GIS局部放电超高频在线监测技术研究及应用

研制了GIS局部放电超高频在线监测系统,针对局部放电(PD)信号提取时面临的复杂干扰因素,提出在GIS盆式绝缘子处外置超高频(UHF)传感器耦合GIS泄露的PD信号、噪声传感器耦合周围噪声水平,借助信号处理电路对二者获取的信号进行阈值比较、数字滤波和相位对比,进而剔除外来干扰,提取真实有效PD信号的干扰抑制方案。通过现场应用实例,验证了本文所提干扰抑制方案的有效性。     

发电机局部放电甚高频在线监测现场试验分析

笔者研制了发电机局部放电甚高频在线监测系统,该系统基于双传感器定向耦合的原理进行信号采集,利用数字脉冲逐个识别技术通过软件来实现干扰抑制。结合在四川龚嘴电厂、福建池潭电厂等地的现场实验分析,验证了该系统的测试效果及其抗干扰能力。通过对某电厂发电机连续在线监测及故障预警的分析,证实了相比单一的放电量分析,采用统计参数趋势分析的方法能够更有效地反映发电机放电变化趋势。     

基于定向准确度的局部放电超声阵列传感器声学性能定量评价

声学性能良好的超声阵列传感器是确保局部放电检测成功率和定位精度的基础,目前国内外尚未开展局部放电超声阵列传感器声学性能的定量评价研究。该文提出一种基于定向准确度参数的局部放电超声阵列传感器声学性能定量评价方法。分析平面方形阵和均匀圆环阵的指向性函数及其分布,推导得到阵列传感器的定向准确度与指向性函数的关系,并采用定向准确度作为评价指标,对两种阵列结构的声学性能进行量化评价。应用FastDOA算法,仿真研究不同阵元个数时,两种阵列结构的窄带局部放电超声信号测向精度与定向准确度之间的变化规律,结果表明,同一阵列形式,局部放电超声阵列传感器定向准确度参数值越小,测向精度越高,表明声学性能越好;相同阵元个数下,均匀圆环阵的定向准确度值较方阵要小,表明圆阵声学性能更优。最后,采用自行设计研制的3×3方阵与9元均匀圆环阵在实验室采集同一宽带局部放电超声信号,并应用同一聚焦、测向算法进行局部放电超声信号的测向研究,实验结果验证了该文方法的正确性。     

检测GIS局部放电的内置传感器的模型及性能研究

全封闭组合电器(GIS)局部放电检测对于保证其安全可靠运行具有重要的意义。该文从电气测试的角度，研究了GIS局部放电信号的内置传感检测，研制了圆板型和圆环型两种内置传感器，采用电容耦合模型和天线模型研究了这两种传感器的性能。GIS局部放电实测结果表明，文中所研制的内置传感器性能优异，能够传感纳秒级的局部放电脉冲信号，频率响应特性好，完全能够满足GIS局部放电信号测量要求，圆环传感器的灵敏度高于圆板传感器。     

基于电磁耦合法XLPE电缆局部放电传感器的研制

局部放电是反映XLPE电力电缆绝缘状况的重要参量。电磁耦合法是目前检测XLPE电缆局部放电最有效的方法,基于电磁耦合法,设计并研制了用于XLPE电缆的局部放电传感器,根据局放信号的特点选择合适的磁芯材料,通过数学模型分析及试验对比,研究了积分电阻及线圈匝数等参数对电流传感器幅频特性的影响,确定了最优的积分电阻及线圈匝数等传感器关键参数。实验室测试及现场安装运行情况显示,研制的高频局放传感器安装方便、工作频带宽、灵敏度高,能满足XLPE电缆局部放电检测的要求。     

基于抗干扰性分析的UHF与HFCT传感器集约化应用

针对脉冲电流法或特高频法在单一应用于GIS局部放电监测时的局限性,研发、应用了基于多传感器的集成监测系统。根据GIS及电缆终端产生局部放电信号的不同传播特性,采用特高频传感器感应内部空间传播的电磁波信号,采用脉冲电流传感器耦合接地线上的高频放电电流信号。基于不同方法的抗干扰性,分析实时采集的局部放电指纹,提取、比对电磁波及脉冲波形信号,以过滤外部干扰,区分放电信号类型。应用效果分析表明,监测系统能够提高GIS及电缆局部放电识别与定位的准确性。     

局部放电HF/UHF联合分析方法的现场电缆终端检测应用

使用局部放电检测方法检测高压电缆终端内的绝缘缺陷问题.根据高压电缆终端产生局部放电的不同信号传播特性,设计基于高频HF(High Frequencv)和超高频UHF(Ultra High Frequencv)检测原理的局部放电信号传感器以及便携式检测设备等,并开展现场电缆终端的局部放电在线检测.高频电流传感器可耦合接地线上流过的高频放电电流信号,而超高频传感器则感应空间传播电磁波信号.利用便携式检测设备实时采集数据结果,通过提取脉冲信号波形和多传感器信号联合比较分析等手段,对检测到的脉冲信号进行区分,排除外界干扰,分辨来自电缆终端内部的真实局部放电信号.现场检测结果表明,基于HF和UHF的局部放电联合分析方法,能够提高电缆局部放电辨别的准确性和有效性.     

电力变压器用数字化局部放电在线监测系统

借助特制传感器、高速采集卡、上下位机、分析软件等实现局部放电信号的采集和分析 ,并通过极性鉴别、相位鉴别、数字滤波等措施研制的基于数字信号处理的电力变压器局部放电在线监测系统 ,较好的抑制了现场干扰 ,并给出了该系统在现场运行的测量结果。     

基于光学电流传感器的局部放电检测

局部放电检测可及早发现电气设备的绝缘缺陷,为状态检修提供依据。目前,各种检测方法仍难以解决抗电磁干扰能力差的问题。提出将基于Faraday磁光效应原理研制的双螺线管结构光学电流传感器应用于局部放电检测,丰富了局部放电检测的内容,突破了现有检测方法的局限性。建立了4种局部放电模型,利用马吕斯定律和安培定律研究了传感器光路损耗特性和抗电磁干扰性能,采用连续小波变换对光学电流传感器采集的局部放电信号进行了时频分析。与其他检测方法的比较结果表明,该传感器系统具有良好的使用特性,为今后光学方法在局部放电检测中的应用奠定了基础。     

变压器局放在线监测的新型降噪法

提出并研究了一种抑制变压器局部放电在线监测中电磁干扰的新方法。采用非磁性芯棒罗戈夫斯基线圈电流传感器分别从高压套管及高压套管末屏接地线处耦合信号,利用这两个信号构成定向耦合差动平衡系统,该系统不仅能抑制外部电磁干扰,而且能辨别局放发生的相序。     

抑制局部放电信号中周期性窄带干扰的子空间重构方法

为有效提取局部放电信号,提出一种基于子空间重构的窄带干扰抑制方法。对局部放电信号数据形成的HANKEL矩阵进行奇异值分解,将信号划分为窄带干扰子空间和局部放电信号子空间。利用子空间数据重构窄带干扰波形,然后与原始数据相减,得到抑制干扰后的局部放电信号。该方法能在保证局部放电信号失真较小的同时有效去除窄带干扰,抗随机干扰能力较强。仿真和实测信号的处理结果验证了其有效性。     

基于小波变换抑制局部放电监测中平稳性干扰的滤波器的研究

根据局部放电（ＰＤ）信号的非平稳统计特性,提出了一种用于抑制窄带干扰和测试设备产生的随机性干扰的新方法。该方法将多分辨分析和硬阈值结合起来构成一种基一皮变换的平稳－非平稳滤波器（ＷＴＳＴ－ＮＳＴ）,用于提取局部放电信号。实验结果表明,该方法能有效地实现局部放电信号和器材怕信号的分离,并具有计算时间短、提取出的ＰＤ信号波形畸变小等优点,有用于局部放电的在线检测中。     

嵌入式局部放电检测系统的数字滤波器设计

为较好地抑制来自电源的干扰和连续周期性干扰,提高系统的稳定性和抗干扰性能,介绍了在基于FP-GA的嵌入式局部放电信号检测系统中,对周期性正弦干扰进行抑制的新方法。根据FIR数字滤波器的原理,利用Simulink和DSP Builder构建了FIR滤波器的仿真计算模型,利用Matlab数字滤波器设计工具得到模型参数,对混叠高、低频干扰信号以后的放电信号进行滤波,达到预定的滤波效果后再将模型转化成能应用在嵌入式系统中的硬件描述语言。仿真结果验证了基于Simulink和DSP Builder设计硬件数字滤波器方法的可行性。和传统的设计方法相比,本文所给出的设计方法简化了开发流程、缩短了开发周期。     

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。     

变压器局部放电监测逐层最优小波去噪算法

针对用于局部放电监测的去除白噪声算法会造成去噪脉冲信号波形畸变,脉冲幅值等波形参数产生较大误差,不利于进一步采用脉冲波形分析去除脉冲干扰的问题。为此根据局部放电信号在小波域上的分布特点,提出了各尺度信号分解和重构的最优小波选择方法,并给出了各尺度小波阈值的计算方法。仿真信号的最优小波去噪结果显示去噪信号具有波形畸变率低和幅值误差小的特点;实测信号的最优小波去噪结果证明提出的最优小波去噪算法能有效去除局部放电监测信号中的噪声,在局部放电在线监测应用中具有良好的去噪效果。     

发电机定子绕组局部放电在线监测中来自励磁侧的干扰特性的研究

干扰的抑制是局部放电在线监测技术的关键问题之一。深入、系统地研究各种干扰源及其传播通道的特性,全面了解局放信号干扰之间特征的不同,对提高干扰抑制措施的有效性具有重要意义。大功率整流励磁供电电源和火花放电是由励磁制引入的主要干扰源。在实验的基础上,研究了这两种干扰源及其传播通道的特性,分析辽两种对定子绕组局部放电在线监测的影响。     

A novel technique for detecting electromagnetic wave caused bypartial discharge in GIS

For the insulation diagnosis of GIS, it is necessary to detect partial discharge (PD) under noisy condition and to specify the direction of electromagnetic wave radiation due to PD. We proposed “phase gate control method” for discriminating the electromagnetic wave caused by PD in SF₆ gas from external noises. The proposed method enabled us to discriminate PD of about 100 pC in SF₆ gas from external noises of more than 10000 pC in air. We also compared polarization characteristics of electromagnetic wave radiated from PD with those from a half-wave dipole antenna, and could estimate the radiation length of electromagnetic wave caused by PD. The results derived in this paper contribute to the insulation diagnosis of GIS on-site     

局部放电信号检测的HHT-MDL自适应阈值算法

基于局部放电信号特征,将HHT与信息论的MDL 判据相结合应用于局部放电信号的提取。该算法以多分辨率的EMD为基础,结合MDL判据自适应地确定EMD得到的IMF的阈值,来提取局部放电信号,同时还得到局部放电信号的时间-相位-幅值谱。对于强周期窄带干扰,提出了先用FFT预处理后,再用HHT和MDL消噪的简单算法。该算法综合了这两种方法的优点：无需定义任何基函数,无需事先知道噪声的水平,不需要预置阈值、不需要选择阈值行为方式,有较强的自适应性。仿真结果表明,本方法能够有效地消除局部放电中的噪声,其效果优于基于小波和MDL准则的消噪算法,为局部放电信号的消噪提供了一种新思路。     

基于人工神经网络的绝缘局部放电信号提取方法的研究

提出了一种基于ＢＰ神经网络结构与算法的局部放电信号提取方法。该方法在网络节点连接权向量域,从强大的窄带周期性干扰（载波通讯干扰）和随机噪声中提取局部放电信号。仿真研究与现场实验结果表明,该方法能有效地提取局部放电信号,可用于大型发电机、变压器及其它电力设备局部放电在线监测系统中。     

GIS中电磁波传播特性的仿真研究

为研究UHF信号在GIS中的传播特性,采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算。GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频(UHF)电磁波信号,UHF法是通过对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测,获得局部放电信号的有关信息以实现对设备的绝缘状态诊断和评估。UHF法抗干扰能力较强、灵敏度高。仿真结果表明,UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性,有利于局放源的定位;UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关,Φ=0°和180°时信号的能量最大;局放脉冲越陡,在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。