基于GIS中电磁波传播路径特性的局放源定位方法

气体绝缘开关设备（GIS）中发生局部放电（以下简称局放）时,为查找绝缘缺陷,需对局放源进行准确定位。超高频（UHF）时差定位法由于原理简单、实现方便、定位精度高等优点获得了广泛应用,但当局放信号的初始脉冲较小而难以确定信号的起始脉冲时间时,UHF时差法将难以有效运用从而导致较大误差。为提高时差定位法的准确性,对局放电磁波在GIS中的传播路径特性进行研究,分析结果表明,局部放电产生的电磁波在GIS中的传播路径与局放源的位置、检测点的位置密切相关,据此提出了基于传播路径的脉冲时差定位法。实验结果表明,当局放源位于GIS外壳附近、电磁波信号初始脉冲很小、难以辨识时,用该方法可以准确定位。     

基于超高频电磁波的变电站局部放电空间定位

局部放电的测量和诊断已成为评估高压电力设备运行状态的重要方法之一。但目前的局部放电监测主要以单个设备监测为主,测试仪器程序多,成本高,维护工程大。可利用4个天线组成天线阵列接收超高频(UHF)电磁波,并定义三维坐标系对变电站范围内的放电源进行全站的局放定位。重点研究了基于能量积累法计算信号起始时刻和基于信号时延序列实现放电源准确定位算法的原理,并给出了求解基于时差的以局放源位置为未知数的非线性方程组的Newton算法和网络搜索法。实验室测试和现场测试验证了基于射频天线阵列实现变电站范围内局部放电定位的有效性,提出的定位算法可以自适应求解基于时差序列的非线性方程组,既保证了求解的速度,又能解决方程的收敛问题,满足变电站全站局部放电定位准确度的要求。     

基于超高频和超声阵列信号的变压器局放定位方法研究

变压器局部放电的检测与准确定位对于及时发现变压器内部的潜伏性绝缘缺陷、预防事故的发生具有重要意义。分析了现有的局放定位方法,指出超声法具有广泛的应用前景。针对超声法检测灵敏度不高等问题,介绍了一种基于超高频和超声阵列信号的变压器局放定位方法。该方法以超高频信号的接收时刻为基准进行测距,并基于快速子空间算法(FDOA)对超声阵列信号进行波达方向估计,得到局放源的方位信息,进而对其定位。在试验室中搭建了一套完整的试验平台,使用该方法对变压器局部放电进行定位试验,结果表明误差均在10 cm以内。验证了所提方法的有效性与实用性。     

基于双UHF传感器中垂面交点的局放源定位方法

为定位高压电气设备内部局放源位置,布置2只特高频(ultra-high frequency,UHF)传感器,接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号,对UHF信号进行滤波、放大,获取UHF信号的完整波形;比较局放源到达2只UHF传感器的信号时间差,当信号时间差为0时,表明局放源位于2只UHF传感器连线的中垂面上;在三维空间中分别确定相互垂直的三个中垂面,三个中垂面的交点即为局放源位置。本方法适用于高压开关柜、电力电缆、GIS设备、变压器等高压电气设备内部局放源的定位和外部干扰源的查找,变电站现场实测表明该方法有效。     

基于平面相交法的敞开式变电站多源局部放电定位方法

目前基于特高频(UHF)天线阵列的敞开式变电站局部放电(以下简称局放)检测与定位方法获得应用,但定位距离误差偏大,且未提供有效的多放电源时的定位方法。为此提出了基于平面相交法的敞开式变电站多源局放定位方法:采用插值互相关法计算天线信号之间的时差,对互相关函数进行插值以提高采集系统采样率较低时的时差精度;引入平面相交法求解时差方程,并统计获得多次局放信号定位结果中概率密度最高的位置,将其作为最终的定位结果。当存在多个放电源时,使用K均值算法对天线阵列的时差向量进行聚类,实现多源UHF信号的分离。之后,建立了变电站局放检测与定位实验系统,对前述算法的定位精度进行了测试。结果表明,对尺寸为4 m×2 m的菱形天线阵,当局放源与距离4 m的天线对的法线夹角45°且距天线阵列中心距离10 m时,定位误差均1 m,多数情况下20 cm;在存在多个放电源时,该方法的定位精度与单个放电源时接近。     

改进型三维空间定位法在开关柜局放定位检测中的庆用

针对开关柜局放定位检测易受检测仪器本身精度及外界环境干扰问题,提出了一种改进型三维空间定位法,即通过构建局放源所在三维空间的最小二乘目标函数,采用平分面法确定局放源初值,利用智能寻优算法实现对局放缺陷位置的精确求解。确定了采用改进型三维空间定位法的开关柜局放定位检测流程,并通过对某10kV开关柜实测进行了验证。结果表明,该方法能够准确定位开关柜局放缺陷,且相较于平分面法具有检测结果的唯一性。     

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。     

多超声波传感器局部放电源定位方法的研究

随着工业的快速发展,电力设备能否正常运行直接关系到电网的安全、稳定。绝缘劣化是电力设备最易发生的故障,其中最重要的原因就是局部放电。超声波检测方法是局放检测定位最传统也是最主要的方法。文章采用LevenbergMarquardt算法求解一个多元非线性方程组得到局放源坐标。测量时运用多个传感器对局放源进行定位,这样可以避免由于个别传感器测量不准引起的偶然误差。再利用K-means聚类算法对Levenberg-Marquardt算法得到的结果进行聚类,选取元素最多的类作为最佳解组,然后对该组求平均值,得到的结果即为最接近实际局放源的结果,这样得到的最终结果更加准确。     

基于多种检测技术的高压开关柜内部局部放电检测与分析

为实现高压开关柜的安全可靠运行,针对某开关柜内部局部放电的案例,采用暂态地电压(TEV)检测技术、超声波(AE)检测技术及特高频(UHF)检测技术对开关柜进行检测并发现存在局放信号;利用平分面法从横向、纵向及深度三维空间对局放源的位置进行了定位;依据相关的检测数据、讨论分析了局放的幅值、类型及原因,经处理后局放信号消失。研究表明:多种检测技术和超高频法定位技术对开关柜内部局部放电故障的检测和准确定位提供了现场应用基础。     

高压电缆屏蔽层局放信号定位检测试验及其应用

高频局放带电检测是预先发现110 kV及以上高压电缆线路本体或屏蔽层运行缺陷的有效手段之一。针对高压电缆线路屏蔽层局放检测易受外界环境干扰且信号定位缺乏有效经验问题,采用长2 m、截面积为400 mm²的9根110 kV电缆搭建一交叉互联接地形式的电缆线路局放检测试验平台,并用信号发生器模拟局放源;利用该试验平台,分别对设置于电缆屏蔽层接地线不同位置的局放信号进行检测,并根据检测到的信号幅值和波形特征判断屏蔽层局放源位置及其传播路径。试验过程及其结果为1条实际在运的110 kV电缆线路高频局放检测异常信号的分析提供了参考。     

基于小波分解尺度系数能量最大原则的GIS局部放电超高频信号自适应小波去噪

抑制干扰是GIS局部放电在线监测的关键技术之一。尽管局部放电超高频检测方法能够有效避开低频干扰,但来自测量系统的白噪声仍然为准确测量局部放电带来困难。为有效抑制白噪声,提高局部放电超高频法的测量精度,本文提出一种用于GIS局部放电超高频信号的自适应小波分解去噪算法,该算法基于每层小波分解尺度系数能量最大的原则,逐层自适应选取最优的小波进行分解,并结合Donoho提出的软阈值法进行去噪。对人工绝缘缺陷产生的四种GIS超高频信号的去噪结果证明了该算法较其他小波算法能更好地去除白噪声且去噪后信号波形畸变较小,具有很好的应用前景。     

导电硅橡胶弹性体的性能与影响因素

介绍了在一定用途的绝缘聚合物上加适量导电填料(导电炭黑)生产导电塑料与导电硅橡胶弹体等导电聚合材料的方法。聚合材料的导电率随填料量的增加先缓慢上升,当填料量达到渗透极限后则以指数曲线快速上升。这种材料的机、电性能取决于原料和加工方法,与温度、拉伸、压力、电场状况等多种因素相关。此材料产品可应用于高电压及电子技术、医疗技术等领域。     

变压器局部放电超高频在线监测天线研究

针对传统局部放电超高频检测天线频带窄、尺寸大的缺点,设计了一种用于在线监测变压器局部放电的多频带、尺寸小的超高频天线。通过研究了分形理论和天线测量原理,在现有四阶Hilbert分形曲线的技术基础上,利用Ansoft Designer电磁场仿真软件建立天线模型,并通过仿真计算,优化配置了天线的几何参数,设计制造了平板结构的四阶Hilbert分形局放超高频监测天线。利用设计的四阶Hilbert分形天线对四种典型油纸绝缘缺陷进行局部放电超高频信号监测,并采用文中设计的天线与现有技术的三阶Penao分形天线、三阶Hilbert分形天线在实验室进行局部放电对比测量,分析了天线实测效果,实验结果表明该天线能够有效应用于变压器局部放电超高频在线监测。     

变压器局部放电超高频信号的改进小波去噪

提出一种改进小波去噪算法,适用于变压器局部放电超高频检测系统的信号去噪。     

局部放电特高频检测校准影响因素研究

局部放电特高频(UHF)法广泛应用于电气设备在线监测,由于UHF信号传递函数的影响因素相当繁复,至今未能实现定量校准。为研究UHF检测技术定量校准的影响因素,分析了典型局部放电源的放电机理,通过试验研究了UHF信号的传播规律以及天线测量特性。研究表明,基于特征参量放电量的UHF检测校准可靠性与放电源有较大关联,电晕放电与悬浮放电的校准曲线更能准确表征设备绝缘缺陷的严重程度,内部气隙放电与沿面放电的准确性则相对较差。UHF信号能量衰减至平稳期所需距离随频率增高而变小,而UHF信号频率变化时不影响传感器在不同角度测量的信号能量衰减变化规律。因此,UHF信号校准必须综合考量具体的放电类型与测量条件。研究结果可为构建UHF校准体系的进一步研究提供参考,对推进UHF法在电力设备故障诊断和绝缘状态评估中的应用具有重要意义。     

基于匹配滤波法的超高频局部放电信号检测

在强电磁干扰环境下准确获取局部放电信号是目前研究的难点。超高频局部放电过程的频散现象会影响波形匹配法消除干扰的效果,因此文中基于频谱最优匹配原则构造滤波器,以使超高频局部放电信号的能量得到增强,从而获得最大的信噪比。文中还采用改进的粒子群算法提高了优化计算的速度和可靠性。实验和分析结果均表明,在强干扰背景下,频谱最优匹配滤波法对白噪干扰和周期性窄带干扰均有较好的消噪效果,并可保持超高频局部放电脉冲的波形、幅值和极性信息。     

基于特高频无线智能传感阵列的敞开式变电站放电定位方法

为了实现对电力设备绝缘劣化的全面监测和敞开式变电站的故障预警,提出了一种基于接收信号强度和高斯过程分类的变电站空间局部放电源定位方法.相较于现有的特高频时差法,提出的方法只需要特高频信号幅值强度的测量值,而不是对特高频信号进行高速同步采样,极大地降低了装置成本及改善了使用便捷性.同时,为了减轻特高频信号传输建模受到多路...     

真型多状态GIS局部放电UHF信号源研究*

针对电网公司广泛装配的特高频(UHF)局部放电检测系统无法进行有效性校验问题,以GIS典型缺陷类型下的UHF信号谱图为基础,对不同缺陷类型下不同放电强度的UHF谱图信号分别进行特征提取和优化,并根据该特征对UHF谱图信号进行0~50 V范围内的编码优化,据此设计出了能够模拟多种典型绝缘缺陷下不同放电程度的真型多状态GIS局部放电信号源,并进行了实验测试,测试效果良好。     

局部放电UHF脉冲干扰的排除与信号的聚类分析

为了排除变压器局部放电信号中的各种信号干扰中的脉冲干扰信号,提出了利用内外信号对比法及相间信号对比法排除外部脉冲型干扰信号,并应用于500kV三相分体式变压器的局部放电现场监测。通过提取工频周期上特高频检波脉冲信号的特征参数,选取脉冲初始相位、平均脉冲幅值、脉冲次数3个特征参数,采取灰聚类与模糊聚类相结合的方法对排除干扰后的数据进行了聚类分析,实现了对部分干扰信号的排除以及特高频信号的分类。对分类后的疑似放电信号的现场特高频检波信号进行统计分析,通过分析PRPD谱图对变压器的局部放电活动做出了诊断说明。通过分析表明,提出的方法能够有效排除干扰信号,便于提取局部放电故障信息。     

基于空间谱估计的多局部放电源分辨和定位

提出基于空间谱估计的变压器局部放电源定位方法.利用电磁矢量传感器检测局部放电特高频(UHF)信号,该传感器是一个六元天线阵,能同时检测入射UHF信号的6个电磁场分量.对传感器输出数据进行窄带滤波,应用信息论的最小描述长度准则或平滑秩序列法估计局部放电源数,并应用空间谱估计理论中的多重信号分类算法实现多局部放电源的分辨和定位。通过仿真和实验研究,证明了单个电磁矢量传感器可以分辨并定向追踪3个局部放电源.