应用混频技术提取超高频PD信号及其仿真

介绍了混频技术的原理及其在超高频局部放电信号提取中的应用。计算机仿真验证了在超高频局部放电信号提取中应用混频技术可降低信号超高频窄带分量频率并保留了其峰值和相位特征 ,表明应用混频技术提取超高频局部放电信号是可行的。     

变压器超高频局部放电自动识别系统

本文研制了一套变压器超高频局部放电自动识别系统，详细介绍了系统的硬件和软件实现。硬件主要包括超高频天线和频谱分析仪，软件由信号采集，统计谱图生成，统计算子（指纹）计算，用基于遗传算法的神经网络进行模式识别四部分组成，在实验室中对变压器典型局放模型进行实验，结果表明，该系统可以很好地用于提取高频（中心频率在500－1000MHz之间可调）窄带（带宽5MHz)时域放电信号，并且具有强大的数据处理，显示、分析、识别等功能，从而为变压器超高频局部放电检测以及绝缘状态评估提供了丰富的信息。     

变压器局部放电特高频在线监测系统的研究

本文研究了变压器局部放电特高频在线监测系统.基于混频技术研制了系统硬件,它包括特高频传感器和特高频接收机.基于虚拟仪器技术开发了系统软件,它分为数据采集、数据分析处理、数据库和上下位机通讯四大功能模块.在实验室中检测了变压器绕组的局部放电,结果表明:该系统可以有效地提取中心频率在400～800MHz之间(最小步长5MHz)、带宽为10、20、40或80MHz的特高频局部放电信号,能准确地计算放电相关参数;具有测量频带宽、抗干扰能力强、工作稳定性好等优点,可用于变压器局部放电特高频在线监测和智能化诊断.     

GIS局部放电监测系统设计与实验研究

为研究利用超高频法进行GIS局部放电在线监测,研制了局部放电在线监测系统。系统由现场主机完成局部放电检波信号的实时采集与单次放电超高频信号采集,并提取放电信号的幅值和相位信息。远程主机实现放电分析的功能,通过在GIS模型设置不同放电源,进行在线监测实验。结果表明系统可以有效地检测GIS局部放电信号,并进行放电分析,可据此进行放电类型的识别,系统的软硬件设计方案切实可行。     

用于变压器局部放电检测的超高频传感器的初步研究

传统的局部放电检测方法，由于测量频带窄、抗干扰能力差、信息量少，已经不能满足变压器局部放电检测（特别是在线检测）的需要，因此，近年来提出的超高频检测技术得到了较快的发展。根据GIS中超高频检测的经验，并结合变压器的结构和放电特性，该文研制了一种宽带超高频传感器，其有效带宽为500～1500MHz。用天线理论对传感器的特性加以分析并在实验室中进行了性能实测，结果表明该传感器具有良好的使用特性，该文用该传感器研究局部放电信号，在其有效频率范围内可以精确地提取放电发射的电磁信号，从而为进一步研究超高频局部放电检测技术在变压器中的应用奠定了基础。     

局部放电超高频窄带信号监测技术

根据局部放电超高频窄带信号的特征,分别介绍了利用Nyquist采样技术、混频技术和窄带抽样技术实现局部放电超高频窄带信号监测的三种方法.且以低通采样和带通采样理论分析并对比了这三种方法的工作原理.在实验室利用数字仿真技术代替部分硬件实现了三种方法能够同时获取同一超高频信号经过不同带通滤波器后的窄带信号.仿真实验结果分析表明混频技术可降低超高频窄带信号采样频率并保留其峰值和相位特征;而窄带抽样技术则能够恢复信号的超高频窄带分量,且保存了局部放电信号在此窄频带内较完整的信息.这为研制具有不同功能的局部放电超高频信号在线监测与诊断系统提供了试验依据.     

直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性

为研究直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性,组建了一套直流电压下局部放电试验系统以及由局放超高频检测和超宽带检测组成的测量系统,其中脉冲电流超宽带检测的作用是确保超高频检测获取的信号来自于试品自身的局部放电。试验设计了6种油纸绝缘局放模型以模拟换流变压器的典型缺陷,并引入毫瓦分贝(DBM)频谱分析对超高频信号进行了统一化处理,以比较不同缺陷模型对应的超高频信号。直流下试验结果表明:局部放电电流脉冲具有极快的上升沿,能激励起大于300MHz的超高频电磁波,它可以通过超高频传感器加以耦合接收。各种缺陷模型局部放电的DBM频谱分布各异,超高频段能量幅值最大处也不一样。因此若想以高信噪比实现直流下局部放电超高频信号的在线监测,需要使用中心频率可调的窄带滤波器。这些特性为直流输电系统中使用油纸绝缘的电工设备进行局部放电超高频信号在线监测提供了试验依据。     

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。     

用超高频局部放电测量法实现电力变压器局部放电的在线监测

高频局部放电测量法(UHF法)与传统的脉冲电流法完全不同，它采集的被测信号为局部放电过程所产生的超高频电磁波：利用UHF法可有效解决电力变压器局部放电在线监测中的抗干扰问题。文中结合变压器结构设计的放油阀式和人孔／手孔盖式超高频信号传感器安装在220kV和110kV电压等级变压器上，成功地捕捉到变压器内部局部放电产生的超高频信号。对变压器局部放电故障诊断的判据等问题进行讨论，为变压器超高频局部放电在线监测方法的应用积累了经验。     

基于小波变换的电力变压器局部放电在线监测方法

常规的放电信号在线监测方法以局部放电信号识别为主,并未对产生的信号噪声进行处理,导致监测过程中的信号能量增加,因此设计了基于小波变换的电力变压器局部放电在线监测方法。该方法提取电力变压器在线监测的局部放电信号特征,充分识别局部放电信号;利用小波变换技术,去除电力变压器局部放电信号噪声,使局部放电信号更加清晰,避免了信号失真的情况;构建局部放电在线监测平台,实时监测局部放电信号的变化情况,从而实现局部放电的有效监测。采用对比实验的方式,验证了该监测方法的信号能量更低、在线监测效果更佳,能应用于实际生活中。     

超高频方法在变压器局部放电检测中的应用

为了探讨局部放电超高频检测技术的应用,将数字化测量和超高频检测技术相结合,分析了局部放电超高频检测技术的原理。在简要介绍了局部放电超高频检测系统硬件和软件的组成后,实测并分析了检测系统的抗干扰性能。通过变电站电力变压器的现场局部放电测量,及时发现了设备的局部放电水平异常,避免了事故的发生。分析和实测表明,超高频方法较其它方法相比能有效避开电晕干扰,更易于发现设备绝缘系统早期绝缘缺陷,检测结果能准确反映设备绝缘状况,适用于电力变压器局部放电在线监测。     

利用辐射UHF信号反演局部放电脉冲电流

获取局部放电(PD)特征信息是局部放电特高频(UHF)检测的关键问题之一,研究UHF信号与PD脉冲电流之间的关系有助于绝缘缺陷的诊断.文中从电磁辐射理论出发,计算了变压器油箱外壳等复杂环境影响下的PD脉冲电流辐射场,分析了PD脉冲电流辐射场的横电磁波特性.在此基础上,提出了利用检测UHF信号的时间积分反演PD点脉冲电流的新方法,并讨论了UHF传感器及检测系统频带对PD脉冲电流推测算法的影响.仿真和油中针-板型放电实验结果表明:文中所提出的方法能有效推测PD脉冲电流波形,对变压器PD信号UHF在线监测和智能化诊断有一定的参考价值.     

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。     

Two Types of Compact UHF Antennas for Partial Discharge Measurement

To investigate the partial discharge (PD) online monitoring of transformers by ultra-high-frequency (UHF) approaches,high-qualified UHF antennas are focused on as one key technique. The size of UHF sensor used for PD UHF online monitoring in transformer is excessively large,therefore,it is not convenient for internal installation of transformer. Two types of compact UHF antennas with small sizes,a Hilbert fractal antenna and a small loop antenna are presented. PD experiments of three typically artificial insulation defects are executed and both antennas are used for PD measurement. The spectra of power via frequency of detected PD signals are analyzed and compared. The experimental results show that the Hilbert fractal antenna and small loop antenna are qualified for PD online UHF monitoring.     

新型GIS局放超高频传感器抑制干扰的研究

利用一种新型的便携式超高频 (UHF)传感器对GIS局放在线监测可能遇到的干扰模型进行抗干扰试验 ,其中包括 :高压导体上的金属尖刺及接触不良、接地体之间的接触不良、沿面闪络及无线电通讯信号。利用UHF传感器对各个模型进行抗干扰实验 ,通过对放电的常规信号和UHF信号的比较表明 :新研制的UHF传感器可抑制空气中高压导体上的金属尖刺的电晕和沿面闪络的干扰 ,无法抑制无线通讯信号和空气中高压端悬浮电位产生的干扰 ,可通过相位信息给予解决。     

变压器局放特高频检测中检测频率和带宽的影响

变压器局部放电特高频检测中,检测频率和带宽的选取对于放电信号的提取,进而对放电的标定及局部放电模式识别特征的保留具有决定作用.本文在实验室中建立了局部放电特高频检测系统和变压器典型局放模拟系统,对特高频检测中检测频率和带宽的选取原则进行了实验研究.实验结果表明,检测频率应选择局部放电特高频分量丰富且噪声小的频带,滤波器的带宽应在不引入干扰的前提下尽量选用较宽的带宽.     

Partial discharge measurement in the ultra high frequency (UHF) range

The paper provides essentially a summary of PD measurements applying the UHF range in order to increase the detection threshold, to improve the localization accuracy and to perform on-line measurements of Partial Discharge (PD) in noisy environments. The electromagnetic UHF technique offers good signal to noise ratios, because external PD signals and disturbances can be shielded effectively. A new developed method allows the localization of PD in gas-insulated substations (GIS) by frequency domain measurements. The basic idea is the displacement law of Fourier transformation. The interference phenomena of superposed signals from two sensors give information about the time delay of the sensor signals. On-site PD measurements are made at cable connectors by means of monopole antennas housed in a barrel sleave, while the cable is in service. Thus a sensitive PD measurement even in noisy environment is possible. PDmeasurements on several 72 kV cable connectors were performed in an unshielded laboratory. On-site measurements during operation showed the great potential for condition assessment. For decoupling sensitive UHF PD signals from the inner of a power transformer tank UHF sensors applied through drain/oil valves are used. Experimental studies indicate that all relevant types of PD possibly occurring within a transformer emit high frequency spectra to be detected with UHF sensors. Furthermore in laboratory experiments and on-site measurements very moderate UHF signal attenuations have been observed.     

预防气体绝缘开关装置故障的超高频局部放电在线实时监控系统

超高频局部放电在线实时监控系统可预防气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)发生灾难性故障。介绍了超高频局部放电实时监视系统的基本结构、局部放电试验情况,并给出了该系统在韩国应用的2个实例,该系统的数据库储存了实验室条件下的各种超高频局部放电数据和现场实际运行中的局部放电信号,安装该监控系统后,非专业人员也可判断GIS的状态。     

非接触式局部放电检测天线的设计和优化研究

为实现基于超高频（UHF）法非接触式检测一定范围内电气设备局部放电（PD）,需要研制合适的天线作为超高频（UHF）传感器。锥形天线具有宽频带、高增益和水平面（H面）全向性的特点,文章选取该型天线进行分析,研究其尺寸参数对天线性能的影响,得出该天线的设计规律。通过天线性能分析再结合PD检测的要求,最终选择锥高30cm、锥角45°的锥形天线作为非接触式PD检测的UHF传感器。经测试该天线频带为200MHz~2GHz以上,在200MHz~2GHz频带内平均增益达4.5dB以上,在对较远距离外模拟放电信号的接收试验中表现出良好的UHF信号接收能力,完全达到设计要求。基于该天线可以开发出固定式或车载式PD监测系统,该系统可以监测整个变电站设备PD情况并且其工作时不与设备发生接触。