变压器绕组内部局放超声定位仿真及试验研究

应用有限元方法对变压器绕组内超声信号进行仿真,验证了在变压器绕组内布置多个超声传感器进行检测和定位的方案。设计了一种新型结构的EFPI光纤传感器,可适用于变压器绕组内部的局放检测和定位。最后在35 kV变压器单相绕组中进行了传感器布置和局放定位试验。结果表明:该方法对变压器绕组中局放的定位精度在5 cm以内,实现了变压器绕组内部局部放电的精确定位,为变压器绕组内部局放信号的检测和定位提供了一种新的方法。     

变压器局部放电超声信号特性及放电源定位

探讨了变压器局部放电超声波信号检测及局部放电源点定位中的若干问题 ,提出了基于超声波信号频谱分析的放电源点定位算法。该算法考虑了变压器内复杂的声传播环境及绕射对等值波速的影响且应用了并行算法求解局放定位非线性方程组 ,具有可行性、好的准确度和可信度 ,并为仿真及实验证明     

基于ICA的变压器局部放电超声信号直达波分离研究

针对变压器局部放电超声波检测法存在的定位精度问题,分析了其主要原因在于时延选取的误差,而时延选取误差的主要原因是由于变压器局放超声信号传播规律极其复杂,通过超声传感器接收到的信号是直达波和非直达波以及各种噪声的混合叠加,只有正确分离提取出直达波的时延,才能提高定位精度。为此,本文提出了一种基于独立分量分析(ICA)的变压器局放超声信号直达波分离方法,通过单独分析直达波信号、非直达波信号以及噪声信号各自的主分量特征,运用ICA从混合信号中分离提取出直达波信号并选取时延。仿真和实验结果证明了该方法的可行性。     

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。     

GIS局部放电超声波定位方法研究与应用

电力设备超声波局部放电检测可分为接触式检测和非接触式检测,GIS设备的超声波局放检测采用是非接触式传感器。文章介绍了超声波在GIS设备中的传播特性以及超声波局部放电检测方法的基本原理,并介绍了几种超声波局部放电定位方法,包括检测区域幅值梯度变化法、改变频率带宽法和信号时延法。结合典型实测案例,分析验证了超声波定位方法在现场检测中的有效性。     

复杂多径传播条件下变压器局部放电定位方法研究

局放超声波信号在电力变压器内会产生复杂的多径传播现象,极大地影响检测设备对局部放电源位置的诊断。为提高电力变压器现场局部放电源定位的准确性和抗干扰性,该文提出复杂多径传播条件下变压器局部放电定位方法。该方法首先通过分析局放信号在变压器内折射、绕射传播路径,构建抗多径效应的局放定位模型,再通过凸优化方法进行求解,得到变压器内部局部放电源坐标。该方法的优势在于求解局部放电源空间位置坐标的过程中免去对各类误差精确概率模型的假设,更切合变压器局放定位现场实际。在MATLAB声场有限元仿真、35kV真型电力变压器、110kV现场电力变压器和特高压换流变压器上开展变压器内部局放定位仿真和实验,实验结果表明局放定位精度达到0.1m。     

基于EFPI光纤超声传感器的油中局部放电定位

非本征法布里帕罗干涉(extrinsic fabry-perot interferometric,EFPI)的光纤超声传感器灵敏度高,不受电磁干扰的影响,文中将其应用于油中局部放电定位。首先设计了2×2的EFPI超声传感器阵列,可放置在油中检测局放超声波信号;然后根据可控响应功率(steered response power,SRP)声源定位理论对局放源进行定位;最后应用SRP和多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法处理实验信号并进行对比。结果表明文中设计的EFPI传感器阵列能够在油中检测到信噪比较高的局部放电信号;SRP算法测向误差小于MUSIC算法,能够根据单次测量实现定位,但定位精度有待进一步提高。文中提出的方法对于EFPI光纤超声传感器在电气设备局部放电定位方面的实际应用具有参考意义。     

超声带电局部放电检测技术现场应用研究

介绍了变压器超声波带电局放诊断技术在广州电网的应用情况和美国物理声学公司DISP-24测试系统检测局部放电的判断依据。通过对多台存在局部放电缺陷变压器的定位检测和分析,验证了超声检测局放的有效性,为带电超声局部放电检测技术在现场的应用打下了技术基础。     

一种新的电力变压器超声局部放电定位方法研究

近年来研究者已采用多种基于超声法的定位算法来确定电力变压器内局部放电源的位置,但多数方法会忽视超声信号复杂的传播路径对局放源定位的影响,造成较大误差。本文首先分析了由局放产生的声波信号在变压器内复杂的传播过程,尤其是超声信号穿过变压器外壳后被传感器接收过程中的波形转换现象。然后根据实际变压器尺寸建立了变压器模型,该模型中任意一个节点可代表一个局放源的潜在位置。在建立的模型基础上,提出了优化传播路径搜索算法,该算法可还原声波的传播过程并计算出从潜在局放点到传感器位置间的最快路径,进而实现局放源的精确定位。最后在35 kV变压器实验平台上进行了局放定位实验,结果优化传播路径算法的平均定位误差为18.3 cm,验证了该算法的可行性与精确度。     

大型变压器局部放电多目标定位实验

为了解决大型变压器内部局部放电源难以准确定位的问题,进行了以变压器内部同时存在多个放电源的定位为对象,通过传感器阵列接收放电源辐射的超声波信号,应用阵列信号处理技术中的空间谱估计理论,分析阵列传感器所接收信号的特征信息,实现局部放电的多目标定位的研究。研制了4阵元均匀等间隔线阵,建立了局部放电定位实验系统,针对单放电源和二个放电源的不同情况,对放电源空间位置进行了定位模拟实验。实验结果表明,该法具有良好的定位准确度,能有效地估计出变压器内多个放电点的空间位置,可实现电力变压器内部多局部放电源的定位,为变压器内多局放源的定位建立了实验研究基础。     

电力变压器局部放电在线检测系统

本文介绍了一套用于检测运行电力变压器局部放电的检测系统,它由电流传感器、超声传感器、传输信号用的光纤传输系统以及Super—PC/XT微型计算机组成。此系统可联合检测一路电脉冲信号和三路超声波信号(从六路超声波信号中任选),由计算机采集、处理收到的信号,从而使该系统具有测量变压器内部局部放电,识别干扰,对局部放电源初步定位的功能。实验室和变电站现场实测结果表明,这一套检测系统是成功的。     

变压器局部放电超宽带射频定位技术的试验分析

超宽带射频定位技术结合局部放电射频信号超宽带检测与天线阵列技术并以最短光程原理为基础,是变压器局部放电定位的新方法。为探索该技术在实际中的应用,研制了频带2～8GHz的新型平面等角螺旋天线作为定位传感器,其放电射频信号的耦合输出波形平均上升时间约150ps,单个脉冲振荡时间约200ps,从而限定时延测量误差200ps;提出了空间网格搜索定位算法,避免传统的解析算法容易由于时延测量值及波速参量的微小误差而导致定位结果发散或误差偏大的缺点。利用新型定位传感器及空间网格搜索定位算法在220kV真实变压器上开展局部放电超宽带射频定位研究并建立了一套能够有效应用的定位系统,对设定故障源的检测灵敏度≥100pC,波速约19.8cm/ns时定位精度最高,平均定位误差约30cm。     

基于阵列时延库的变压器局放超声阵列定位研究

针对电力变压器局部放电超声阵列检测法存在定位精度的问题,建立了一种阵列时延库,该时延库建立的基本思想是以阵列传感器中心阵元为原点,将变压器模型在三维空间以1 cm间距等分成若干网格,在每一个网格交点处假设放电源并求出放电源点到阵列传感器各阵元的时延组建成库,通过基于遗传算法的空间搜索,匹配阵列时延库中与真实阵列时延相似度最高的放电源点作为局放源位置,大量实验研究表明该方法的误差在4 cm之内,定位效果理想,证明了该方法的可行性。     

基于超高频和超声波相控接收原理的油中局部放电定位法仿真研究

提出一种基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法。该方法以分别检测局部放电产生的超高频和超声波信号的相控接收阵构成平面传感器,以超高频相控接收阵检测到的局部放电超高频电磁波信号作为时间基准,由此得出接收到的超声波信号的时延,进而计算出放电点与传感器间的距离;再根据相控阵扫描的方位角和仰角,与算出的距离一起就可得出局部放电源的几何位置。多个空间位置不同的局部放电,其产生的最大信号所处的对应于空间角度的波束阵列的位置不同,相对于同一采样起始点的时间基准不同,而且时间间隔也不同,因此还可实现多局放源的定位。对这一设想进行仿真研究,结果表明该方法能对油中局部放电进行较精确的定位,并可较好地解决多局放点定位问题。     

基于波分时分复用技术的变压器局部放电光纤超声定位技术研究

相比于压电陶瓷,光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)对于变压器局部放电产生超声信号的检测灵敏度高、抗干扰性能好,然而,现有研究尚未考虑通过多点FBG复用以扩大FBG用于变压器局放检测范围的相关方法。为此,该文提出了一种基于波分时分复用技术的多点FBG变压器局放超声定位技术。通过波分复用技术,实现了FBG传感器位置的识别;通过时分复用技术,解决了仅靠单个FBG难以满足变压器内局放超声信号全范围检测的难题。本文建立了基于多点FBG超声传感系统的变压器油中局放检测试验平台,对不同FBG测点对油中局放超声信号的检测结果进行了对比,并基于多点FBG对变压器油中同一局放源进行了超声定位试验。试验结果表明:对于油中局放超声信号的检测,不同FBG测点的检测频带相近,传感器一致性好;多点FBG能够实现变压器油中局放超声信号的准分布式测量,且基于多点FBG的测量结果能够通过网格搜索算法实现局放源的定位。     

一种用于车载变压器的局部放电高精度协同定位方法

针对车载变压器局部放电难以精确定位的情况,提出了一种基于局部放电超声波信号的协同定位算法,以提高车载变压器局部放电的定位精度.综合差分进化算法和粒子群优化算法的优点,提出了一种混合的DE-PSO算法,利用计算结果对代价函数进行修正,并将计算结果作为牛顿法的初值,经迭代后得到精确的局部放电源位置.仿真和试验结果表明,与传统的智能算法相比,具有精度高、鲁棒性强等优点,能够满足现场应用的需要.     

外联网络对大型变压器中局放信号传播影响的仿真分析

大型电力变压器内部的局部放电信号经绕组向两端传播至监测装置,从而导致作为故障诊断基础信息的放电脉冲信号发生一定程度的衰减、振荡及时延。运用Saber仿真软件,利用典型的局部放电的波形,考虑电力变压器外联网络复杂程度以及变电站另一个变压器对其的影响,研究了局部放电信号在大型电力变压器在线监测系统中的传播特性。     

110kV变压器超声局放检测分析

本文中作者分析了变压器局部放电检测系统及其基本原理,介绍了局放信号检测和定位,通过油色谱试验和返厂解体验证了超声局放检测和定位的准确性。     

基于阵列信号处理的变压器内局部放电源多目标定位方法

提出了一种运用阵列信号处理技术实现变压器内多个放电源同时定位的新方法,该方法在变压器内壁安装两个超声波传感器阵列,通过传感器阵列接收目标空间辐射的超声波信号,应用阵列信号处理技术中的空间谱估计理论分析阵列传感器所接收信号的特征信息(信号源数、传播方向),并完成放电源数的估计、放电源方向的估计和放电源距离的计算,进而实现局部放电的多目标定位。仿真结果表明,该方法具有良好的分辨力和估计精度,能有效估计出变压器内多个放电点的空间位置。     

基于多传感器的变压器特高频局部放电定位方法研究

研究了基于多传感器的变压器特高频局部放电定位关键技术——时延估计方法和定位算法,阐述了时延估计方法、原理以及实现流程,并对定位算法进行了说明。结果表明:基于最小均方算法(LMS)的自适应时延估计法具有较高的精度,模拟退火算法计算出的放电源位置与真实放电源的位置距离最近,两者相结合能够判断放电信号的来源,并实现放电源的定位。