局部放電

1、電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展王國利郝艷捧李彥明(西安交通大學電氣工程學院陜西西安710049)摘要:本文概述了電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀著重論述了近幾年發(fā)展起來的數(shù)字化測量和超高頻(UHF)檢測并對電力變壓器局部放電檢測技術(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中圖分類號:TM855文獻標識碼:A文章編號:10033076(2001)020052061前言測等方面有了較快的發(fā)展本文詳細介紹了它們的原理及應

2、用情況并討論了它們在未來應用中的前景。最后指出超高頻檢測和數(shù)字化測量的結(jié)合將是未來的電力變壓器局放檢測(特別是在線檢測)的發(fā)展方向。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電壓等級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和評價也就成為絕緣狀況監(jiān)測的重要手段。因此無論是研究機構(gòu)、制造廠商還是電力系統(tǒng)運行部門都愈來愈關(guān)心局放檢測技術(shù)的發(fā)展并廣泛地把局放檢測作為質(zhì)量監(jiān)控的重要指標。局部放電的檢測都是以局放所產(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。因此相應的出現(xiàn)了電脈沖檢測法、超聲波檢測法、光測法、化學檢測法、紅外檢測法等多種檢測方法。對于常見的檢測方法本文作了簡單介紹并討論了它們各自的優(yōu)缺點。近幾年來局放檢測在數(shù)字化測量、超高頻(UHF)檢收稿日期:200004192常見的局部放電檢測方法(1)超聲檢測法[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械振動噪聲。由于超聲法受電氣干擾小以及它在局放定位上的廣泛應用人們對超聲法的研究較深入。但變壓器內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)復雜各種聲介質(zhì)對聲波的衰減及對聲速的影響都不一樣目前使用的局放檢測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的難作者簡介:王國利(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處測取信號測量的信號頻率可以達到30MHz大大提高了局部放電的測量頻率同時測試系統(tǒng)安裝方便檢測設(shè)備不改變電力系統(tǒng)的運行方式。對于三相電力變壓器得到的信號是三相局放信號的總和無法進行分辨且信號易受外界干擾。隨著數(shù)字濾波技術(shù)的發(fā)展射頻檢測法在局放在線檢測中得到了較廣泛的應用。同時必須能夠反映放電的全部信息。將局放參數(shù)進行傅立葉或其他數(shù)學變換(Haar變換、KarhunenLoeve變換、W

6、olshHadamaed變換等)可得到一系列統(tǒng)計算子(指紋)如:偏斜度Sk、突出度Ku、局部峰個數(shù)Pe、放電不對稱度Q、相位不對稱度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行放電類型識別。(3)數(shù)據(jù)庫:將放電數(shù)據(jù)存儲下來形成一個數(shù)據(jù)庫作為識別時進行數(shù)據(jù)比較的依據(jù)。數(shù)據(jù)庫的結(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)識別分類:就是對局放類型加以識別

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

8、、更簡單地了解變壓器的絕緣情況從而使得局放識別不再象以前那樣主要依靠測試人員的試驗經(jīng)驗。迄今為止數(shù)字化測量都是針對脈沖電流法進行的它根據(jù)IEC270標準進行檢測具有許多明顯的優(yōu)點但仍存在一些不足:測量頻率低(1MHz以下)損失了大量局部放電特征信息用于在線檢測時易受現(xiàn)場干擾影響現(xiàn)有標準指紋庫提供的標準放電指紋太少難以全面準確地診斷。5電工電能新技術(shù)6[456]3數(shù)字化局部放電測量近年來隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和電子計算機的廣泛應用計算機輔

9、助測試系統(tǒng)在變壓器局部放電中的應用越來越廣泛。人們將計算機輔助測試系統(tǒng)與傳統(tǒng)的測試方法相結(jié)合將測得的局放信號經(jīng)放大、濾波后進行AP轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入D計算機進行數(shù)據(jù)處理和分析作出各種譜圖和統(tǒng)計量由此來分析變壓器的局部放電情況。電力變壓器數(shù)字化局部放電測量系統(tǒng)普遍采用如下的框圖結(jié)構(gòu):測量y局放圖形y特征提取y識別分類y識別結(jié)果數(shù)據(jù)庫[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m、s分別表示最大值、n、平均值和累計值。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