超声波、特高频局部放电联合定位方法的应用研究

将GIS设备带电检测方法和故障定位技术相结合,通过500 kV GIS设备内部局部放电定位实例,验证了超声波法和特高频法联合定位的可行性、适用性。现场应用情况表明,两种方法相结合,能对GIS设备缺陷进行准确定位,为GIS设备安全运行提供有力保障。     

超声波、超高频检测技术在现场GIS局部放电检测中的联合应用

超声波、超高频检测技术作为现场GIS产品局部放电放检测手段都已经越来越成熟,然而这两种检测手段都有其自身的局限性。若将两者联合起来使用不仅仅能够解决现场干扰问题、同时对精确定位、故障类型判断、提高工作效率都有着积极的作用。     

气体泄漏对全封闭组合电器局部放电影响的仿真分析

气体泄漏对气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)局部放电的影响有待研究,但缺少相关研究手段。为此,首先提出等效相对介电常数的概念,推导等效相对介电常数与气室压强、温度、分子数等的关系,从极化原理上分析其表征气体泄露程度的可行性;然后利用XFdtd三维电磁场仿真软件建立同轴波导结构自由金属微粒缺陷下的局部放电(partial discharge,PD)模型,仿真分析发生气体泄露后的局部放电情况;通过对特高频(ultra high frequency,UHF)电磁波时域信号与放电频谱的分析,探究气体泄漏的影响。仿真结果表明,基于等效相对介电常数气体泄漏对GIS局部放电影响的分析得以实现,同时揭示了脉冲宽度、主频、信号幅值等特征量的变化规律。     

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。     

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。     

气体绝缘组合电器中的局部放电及其测量

论述了气体绝缘组合电器ＧＩＳ中几种局部放电源类型及其特点，介绍了在模拟系统中建立的三种测量局放信号不同频段的电气方法及其对于局放视在放电量的测量与局放源的定位，对于上述方法中消除干扰的途径作了介绍。     

特高频法及声波法查找GIS放电故障的应用

GIS传统故障查找法主要为SF6气体分析法,该方法响应速度较慢,检测灵敏度较低。现在国内外检测GIS局部放电的常用方法是超声波法和特高频法。根据南宁供电局在实际工作中的经验表明,认为特高频法（UHF）的抗干扰能力最好,检测范围较大,且对所有放电类型都比较敏感;而超声波法（AE）则对测量近距离范围内的自由移动颗粒比较灵敏,且便于确定故障的位置。采用UHF法和超声波法作为两种不同的检测诊断手段,可起到相互补充的作用,在实践中得到良好的应用。     

GIS局部放电信号及内置传感器检测分析

气体绝缘组合电器(GIS)局部放电不仅激发横向电磁波(TEM),而且会激发横向电场波(TE)和横向磁场波(TM).利用电磁场中的并矢格林函数理论,推导出了GIS中PD信号在任意点激发瞬变电场的计算表达式,在计算GIS中PD激发的电场时,应考虑TEM波和检测频段内所有高次模波的贡献.在实验室GIS模拟装置上,设计了灵敏度及抗干扰能力优于外置传感器的内置传感器,并用天线模型对其进行了频率响应特性分析,最后直接用高参数数字存储示波器测量了由金属突出物缺陷产生的局部放电信号.     

GIS局部放电检测用阿基米德螺旋天线设计研究

针对气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)设备局部放电现场检测的需求,文章设计了一种基本形式的阿基米德平面宽带螺旋天线,利用Ansoft HFSS电磁仿真软件对天线辐射单元的结构参数进行了优化,设计天线的尺寸为辐射面直径173.6 m m、天线高100 m m,并分析了阿基米德平面螺旋...     

用于电力变压器局部放电定位的超声波相控阵传感器的研制

针对电力变压器中局部放电的准确定位问题,将超声波相控阵技术引入局部放电定位中.基于超声波相控阵理论,考虑在运行变压器中的应用环境,在对传感器各个组成部分的材料及特性进行综合分析的基础上,研制成功了16×16阵元的平面超声波相控阵传感器.该传感器具有阵元数多、尺寸小、定位精度高及可适用于高温液体中的优点,适合于放入变压器内部进行信号的接收,传感器单个阵元中心频率为150kHz,带宽为100kHz.使用压电声源和油间隙放电等模拟实验对阵元的性能进行了实测,结果表明,该传感器能够对局部放电产生的超声波信号进行灵敏接收.实验室中的模拟定位实验结果表明,该传感器适用于对变压器中局部放电的定位.     

基于特高频无线传感器和模式识别算法的局部放电定位法

对电力设备局部放电的检测与定位是保障电力系统安全稳定运行的重要手段之一。现有局部放电定位法主要是基于特高频传感器技术和时差法进行的,高的采样率和同步精度,使得其硬件成本巨大、实现困难,且容易受现场环境影响。提出了基于特高频无线传感器和模式识别算法的局部放电定位法,该方法硬件要求低,易于实现,且具有良好的环境适应性。首先通过现场测量,建立待检测区域局部放电信号强度与放电坐标的特征信息库。当有局部放电发生时,将此时传感器测量到的特征信息输入已建好的信息库中进行模式识别,从而得到定位结果。现场试验结果表明,提出的新型局部放电定位算法的平均定位误差为0.58 m,80.8%的定位误差小于1 m,从而验证了算法的有效性,具有较好的推广应用价值。     

基于多信息融合的GIS局部放电类型识别方法研究

为了实现气体绝缘开关(gas insulated switchgear, GIS)局部放电故障类型的识别,利用GIS局部放电试验采集的特高频(ultra-high frequency, UHF)和超声波信号得到了局部放电相位解析(phase resolved partial discharge, PRPD)图和格拉姆角场(Gramian angular field, GAF)图,提出了基于自适应卷积神经网络的GIS局部放电类型识别算法,优化了卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)超参数,建立了基于决策级多信息融合的GIS局部放电类型识别模型框架,研究了不同GIS局部放电类型识别方法的准确性及内在影响因素。结果表明：基于超高频和超声波信号的决策级多信息融合方法能够进一步提高GIS局部放电类型的识别准确性,识别准确率在98%以上,提出的决策级多信息融合方法的识别准确率高于特征级多信息融合方法,研究成果可为GIS局部放电类型识别提供技术支撑。     

基于等角螺旋天线的GIS局部放电在线检测研究

对GIS局部放电的产生进行了分析,介绍了GIS局部放电的几种检测方法。着重论述了GIS特高频检测法和平面等角螺旋天线,探讨了如何使用特高频局部放电传感器进行现场测试。     

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。     

卷积混合模型分离算法与多局部放电混合信号分离

为了辨识GIS内多绝缘缺陷产生的单一PD信号,对多PD信号在GIS内的传播与混合机理进行深入分析,提出采用卷积混合模型描述其混合过程,并构建分离算法分离多PD信号以获取辨识所需的单一PD信号。结合PD信号的非平稳特性,将各多PD信号在时域空间下划分成短时内平稳的子信号集合,利用Molgedey-Schuste算法在频域内对子信号进行分离,再利用子信号包络线的相关性在频域对分离子信号进行重构,获取各单一PD信号,以实现对非平稳多PD信号的分离。经仿真和实测多PD信号的有效分离,证实了多PD信号在GIS内线性卷积混合特性的假设,同时为用外置UHF检测法获取多绝缘缺陷产生多PD信号的辨识提供了新方法。     

负极性振荡雷电冲击电压下SF_6尖板模型局部放电特性

为了深入研究尖板模型振荡雷电冲击电压下局部放电特性,首先搭建了振荡冲击电压发生器,产生符合IEC 60060-3标准的振荡型雷电冲击电压,基于特高频法和脉冲电流法,建立了冲击电压下局部放电测量系统,进而构建了SF6尖板模型,对负极性振荡雷电冲击电压下局部放电进行了测量,对比了特高频法和脉冲电流法测量局部放电的灵敏度,分析了放电时延、放电幅值、放电数目和放电相位随外施电压的变化规律。结果表明:特高频法测量灵敏度更高,适合在气体绝缘组合电器(GIS)现场冲击耐压试验中使用;局部放电集中在外施电压各波峰附近;随着外施电压的升高,放电时延和放电起始相位急剧减小,放电结束相位则稍有增大;各周期放电幅值和数目随波峰电压的升高而线性增加。进一步分析表明,在负极性振荡雷电冲击电压下,局部放电的产生和发展可用金属电极表面发射、负离子场致碰撞脱附和电晕稳定化作用进行很好的阐释。研究成果有助于GIS现场冲击耐压试验中局部放电的检测与分析。     

GIS盆式绝缘子耐压局部放电试验设备的研究与应用

盆式绝缘子是六氟化硫封闭式组合电器（GIS）的重要部件，为保证其在产品中的可靠性，除了制造盆式绝缘子比较注意沿面放电距离的电气可靠性之外，更应当关心在工作电压长期作用下的绝缘可靠性。因此，应通过反复试验进行验证，研究并解决实验设备配置等问题，以达到其可靠性的要求。     

电气设备局部放电的超声波检测方法分析

传统的超声波法是用固定在变压器油箱壁上的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声脉冲,由此来检测局部放电的大小和位置。由于此方法受电气干扰的影响比较小以及它在局部放电定位中的广泛应用,人们对超声波法的研究比较深入。超声波法用于变压器局部放电检测最早始于上世纪40年代,但因为灵敏度低,易于受到外界干扰等原因一直没有得到广泛的应用。本文主要论述了局部放电的种类及特点、超声波检测常见的干扰信号及其特性、超声波检测系统结构、放大电路的设计及电源设计。     

GIS局部放电超高频信号特征的仿真研究

超高频检测法与传统的脉冲电流法存在本质上的差别。仿真计算表明，超高频信号幅值与局部放电脉冲电流幅值呈线性关系，超高频信号与放电源的位置有关；单纯的超高频信号不能反映出局部放电量的大小。