直线及L型GIS模型电磁波传播特性研究

为了对GIS中局部放电的特高频电磁波信号的传播特性进行更深入的理解,使用FDTD算法对直线及L型GIS模型进行了仿真计算.对仿真信号进行时域和频域分析,对比了直线型和L型结构对电磁波传播的影响,研究了不同角度接收到的信号的差异.研究结果表明,对于直线型GIS,在腔体中相对激励源0°和180°的信号峰峰值呈衰减分布,总能量呈振荡平稳分布,而90°的信号峰峰值和总能量则呈平稳分布.对于L型GIS,由于L型结构的影响,经过L型结构后,在相对激励源0°和180°方向上信号能量和幅值会衰减70%左右,而在90°方向上会衰减50%左右,不同角度接收到的信号含有不同的电磁波模式.     

用于GIS局部放电检测的电容型传感器

气体绝缘组合电器(GIS)的同轴结构有利于局部放电激发的电磁场传播，为内部传感器检测局部放电提供了有利的条件，针对GIS结构及其中局部放电的特点，设计了用于局放信号检测的圆板型和圆环型两种内置电容耦合式传感器，描述了该传感器的结构。通过方波响应试验仿真与试验实测研究了传感器频率响应特性，并采用方波信号输入输出关系曲线分析了传感器对暂态信号搞合的输入输出特性。用所设计的传感器进行GIS模拟装置中电晕放电脉冲实测，实测结果表明设计的传感器性能可靠，灵敏度较高，可用于GIS局部放电的测量。     

模拟气体绝缘组合电器产生不同局部放电的试验装置研制

针对现有直线型气体绝缘组合电器(GIS)局部放电模拟实验装置的不足,研制了一种可变结构的GIS模拟实验装置,可方便地实现对T型、L型和直线型GIS结构的模拟。通过超高频电磁波传播特性和材料应力分析,给出了装置的结构尺寸和材料选择参数,从进行的单一和多缺陷产生的局部放电试验表明,该装置能够激发出不同绝缘缺陷产生不同频段的超高频TE波和TM波局部放电信号,且具有各自特点和差异,这为深入研究GIS不同绝缘下产生的局部放电电磁传播特性、产生条件、超高频检测方法以及缺陷辨识等提供了可靠地实验研究手段。     

外部传感器超高频GIS局部放电检测技术

针对GIS同轴结构中局部放电脉冲所激发电磁波的宽频带特征，设计出一种新型局部放电超高频检测非频变超宽带天线，用无限巴伦实现天线和传输线之间的阻抗匹配．由超宽带天线、宽带放大器、数字存储示波器和计算机组成外部传感器超高频局部放电检测系统，利用该系统对所建立的GIS固定微粒局部放电模型进行检测，并对局部放电源进行定位，实验结果表明，设计的天线满足GIS局部放电超高频检测要求，建立的系统可以方便地实现GIS局部放电检测和局部放电源的定位。     

基于超高频法的GIS绝缘子内气隙放电特性研究

摘要：为了分析和评估GIS中盘式绝缘子内气隙缺陷局部放电的危害程度,提高局部放电检测水平,试验设计了绝缘子内单一气隙模型。用超高频法对局部放电进行了测量,获得了气隙放电起始电压,熄灭电压,局放信号波形。比较了不同电压下气隙局放图谱的特点,分析了气隙放电的发展过程和不同电场下放电的变化规律。试验结合气体放电理论探讨了绝缘内部气隙放电的机理。结果表明：随着电压的变化,绝缘子内气隙发生的局部放电表现出不同的阶段性特征,实验结果对GIS现场耐压试验和缺陷识别具有指导意义。     

用于油中局部放电定位的超声相控接收阵传感器的研究

基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法,研制了16×16阵元的相控超声波接收平面阵传感器.使用相控阵理论对该传感器的特性进行了理论分析,模拟实验表明,在变压器中能接收到局部放电产生的超声波频带内,阵元的接收性能是良好的.以触发压电超声波源的电脉冲信号作为时间基准,对单一的和2个同时发射的、用以模拟油中局部放电的压电超声波源进行了定位实验.结果表明,利用该传感器对压电源的定位在传感器正法线处的系统误差小于2%,且能在一次检测中实现多超声波源的定位,故该传感器可以用于变压器中局部放电的定位.     

变压器局放电故障测向的复倒谱去混响方法

变压器绝缘劣化是导致局部放电的主要原因,研究局部放电精确测向,对整个电网的安全运行具有很重要的工程意义。由于变压器的结构比较复杂,发生局部放电时,光纤超声传感器阵列接收到的局放信号包含通过油箱壁、铁芯、绕组等介质平面反射散射的局放信号,对局放点测向造成很大误差。本文研究了最小相位分解法去混响算法,并基于研制的阵列进行油中局部放电测向实验,采用MUSIC算法计算放电源的DOA。实验结果表明最小相位分解法去混响能将局放信号中的混响部分有效抑制,去混响后的测向精度有明显改善。     

电力变压器局部放电特高频信号外部传播特性研究

针对变压器箱体的接缝处可以衍射出局部放电特高频电磁波信号的现象,在分析变压器箱体接缝对局部放电特高频电磁波传播影响的基础上,探讨了接收天线外部检测特高频信号的可行性,并通过试验研究了局部放电特高频电磁波的外传播特性,通过对信号进行小波包分析,比较了外部接收和内部接收信号的差异．结果表明,特高频电磁波可以透过变压器箱体接缝衍射出来,且其频谱能量分布两者并非完全一致,外部检测到的特高频信号距离接缝的远近具有不同的表现形式,强度随着变压器箱体缝宽增大而增大．研究工作为变压器局部放电外部检测提供了理论指导．     

变压器现场超高频局部放电信号的时域特征分析

对安装在同一台变压器上的两个超高频天线传感器连续采集的电磁波信号进行时间差和累积能量比分析,采用高斯函数对电磁波时域信号进行拟合,并通过拟合曲线相似度归纳了现场超高频信号的特征拟合曲线.分析表明,时间差与累积能量比的关系可以用来判断安装在不同位置的传感器同时采集的变压器局部放电电磁波信号是否来自同一个放电源;两个传感器同时采集到的来自同一放电源的电磁波应具有较高的相似度,有助于更准确地判断电磁波是否来自同一放电源;时域拟合波形能够去除由于微小干扰导致的波形差异,能够判断变压器局部放电类型,从而可以通过超高频局部放电电磁波信号对变压器实施局部放电故障诊断.     

气体绝缘开关直线和T型结构中电磁波传播特性的仿真

采用有限时域差分法(FDTD)对由局部放电产生的电磁波在GIS典型结构(直线和T型结构)中的传播特性进行了仿真研免通过设置不同的电磁波激发方向、对比不同测量角度的信号时域和频域特征、以及比较两种结构的仿真结果,获得了TEM模波和TE模波在直线和T型结构中的传播特性,以及T型结构产生的反射波特征等.仿真结果表明:电磁波信号在GIS典型腔体中传播时,信号峰峰值和能量受模波速度色散效应的影响,在离激励源较近时衰减较大,远离激励源时衰减较小;T型结构会发生模式转变效应,将在反射和前行电磁波中产生新的模波分量;TEM模波无截止频率,其传播不受结构的影响,在GIS同轴腔体中传播衰减较小.     

电力变压器局部放电特高频信号外部传播特性研究

针对变压器箱体的接缝处可以衍射出局部放电特高频(UHF)电磁波信号的现象,在分析变压器箱体接缝对局部放电特高频电磁波传播影响的基础上,探讨了接收天线外部检测特高频信号的可行性,并通过实验研究了局部放电特高频电磁波的外传播特性,通过对信号进行小波包分析,比较了外部接收和内部接收信号的差异.结果表明,特高频电磁波可以透过变压器箱体接缝衍射出来,且频两者谱能量分布并非完全一致,外部检测到的特高频信号距离接缝的远近具有不同的表现形式,强度随着变压器箱体缝宽增大而增大.研究工作为变压器局部放电外部检测提供了理论指导.     

一种便携式GIS局放检测装置的设计

为解决现有的GIS绝缘检测装置存在的体积大、不易实现在线检测、受周围环境影响,测量精度不高等问题,笔者采用时差计算法,对局部放电源进行定位,并通过由高通滤波器、宽带放大器、检波器、电/光变换器和光/电变换器组成的两个通道,分别接收和处理两个来自不同位置检测到的局放信号,从而使检测精度大大提高。实验结果表明,该系统具有重量轻、携带方便、灵敏度高,可实现局放源定位等特点。     

用于非接触式局部放电检测的盘锥天线的研制

为实现非接触检测一定范围内电气设备局部放电(PD),研究并设计了宽频带、高增益和水平面(H面)全向性的超高频(UHF)天线作为PD信号检测传感器.通过分析盘锥天线的辐射特性和特性阻抗,确定其设计为UHF信号接收天线具有优势,再通过仿真计算,对天线结构进行了优化,据此制作出离散化加工的盘锥天线,该天线频带为200 MHz～2 GHz以上,平均增益4 dB以上,达到设计要求,在对较远距离外模拟放电信号和变电站实际放电信号的接收试验中表现出良好的UHF信号接收能力.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情况并且其工作不同设备发生接触.     

GIS超高频局部放电在线监测技术应用研究

超高频(UHF)局部放电检测技术是目前国际上对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)类设备普遍采用的状态监测技术,具有灵敏度高、抗干扰性好等特点。本文介绍了一个基于超高频局放检测技术的GIS设备在线监测系统,其中运用UHF传感器捕捉GIS内部局部放电信号,经过在线监测系统对捕捉信号进行信号采集、检测、运算和分类,结合人工智能专家判别系统,来分析GIS设备状态与故障特征。实际现场应用结果表明了该系统的有效性。     

采用微线结构传感器的高压电机定子绝缘监测系统的研究

局部放电在线检测技术是高压旋转电机定子绕组绝缘监测的有效方法。介绍了一套对大型汽轮发电机和高压异步电动机进行在线局放检测的系统 ,该系统采用一种基于微线理论的新型放电传感器 (简称 MSL S)获取局放信号。详细地研究了该传感器的特性 ,并在实验的基础上研究了该系统的抗干扰能力 ,结果表明该系统有更好的抗干扰性能。同时 ,对放电量的标定问题进行了讨论 ,指出检测系统的输出信号受检测电路的频率特性、局放信号本身的频谱和从放电点到传感器的传递函数诸因素的影响。对于电机这一类绕组型的绝缘结构 ,视在放电量的标定是与放电点的定位密切相关的。     

变压器局部放电超高频信号传播特性仿真分析

变压器内部产生的超高频(UHF)电磁波信号在传播过程中,有很多因素会影响传感器所检测到的信号波形和能量.为了研究影响因素与UHF信号的关系,构建了变压器仿真计算的物理模型,并用时域有限差分法计算变压器内局部放电产生的UHF信号,通过分析UHF电磁波信号的幅值和能量累积曲线,研究了绕组和铁心、检测点与激励源间的距离、检测点附近不同金属导体位置等因素对UHF信号的影响.该研究结果有助于对UHF信号传播特性的理解以及提高信号检测的准确度.     

检测高压电缆附件局部放电用超高频蝶形天线的研究

针对电缆附件的结构及附件内部易发生绝缘故障导致局部放电的特点,设计了用于电缆附件局部放电信号检测的内置超高频超宽带蝶形天线传感器.仿真和实测表明,该蝶形天线的有效工作频带为350～585 MHz.模拟实验表明该天线传感器灵敏度高、性能优越,能在有效频率范围内检测到局部放电信号,可以用于电缆附件局部放电超高频信号的检测.     

空中目标GPS散射信号对最大距离积的影响

针对散射信号的强弱直接影响接收效果的问题,通过对GPS散射信号的仿真,探讨了电磁波不同入射角度时的散射特性,比较了电磁波在不同散射截面积、不同信噪比情况下对最大距离积的影响.分析显示前向散射可获得较佳的信号接收效果,通过选取最佳接收卫星可扩大无源探测的范围.     

气体绝缘组合电器局部放电的超高频检测

为了有效抑制气体绝缘组合电器GIS局部放电中出现的低频段干扰,在理论上分析了超高频检测GIS局部放电可行性的情况下,进一步研究了GIS局部放电超高频传感器、模拟无源滤波器以及相应的宽带和窄带检测方法.在实验室GIS模拟装置中,运用研制的内置圆环传感器检测系统进行超高频法检测.实验结果表明该检测系统可有效地避开空间的电晕及周期性脉冲干扰信号等低频段干扰.同时,窄带检测法能够避开超高频微波干扰信号,是一种有效的局部放电检测方法.     

GIS局放超高频在线监测系统研制

利用超高频微带贴片天线传感器和超高频滤波放大器,实现了局部放电信号的采集、提取、调理和传输.采用LabVIEW图形化语言的虚拟仪器技术实现了对气体绝缘组合电器(GIS)设备局部放电信号的定时循环检测、信号处理、数据分析、缺陷类型模式识别、监测数据查询和绝缘状况初步评估等功能.该系统已在重庆市某220 kV级GIS变电站成功运行,试验运行结果表明,采用虚拟仪器技术的GIS局部放电超高频在线检测系统能实现GIS局部放电超高频检测.