部放电的超高频和超声信号并对两类信号进行比较分析,能更加有效地排除现场干扰,实现运行中GIS局部放电信号的检测并对绝缘缺陷进行准确定位,特别是对于绝缘子附近的缺陷,通过确定绝缘缺陷所在的气室及其具体位置,提高了设备检修维护的效率。     

GIS局部放电故障诊断试验研究

建立了模型GIS中局部放电在线检测的测量系统,采用特高频(UHF)电磁波测量、常规局部放电测试以及相位分析等方法,对GIS中典型的几种局部放电特征进行了研究,以求识别放电类型.通过常规局部放电测试与UHF特高频局部放电测量结果对比,可估计UHF信号的放电量,提高UHF特高频局部放电测试在工程中的实用性.     

基于无线通信传输的GIS局部放电超声波定位系统研究

为解决现有气体绝缘全封闭组合电器(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电超声波定位系统存在的问题,在研究超声波法定位原理的基础上,结合现场应用条件,设计出一套基于无线通信传输的超声波多通道局部放电定位系统。该系统采用多通道自适放大技术、对数放大信号触发技术和多通道无线通信技术来解决GIS超声波定位的关键问题。通过在GIS装置中置入悬浮电位模型的人工模拟缺陷方式进行仿真应用试验,结果表明,该系统可实现GIS局部放电信号检测并准确定位绝缘缺陷位置,有效提高了设备检修维护效率。     

基于LabVIEW的三相共筒式GIS局部放电故障类型识别系统的研究

气体绝缘组合电器（Gas Insulated Switchgear,GIS）局部放电在线检测对于保证其安全运行至关重要。为了有效地识别出故障类型,对三相共筒式GIS进行典型缺陷局放试验,获得局放信号数据。设计了基于LabVIEW平台的局部放电故障诊断识别系统,通过对局放信号数据进行分析,能有效的识别出三相共筒式GIS内的典型缺陷故障类型。     

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。     

一种特高频GIS局部放电无线便携检测系统的研制

局部放电是导致GIS设备故障的一个重要原因。目前,特高频(UHF)法的局部放电带电检测是评估诊断气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备绝缘状态的一个有效手段。为了提高检测效率,简化现场操作,设计了一种特高频GIS局部放电无线便携检测系统,系统主要由UHF传感器、无线模块和移动终端组成,通过无线通信的方式传输检测到特高频数据。对上海某一变电站系统进行检测,结果表明,能够有效检测到局部放电产生的特高频信号,快速筛选出存在局部放电的GIS设备,显著提高了检测效率。     

GIS局部放电在线检测系统开发

介绍了一种使用外部天线检测气体绝缘开关装置(GIS)局部放电的方法,这种天线紧贴在绝缘支撑物的表面安装,可接受局部放电产生的电磁波信号。实验结果表明,该天线具有足够的带宽和较高的灵敏度．可用于局部放电的检测。     

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...     

基于EEMD和二维Gabor变换的GIS局放特征融合识别方法

局部放电(PD)可以反映气体绝缘组合开关电器(GIS)内部的绝缘缺陷,不同类型的放电对GIS的危害程度存在明显的差异,正确识别GIS的放电类型对于及时确认GIS设备的运行状态以及避免可能出现的绝缘故障非常重要。一种新的特征识别方法是基于总体经验模态分解(EEMD)和二维Gabor变换的GIS局放特征融合识别方法,并通过4种典型局放模型获取局放超高频信号样本进行验证。结果表明,平均正确识别率达到94.5%,明显高于单独使用EEMD和二维Gabor变换算法。     

基于超声波原理的GIS局部放电现场检测及缺陷定位方法

对基于超声波原理的气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)局部放电现场检测及缺陷定位方法进行了研究。通过采集大量数据,归纳了各类GIS局部放电的超声波信号特征,并且分析了局部放电信号和机械振动信号在频谱上的差异,有助于对检测信号进行识别。为准确判定GIS局部放电并分析其原因,进一步研究了声电联合定位方法和超声波时延定位方法在GIS现场检测中的应用,结果显示有助于排除现场干扰,具有良好的准确性和定位精度。     

基于Michelson光纤干涉的GIS局部放电超声信号检测技术

传统的局部放电超声检测技术主要是使用PZT传感器进行检测,但其性能已难以满足电力设备局部放电超声检测需求。近年来,研究人员对光纤超声传感器开展了大量研究,但缺乏针对传感器检测下限的研究,且测试较少在真实GIS平台上开展。为此,基于Michelson干涉原理研制光纤超声传感系统,并研究芯轴尺寸对传感器性能的影响规律,搭建声发射传感器性能测试平台,探究光纤传感器对微弱超声信号的检测性能,优化传感单元设计方案。在此基础上,基于126 kV GIS开展干涉型光纤超声传感器局部放电检测性能测试。实验结果表明:所研制干涉式光纤超声传感系统可用于实际GIS设备局部放电超声信号检测,所研制的光纤超声传感器平均灵敏度为82.5dB(0dB=1V/(m×s-1)),比PZT传感器(R15a)高18.7dB。对于GIS壳体尖端放电,光纤超声传感器的局部放电检测电压比PZT低44%,可测放电量低37.2%。在相同超声信号激励下,光纤传感器最大响应幅值比PZT高552%。     

基于声光联合法发现的GIS内部绝缘子裂纹引起的局部放电缺陷

首先阐述气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated switchgear, GIS)局部放电带电检测的现状，然后介绍一起应用超声波、特高频等带电检测技术发现的GIS内部支撑绝缘子裂纹引起的局部放电缺陷案例。综合分析该缺陷的超声波、特高频信号特征以及SF₆分解物测试结果，对缺陷进行精确定位。经解体检查以及绝缘件返厂完成局部放电和X光探测检查，发现异常局部放电信号是GIS内部某绝缘件上的微小裂纹引起的。最后结合该案例，对GIS局部放电带电检测技术提出相关建议。