局部放電

1、電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展王國(guó)利郝艷捧李彥明(西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院陜西西安710049)摘要:本文概述了電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀著重論述了近幾年發(fā)展起來的數(shù)字化測(cè)量和超高頻(UHF)檢測(cè)并對(duì)電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景作了探討。關(guān)鍵詞:電力變壓器局部放電檢測(cè)中圖分類號(hào):TM855文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10033076(2001)020052061前言測(cè)等方面有了較快的發(fā)展本文詳細(xì)介紹了它們的原理及應(yīng)

2、用情況并討論了它們?cè)谖磥響?yīng)用中的前景。最后指出超高頻檢測(cè)和數(shù)字化測(cè)量的結(jié)合將是未來的電力變壓器局放檢測(cè)(特別是在線檢測(cè))的發(fā)展方向。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電壓等級(jí)的提高局部放電已經(jīng)成為電力變壓器絕緣劣化的重要原因因而局部放電的檢測(cè)和評(píng)價(jià)也就成為絕緣狀況監(jiān)測(cè)的重要手段。因此無論是研究機(jī)構(gòu)、制造廠商還是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門都愈來愈關(guān)心局放檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展并廣泛地把局放檢測(cè)作為質(zhì)量監(jiān)控的重要指標(biāo)。局部放電的檢測(cè)都是以局放所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)通過能表

3、述該現(xiàn)象的物理量來表征局放的狀態(tài)。電力變壓器局放過程中會(huì)產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射、超聲波、光以及生成一些新的生成物并引起局部過熱。因此相應(yīng)的出現(xiàn)了電脈沖檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、光測(cè)法、化學(xué)檢測(cè)法、紅外檢測(cè)法等多種檢測(cè)方法。對(duì)于常見的檢測(cè)方法本文作了簡(jiǎn)單介紹并討論了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。近幾年來局放檢測(cè)在數(shù)字化測(cè)量、超高頻(UHF)檢收稿日期:200004192常見的局部放電檢測(cè)方法(1)超聲檢測(cè)法[1]用固定在變壓器油箱壁上的超聲傳感器可以接收到

4、變壓器內(nèi)部局放產(chǎn)生的超聲波由此來檢測(cè)局放的大小及位置。通常采用的超聲傳感器是壓電傳感器選用的頻率范圍為70150kHz目的是為了避開鐵心的磁噪聲和變壓器的機(jī)械振動(dòng)噪聲。由于超聲法受電氣干擾小以及它在局放定位上的廣泛應(yīng)用人們對(duì)超聲法的研究較深入。但變壓器內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜各種聲介質(zhì)對(duì)聲波的衰減及對(duì)聲速的影響都不一樣目前使用的局放檢測(cè)超聲波傳感器抗電磁干擾能力較差靈敏度也不很高這就增加了超聲檢測(cè)的難作者簡(jiǎn)介:王國(guó)利(1975)男山東籍博士生主

5、攻電力設(shè)備診斷技術(shù)的研究。#52#5電工電能新技術(shù)6處測(cè)取信號(hào)測(cè)量的信號(hào)頻率可以達(dá)到30MHz大大提高了局部放電的測(cè)量頻率同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)安裝方便檢測(cè)設(shè)備不改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。對(duì)于三相電力變壓器得到的信號(hào)是三相局放信號(hào)的總和無法進(jìn)行分辨且信號(hào)易受外界干擾。隨著數(shù)字濾波技術(shù)的發(fā)展射頻檢測(cè)法在局放在線檢測(cè)中得到了較廣泛的應(yīng)用。同時(shí)必須能夠反映放電的全部信息。將局放參數(shù)進(jìn)行傅立葉或其他數(shù)學(xué)變換(Haar變換、KarhunenLoeve變換、W

6、olshHadamaed變換等)可得到一系列統(tǒng)計(jì)算子(指紋)如:偏斜度Sk、突出度Ku、局部峰個(gè)數(shù)Pe、放電不對(duì)稱度Q、相位不對(duì)稱度U、互相關(guān)因子cc、相位中值L、修正相關(guān)因子mcc等利用這些特征指紋可以進(jìn)行放電類型識(shí)別。(3)數(shù)據(jù)庫(kù):將放電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來形成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)作為識(shí)別時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)比較的依據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和建立方法各不相同常采用設(shè)備問題指紋的樹形結(jié)構(gòu)能較清楚地反映不同放電缺陷在不同部位中的歸屬。(4)識(shí)別分類:就是對(duì)局放類型加以識(shí)別

7、。常見的是統(tǒng)計(jì)概率分類法和距離分類法以及模糊識(shí)別、專家系統(tǒng)等識(shí)別系統(tǒng)。近年來隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能理論的應(yīng)用已經(jīng)可以建立具備自我學(xué)習(xí)功能的識(shí)別系統(tǒng)。只要將已知的放電模式輸入系統(tǒng)經(jīng)過有限次的學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程系統(tǒng)經(jīng)自我調(diào)節(jié)內(nèi)部神經(jīng)元之間的權(quán)值自行建立模型庫(kù)當(dāng)未知缺陷的特征量被輸入時(shí)與已知模型進(jìn)行比較找出最相似的從而達(dá)到識(shí)別的目的。數(shù)字化測(cè)量為局部放電的研究提供了強(qiáng)有力的手段使局放測(cè)量技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新階段。通過數(shù)字化測(cè)量可以使研究和檢測(cè)人員更準(zhǔn)確

8、、更簡(jiǎn)單地了解變壓器的絕緣情況從而使得局放識(shí)別不再象以前那樣主要依靠測(cè)試人員的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。迄今為止數(shù)字化測(cè)量都是針對(duì)脈沖電流法進(jìn)行的它根據(jù)IEC270標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)具有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)但仍存在一些不足:測(cè)量頻率低(1MHz以下)損失了大量局部放電特征信息用于在線檢測(cè)時(shí)易受現(xiàn)場(chǎng)干擾影響現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)指紋庫(kù)提供的標(biāo)準(zhǔn)放電指紋太少難以全面準(zhǔn)確地診斷。5電工電能新技術(shù)6[456]3數(shù)字化局部放電測(cè)量近年來隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔

9、助測(cè)試系統(tǒng)在變壓器局部放電中的應(yīng)用越來越廣泛。人們將計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相結(jié)合將測(cè)得的局放信號(hào)經(jīng)放大、濾波后進(jìn)行AP轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入D計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析作出各種譜圖和統(tǒng)計(jì)量由此來分析變壓器的局部放電情況。電力變壓器數(shù)字化局部放電測(cè)量系統(tǒng)普遍采用如下的框圖結(jié)構(gòu):測(cè)量y局放圖形y特征提取y識(shí)別分類y識(shí)別結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)[3](1)譜圖分析:即通過建立放電相位、放電量、放電能量和放電次數(shù)之間的關(guān)系繪制反映局放不同特

10、征的各種譜圖。如反映放電次數(shù)、放電量和放電相位的三維譜圖Hn(qU)以及由此衍生的Hq(U)(Hqm(U)、qn(U)、HHqs(U))、n(U)和其他二維譜圖如Hw(U)H(Hwm(U)、wn(U)、ws(U))、n(W)、n(q)HHHH其中下標(biāo)m、s分別表示最大值、n、平均值和累計(jì)值。通過這些譜圖可以反映放電在不同方面的特征從而從總體上概括放電的大部分有效信息。(2)特征提取:就是將反映放電特征的信息從局放譜圖中提取出來它要求表達(dá)