局部放电基础研究与应用优秀PPT.ppt

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1、 放放电电脉冲信号及其脉冲信号及其频频率特性率特性 不同不同类类型放型放电电的各种特征的各种特征 绕组类设备绕组类设备放放电电信号的信号的传传播播规规律律 绕组类设备绕组类设备局部放局部放电电的量化和放的量化和放电电点定位点定位 现场现场强强电电磁干磁干扰扰的抑制技的抑制技术术 放放电电模式模式识别识别和和诊诊断断 1 放放电电故障故障诊诊断的基断的基础础性探性探讨讨 发电发电机、机、变压变压器器2022/11/12022/11/1放放电电持持续时间续时间 纳纳秒至微秒数量秒至微秒数量级级 1 三三电电容模型容模型2022/11/12022/11/1l 视视在放在放电电量量 q =Cx Uxm

2、 Uxm：Cx 两端两端电压电压 变变更幅更幅值值 国家国家标标准准规规定定 低低值值方波方波电压电压u0 (幅幅值值U0)经经小小电电容容C0 (其其值值足足够够小小)接至接至Cx两端两端 对视对视在放在放电电量量进进行校行校订订 1 视视在放在放电电量及校量及校订订2022/11/12022/11/1 绕组绕组绕组绕组中某部位中某部位中某部位中某部位发发发发生放生放生放生放电电电电 该该该该部位可看作部位可看作部位可看作部位可看作电电电电容容容容试试试试品品品品 检测检测检测检测装置只能在装置只能在装置只能在装置只能在绕组绕组绕组绕组两端两端两端两端检测检测检测检测 检测检测检测检测的是的

3、是的是的是经绕组经绕组经绕组经绕组向外向外向外向外传传传传播的放播的放播的放播的放电电电电信号信号信号信号 方波校方波校方波校方波校订电压订电压订电压订电压也无法干脆接至放也无法干脆接至放也无法干脆接至放也无法干脆接至放电电电电部位部位部位部位 1 发电发电机、机、变压变压器放器放电电故障故障诊诊断的特殊性断的特殊性2022/11/12022/11/1 局部放局部放电发电发生、生、发发展展 取决于取决于电电极极结结构、介构、介质质种种类类及缺陷形式等及缺陷形式等 局部放局部放电电脉冲脉冲电电流会受流会受这这些因素影响些因素影响 放放电电脉冲波形特性脉冲波形特性 探探讨绕组类设备讨绕组类设备放放

4、电电脉冲脉冲传传播播规规律的前提律的前提 选择选择放放电检测电检测装置装置频频率特性要求的依据率特性要求的依据 2 局部放局部放电电脉冲及其特征脉冲及其特征 2022/11/12022/11/1 2.1 放放电电脉冲脉冲电电流流测试测试系系统统(1)回路回路2022/11/12022/11/1 2.1 测试测试系系统统(2)误误差来源差来源2022/11/12022/11/1 2.1 测试测试系系统统(3)检测电检测电阻阻2022/11/12022/11/1 2.1 测试测试系系统统(4)测测量装置量装置2022/11/12022/11/1 2.1 测试测试系系统统(5)测测量量误误差差202

5、2/11/12022/11/1 2.1 测试测试系系统统(6)干干扰扰防防护护2022/11/12022/11/1 2.1 试验试验模型模型(1)三大三大类类2022/11/12022/11/1 2.1 试验试验模型模型(2)空气放空气放电电模型模型2022/11/12022/11/1 2.1 试验试验模型模型(3)电电机机线线棒模型棒模型2022/11/12022/11/1 2.1 试验试验模型模型(4)空气放空气放电电模型模型2022/11/12022/11/1 2.1 试验试验模型模型(5)油中放油中放电电模型模型 油中放油中放电试验电试验模型模型 n 有机玻璃盒有机玻璃盒 布置布置电电

6、极极 绝缘绝缘材料材料每种各每种各 5个个n 油油纸绝缘纸绝缘放放电电 n 胶胶纸纸筒表面放筒表面放电电n 浸油浸油纸纸板气泡放板气泡放电电2022/11/12022/11/1 空气中放空气中放电电脉冲脉冲电电流流实测实测波形波形(1)2022/11/12022/11/1 空气放空气放电电脉冲波形脉冲波形(2)2022/11/12022/11/1 空气放空气放电电脉冲波形脉冲波形(3)2022/11/12022/11/1 空气中表面放空气中表面放电电脉冲脉冲电电流流实测实测波形波形(1)2022/11/12022/11/1 空气中表面放空气中表面放电电脉冲波形脉冲波形(2)2022/11/12

7、022/11/1 空气中表面放空气中表面放电电脉冲波形脉冲波形(3)2022/11/12022/11/1 空气中表面放空气中表面放电电脉冲波形脉冲波形(4)2022/11/12022/11/1 空气中表面放空气中表面放电电脉冲波形脉冲波形(5)2022/11/12022/11/1 空气中空气中悬悬浮放浮放电电脉冲脉冲电电流流实测实测波形波形(1)2022/11/12022/11/1 空气中空气中悬悬浮放浮放电电脉冲波形脉冲波形(2)2022/11/12022/11/1 电电机机线线棒气隙放棒气隙放电电脉冲脉冲电电流流实测实测波形波形(1)2022/11/12022/11/1 电电机机线线棒气隙

8、放棒气隙放电电脉冲波形脉冲波形(2)2022/11/12022/11/1 油油纸绝缘纸绝缘放放电电脉冲脉冲电电流流实测实测波形波形(1)2022/11/12022/11/1 油油纸绝缘纸绝缘放放电电脉冲波形脉冲波形(2)2022/11/12022/11/1 油油纸绝缘纸绝缘放放电电脉冲波形脉冲波形(3)2022/11/12022/11/1 油中胶油中胶纸纸管表面放管表面放电电脉冲波形脉冲波形2022/11/12022/11/1 油中气泡放油中气泡放电电脉冲脉冲电电流流实测实测波形波形2022/11/12022/11/1 放放电电脉冲脉冲电电流波形分流波形分类类(1)2022/11/12022/

9、11/1 放放电电脉冲脉冲电电流波形分流波形分类类(2)2022/11/12022/11/1 局部放局部放局部放局部放电电电电信号信号信号信号检测检测检测检测方法方法方法方法 高高高高频频频频:小于小于小于小于1 MHz 1 MHz 甚高甚高甚高甚高频频频频:30:30 300 MHz 300 MHz 特高特高特高特高频频频频:300 MHz:300 MHz 3 GHz 3 GHz 高高高高频频频频法法法法简洁简洁简洁简洁，可校，可校，可校，可校订视订视订视订视在放在放在放在放电电电电量量量量 不易避开干不易避开干不易避开干不易避开干扰扰扰扰 高高高高频频频频和甚高和甚高和甚高和甚高频频频频法

10、会受架空法会受架空法会受架空法会受架空线电晕线电晕线电晕线电晕影响影响影响影响 特高特高特高特高频频频频(UHF)(UHF)段段段段 空气空气空气空气电晕电晕电晕电晕放放放放电电电电与油中局放信号存在差异与油中局放信号存在差异与油中局放信号存在差异与油中局放信号存在差异 检测检测检测检测油油油油纸变压纸变压纸变压纸变压器局放信号的器局放信号的器局放信号的器局放信号的UHFUHF重量重量重量重量 可避开空气可避开空气可避开空气可避开空气电晕电晕电晕电晕影响影响影响影响 2.2 局部放局部放电电特高特高频频信号信号(1)2022/11/12022/11/1l电电气气设备设备内内绝缘绝缘系系统发统发

11、生局部放生局部放电电 由放由放电电点向无限大空点向无限大空间辐间辐射射电电磁波磁波 接受双臂阿基米德螺接受双臂阿基米德螺线线天天线检测线检测放放电电信号信号 超超宽频带宽频带信号信号传传感器感器(上限上限频频率率1500MHz)天天线输线输出信号出信号 TDS684C数字示波器数字示波器记录记录 带宽带宽1GHz，最高采，最高采样样率率5GS/s 对对信号信号进进行功率行功率谱谱密度分析密度分析 2.2 局部放局部放电电特高特高频频信号信号(2)2022/11/12022/11/1l 电晕电晕：能量主要分布在：能量主要分布在0 200 MHz 在在150MHz 旁旁边边有一窄而陡的能量尖峰有一

12、窄而陡的能量尖峰 沿面放沿面放电电：能量主要分布在：能量主要分布在0 200MHz 在在 50MHz 旁旁边边有一窄而陡的能量尖峰有一窄而陡的能量尖峰 2.2.1 空气中放空气中放电电信号的功率信号的功率谱谱 空气中空气中空气中空气中尖尖尖尖 板板板板电晕电晕电晕电晕沿面放沿面放沿面放沿面放电电电电信号信号信号信号功率功率功率功率谱谱谱谱2022/11/12022/11/1l 电晕电晕：能量主要分布在：能量主要分布在 50 1000 MHz 在在 300 MHz 旁旁边边出出现现最高能量峰最高能量峰值值 沿面放沿面放电电：能量主要分布在：能量主要分布在 500 800MHz 在在 600 MH

13、z 旁旁边边出出现现最高能量峰最高能量峰值值 2.2.2 油中放油中放电电信号的功率信号的功率谱谱(1)油中油中油中油中尖尖尖尖 板板板板电晕电晕电晕电晕沿面放沿面放沿面放沿面放电电电电信号信号信号信号功率功率功率功率谱谱谱谱2022/11/12022/11/1l 气隙：能量主要分布在气隙：能量主要分布在气隙：能量主要分布在气隙：能量主要分布在 500 500 1000 MHz 1000 MHz 4 4 5 5个能量高峰，在个能量高峰，在个能量高峰，在个能量高峰，在 870 MHz 870 MHz 旁旁旁旁边边边边最高最高最高最高 悬悬悬悬浮放浮放浮放浮放电电电电：能量主要分布在：能量主要分布

14、在：能量主要分布在：能量主要分布在 400 400 1100MHz 1100MHz 约约约约1010个能量高峰，在个能量高峰，在个能量高峰，在个能量高峰，在 780 MHz 780 MHz 旁旁旁旁边边边边最高最高最高最高 2.2.2 油中放油中放电电信号的功率信号的功率谱谱(2)油中油中油中油中气隙放气隙放气隙放气隙放电电电电悬悬悬悬浮浮浮浮导导导导体放体放体放体放电电电电 信号功率信号功率信号功率信号功率谱谱谱谱2022/11/12022/11/1 油中放油中放油中放油中放电电电电信号能量主要分布在信号能量主要分布在信号能量主要分布在信号能量主要分布在300300 1100MHz1100M

15、Hz 有多个有多个有多个有多个较宽较宽较宽较宽、不很陡峭的能量尖峰、不很陡峭的能量尖峰、不很陡峭的能量尖峰、不很陡峭的能量尖峰 空气中放空气中放空气中放空气中放电电电电信号能量主要分布在信号能量主要分布在信号能量主要分布在信号能量主要分布在0 0 200MHz200MHz 绝绝绝绝大部分能量在几个极窄、陡的主尖峰中大部分能量在几个极窄、陡的主尖峰中大部分能量在几个极窄、陡的主尖峰中大部分能量在几个极窄、陡的主尖峰中 用用用用UHFUHF法法法法检测变压检测变压检测变压检测变压器局部放器局部放器局部放器局部放电电电电 测测测测量量量量频频频频段大于段大于段大于段大于300MHz300MHz为为为

16、为宜宜宜宜 避开空气中避开空气中避开空气中避开空气中电晕电晕电晕电晕放放放放电电电电脉冲型干脉冲型干脉冲型干脉冲型干扰扰扰扰 2.2.3 频谱频谱特性的差异特性的差异2022/11/12022/11/1 放放放放电电电电信号由放信号由放信号由放信号由放电电电电点点点点经绕组经绕组经绕组经绕组向两端向两端向两端向两端传传传传播播播播 衰减、衰减、衰减、衰减、变变变变形、形、形、形、时时时时移移移移 检测检测检测检测系系系系统统统统 绕组绕组绕组绕组两端两端两端两端 所得放所得放所得放所得放电电电电信息受到影响信息受到影响信息受到影响信息受到影响 影响与脉冲特性、脉冲影响与脉冲特性、脉冲影响与脉冲

17、特性、脉冲影响与脉冲特性、脉冲传传传传播途径有关播途径有关播途径有关播途径有关 脉冲脉冲脉冲脉冲检测检测检测检测信号的信号的信号的信号的变变变变更更更更 放放放放电电电电源到源到源到源到测测测测量端的路径信息量端的路径信息量端的路径信息量端的路径信息 放放放放电电电电源的位置信息源的位置信息源的位置信息源的位置信息 3 放放电电脉冲信号沿脉冲信号沿设备绕组设备绕组的的传传播播 2022/11/12022/11/1l以以以以变压变压变压变压器器器器为为为为例例例例 建立了局部放建立了局部放建立了局部放建立了局部放电电电电脉冲在脉冲在脉冲在脉冲在绕组绕组绕组绕组中中中中传传传传播播播播过过过过程的

18、程的程的程的 LCKLCK电电电电路网路网路网路网络络络络仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型 变压变压变压变压器器器器绕组绕组绕组绕组按按按按绕绕绕绕制方式划分成集中制方式划分成集中制方式划分成集中制方式划分成集中单单单单元元元元 每个集中每个集中每个集中每个集中单单单单元由元由元由元由 电电电电感性感性感性感性(L L)支路支路支路支路 纵纵纵纵向向向向 电电电电容性容性容性容性(K K)支路支路支路支路 并并并并联联联联 3.1 绕组绕组中快速中快速暂态过暂态过程数学模型程数学模型(1)2022/11/12022/11/1 3.1 绕组绕组中快速中快速暂态过暂态过程数学模型程数学模型(2)l

19、 L L支路：匝支路：匝支路：匝支路：匝导线电导线电导线电导线电阻阻阻阻/电电电电感感感感 匝匝匝匝间间间间互感互感互感互感 K K支路：匝支路：匝支路：匝支路：匝间电间电间电间电容容容容/漏漏漏漏导导导导 饼间电饼间电饼间电饼间电容容容容/漏漏漏漏导导导导 单单单单元的横向元的横向元的横向元的横向对对对对地地地地电电电电容容容容 C C支路：支路：支路：支路：线线线线匝匝匝匝对铁对铁对铁对铁心心心心/外壳外壳外壳外壳电电电电容容容容 各各各各单单单单元元元元间间间间存在互感存在互感存在互感存在互感 2022/11/12022/11/1 3.1 绕组绕组中快速中快速暂态过暂态过程数学模型程数学

20、模型(3)l 发发生局部放生局部放电电的的绕组处绕组处看作看作电电容性容性试试品品 用三用三电电容模型等效容模型等效 用陡脉冲用陡脉冲电电流源模流源模拟拟放放电电的外在反映的外在反映2022/11/12022/11/1 3.1 绕组绕组模型模型验证验证(1)变压变压器器绕组实绕组实物模型物模型 仿真分析和仿真分析和实际测试实际测试 在在绕组绕组的的5个不同位置个不同位置 第第2、4、8、12、14个个线饼线饼 注入脉冲激励信号注入脉冲激励信号 比比较测较测量端的仿真响量端的仿真响应应和和实测实测信号信号 实测实测和仿真响和仿真响应应波形比波形比较较接近接近 实测实测起始部位存在一些起始部位存在

21、一些较较高高频频率的振率的振荡荡2022/11/12022/11/1 3.1 绕组绕组模型模型验证验证(2)用相关分析方法用相关分析方法 定量比定量比较较 同一位置注入同一位置注入 实测实测和仿真响和仿真响应应 具有最好的相关性具有最好的相关性 仿真模型能仿真模型能较较好好 反映脉冲沿反映脉冲沿变压变压器器 绕组绕组的的传传播特性播特性2022/11/12022/11/1 3.2 绕组绕组中放中放电电点点电电气定位方法气定位方法(1)局部放局部放局部放局部放电电电电脉冲在脉冲在脉冲在脉冲在变压变压变压变压器器器器绕组绕组绕组绕组中中中中传传传传播播播播 传传传传播播播播过过过过程中的程中的程中

22、的程中的变变变变更与脉冲更与脉冲更与脉冲更与脉冲传传传传播途径有关播途径有关播途径有关播途径有关 绕组绕组绕组绕组两端脉冲信号的两端脉冲信号的两端脉冲信号的两端脉冲信号的变变变变更更更更 包含了由放包含了由放包含了由放包含了由放电电电电源到源到源到源到测测测测量端的路径信息量端的路径信息量端的路径信息量端的路径信息 反映了局部放反映了局部放反映了局部放反映了局部放电电电电源的位置信息源的位置信息源的位置信息源的位置信息2022/11/12022/11/1 3.2 绕组绕组中放中放电电点点电电气定位方法气定位方法(2)探探探探讨讨讨讨了三台了三台了三台了三台电电电电力力力力变压变压变压变压器器器

23、器 SFPSZ7 SFPSZ7150000/220(150000/220(高、中、低高、中、低高、中、低高、中、低压压压压三三三三绕组绕组绕组绕组)DEP DEP240000/500(240000/500(高、低高、低高、低高、低压压压压双双双双绕组绕组绕组绕组)OSFPSZ OSFPSZ240000/400TH(240000/400TH(高、低高、低高、低高、低压压压压双双双双绕组绕组绕组绕组)仿真探仿真探仿真探仿真探讨讨讨讨220kV220kV和和和和500kV500kV变压变压变压变压器器器器 归纳归纳归纳归纳放放放放电电电电点的点的点的点的电电电电气定位方法气定位方法气定位方法气定位方

24、法 用用用用400kV400kV变压变压变压变压器的器的器的器的试验结试验结试验结试验结果果果果验证验证验证验证2022/11/12022/11/1 3.2 绕组绕组中放中放电电点点电电气定位方法气定位方法(3)绕组传绕组传播特性播特性试验试验回路回路2022/11/12022/11/1 3.2 电电气定位气定位/220kV变压变压器器l SFPSZ7 150000/220 高高压绕组压绕组中部出中部出线线，纠结纠结 连续连续式式 每半部分每半部分48饼饼，1 22饼为纠结饼为纠结式式 23 48饼为连续饼为连续式式 中中压绕组压绕组94饼饼，纠结纠结 连续连续式式 1 12和和93、94饼为

25、纠结饼为纠结式式 13 92饼为连续饼为连续式式 低低压绕组压绕组55匝，螺旋式匝，螺旋式2022/11/12022/11/1 3.2 电电气定位气定位/500kV变压变压器器l DEP 240000/500 高高压绕组压绕组中部出中部出线线，连续连续 纠结纠结式式 每半部分每半部分54饼饼 1 6、15 18饼为连续饼为连续式式 其余其余为纠结为纠结式式 低低压绕组压绕组中部出中部出线线 每半部分每半部分48饼饼，连续连续式式2022/11/12022/11/1 3.2 电电气定位气定位/400kV变压变压器器l OSFPSZ240000/400TH 绕绕高高压绕组压绕组中部出中部出线线，插

26、入，插入电电容容连续连续式式 每半部分每半部分56饼饼 1 20、53 56饼为饼为插入插入电电容式容式 21 52饼为连续饼为连续式式 凹凸凹凸压绕组压绕组与高与高压绕组压绕组自耦自耦连连接接 共共34饼饼，连续连续式式2022/11/12022/11/1 3.2 电气定位电气定位/仿真探讨仿真探讨(1)l 220kV变压变压器仿真模型器仿真模型 不同不同节节点注入脉冲信号点注入脉冲信号 在高在高压绕组压绕组的的A端和端和X端端测测量脉冲响量脉冲响应应 高高压绕组压绕组分上、下两段分上、下两段 分分别别有有24个个单单元、元、25个个节节点点 第第5和第和第20节节点注入脉冲信号点注入脉冲信

27、号时时的响的响应应2022/11/12022/11/1 3.2 电气定位电气定位/仿真探讨仿真探讨(2)第第第第5 5节节节节点点点点注入注入注入注入A A端响端响端响端响应应应应 X X端响端响端响端响应应应应2022/11/12022/11/1 3.2 电电气定位气定位/仿真探仿真探讨讨(3)第第第第2020节节节节点点点点注入注入注入注入A A端响端响端响端响应应应应 X X端响端响端响端响应应应应2022/11/12022/11/1 3.2 电电气定位气定位/仿真探仿真探讨讨(4)放放电发电发生位置生位置 距距绕组绕组首端首端约约17%(第第5节节点点)83%(第第20节节点点)放放电

28、电位置与放位置与放电测电测量点之量点之间间的距离的距离 影响脉冲影响脉冲时时域波形幅域波形幅值值 影响脉冲幅影响脉冲幅频频特性幅特性幅值值 其他其他节节点注入点注入时时 同同样规样规律律 500kV变压变压器器 同同样规样规律律2022/11/12022/11/1 3.2 电电气定位气定位特征量特征量 依据仿真探依据仿真探依据仿真探依据仿真探讨讨讨讨 可用于定位放可用于定位放可用于定位放可用于定位放电电电电点的特征量点的特征量点的特征量点的特征量 0.9 0.9 1 MHz 1 MHz 范范范范围围围围内内内内频频频频响信号平均响信号平均响信号平均响信号平均值值值值 1 MHz 1 MHz 范

29、范范范围围围围内信号能量内信号能量内信号能量内信号能量 提出提出提出提出电电电电气定位方法气定位方法气定位方法气定位方法 幅比折幅比折幅比折幅比折线线线线法法法法(利用响利用响利用响利用响应应应应幅幅幅幅频频频频特性重量特性重量特性重量特性重量)能比直能比直能比直能比直线线线线法法法法(利用局部放利用局部放利用局部放利用局部放电电电电信号能量信号能量信号能量信号能量)2022/11/12022/11/1 3.2 幅比折幅比折线线法法(1)各各各各频谱频谱频谱频谱特性特性特性特性图图图图的共同特点的共同特点的共同特点的共同特点 相相相相对对对对其它其它其它其它频频频频率位置率位置率位置率位置 1

30、 MHz 1 MHz 旁旁旁旁边边边边的幅的幅的幅的幅频频频频特性特性特性特性较较较较平坦平坦平坦平坦 由由由由绕组绕组绕组绕组等效等效等效等效电电电电路中的路中的路中的路中的电电电电容特性引起容特性引起容特性引起容特性引起 电电电电容性容性容性容性频频频频段段段段 幅幅幅幅频频频频特性幅特性幅特性幅特性幅值值值值与脉冲与脉冲与脉冲与脉冲传传传传播距离有播距离有播距离有播距离有亲亲亲亲密密密密联联联联系系系系 可可可可为为为为局部放局部放局部放局部放电电电电电电电电气定位供气定位供气定位供气定位供应应应应良好依据良好依据良好依据良好依据2022/11/12022/11/1 3.2 幅比折幅比折

31、线线法法(2)以响以响应应幅幅频频特性特性|I(f)|在在 0.9 1 MHz 频频段内段内 平均平均值值 H 作作为电为电气定位所依据的特征量气定位所依据的特征量 H H 确定确定确定确定值值值值受多种因素影响受多种因素影响受多种因素影响受多种因素影响 依据某依据某依据某依据某节节节节点注入脉冲点注入脉冲点注入脉冲点注入脉冲时绕组时绕组时绕组时绕组首、末端响首、末端响首、末端响首、末端响应应应应 分分分分别计别计别计别计算算算算HAHA和和和和HXHX 以比以比以比以比值值值值HA/HX|0.9HA/HX|0.91MHz1MHz作作作作为为为为定位特征量定位特征量定位特征量定位特征量2022

32、/11/12022/11/1 3.2 幅比折幅比折线线法法(3)比比值值HA/HX与放与放电电位置有位置有较较好好对应对应关系关系 用折用折线拟线拟合合HA/HX与放与放电电点位置点位置 x 的关系的关系 A、B 首、末端注入脉冲首、末端注入脉冲时时的比的比值值 在在 HA/HX x 图图中中绘绘制制连连接接 (0,A)(50%,(3A+5B)/8)(100%,B)三点的折三点的折线线 可利用此幅比折可利用此幅比折线线定位放定位放电电点点2022/11/12022/11/1 3.2 幅比折幅比折线线法法(4)变压变压器高器高压绕组压绕组不同不同节节点注入放点注入放电电脉冲脉冲 随着放随着放电电

33、位置由首端向末端移位置由首端向末端移动动 HA/HX呈呈现单调现单调下降下降趋势趋势 幅比折幅比折线线法的定位法的定位误误差差约为约为15%500kV500kV仿真仿真仿真仿真400kV400kV实测实测实测实测2022/11/12022/11/1 3.2 能比折能比折线线法法(1)以响以响应应量不同量不同频频段放段放电电信号的能量信号的能量 仿真探仿真探仿真探仿真探讨讨讨讨表明表明表明表明 响响响响应应应应信号信号信号信号 1 MHz 1 MHz 以内的能量以内的能量以内的能量以内的能量 与脉冲与脉冲与脉冲与脉冲传传传传播距离有播距离有播距离有播距离有亲亲亲亲密关系密关系密关系密关系 可可可

34、可为为为为局部放局部放局部放局部放电电电电电电电电气定位供气定位供气定位供气定位供应应应应良好依据良好依据良好依据良好依据 2022/11/12022/11/1 3.2 能比折能比折线线法法(2)以响以响应应幅幅频频特性特性|I(f)|在在 1 MHz 以下的能量以下的能量 作作为电为电气定位所依据的特征量气定位所依据的特征量 E E 确定确定确定确定值值值值受多种因素影响受多种因素影响受多种因素影响受多种因素影响 依据某依据某依据某依据某节节节节点注入脉冲点注入脉冲点注入脉冲点注入脉冲时绕组时绕组时绕组时绕组首、末端响首、末端响首、末端响首、末端响应应应应 分分分分别计别计别计别计算算算算

35、EA EA 和和和和 EX EX 以比以比以比以比值值值值 EA/EX|1 MHz EA/EX|1 MHz 作作作作为为为为定位特征量定位特征量定位特征量定位特征量2022/11/12022/11/1 3.2 能比折能比折线线法法(3)比比值值EA/EX与放与放电电位置基本呈位置基本呈线线性关系性关系 用直用直线拟线拟合合EA/EX与放与放电电点位置点位置 x 的关系的关系 A、B 首、末端注入脉冲首、末端注入脉冲时时的比的比值值 在在 EA/EX x 图图中中绘绘制制连连接接 (0,A)(100%,B)两点的直两点的直线线 可利用此能比直可利用此能比直线线定位放定位放电电点点2022/11/

36、12022/11/1 3.2 能比折能比折线线法法(4)变压变压器高器高压绕组压绕组不同不同节节点注入放点注入放电电脉冲脉冲 随着放随着放电电位置由首端向末端移位置由首端向末端移动动 EA/EX呈呈现现下降下降趋势趋势 能比直能比直线线法的定位法的定位误误差差约为约为 8%220kV220kV仿真仿真仿真仿真400kV400kV实测实测实测实测2022/11/12022/11/1 3.3 绕组类结绕组类结构构视视在放在放电电量校量校订订方法方法(1)视视在放在放电电量校量校订订 国家国家标标准准 GB/T 7354-2003 局部放局部放电测电测量量 IEC 60270:2000 Partia

37、l discharge measurements 规规定了方法定了方法 传统传统法法 能很好地适用于集中型能很好地适用于集中型电电容容试试品品2022/11/12022/11/1 3.3 视视在放在放电电量校量校订订方法方法(2)按按传统传统方法校方法校订订 仅仅当当绕组绕组首端放首端放电时电时才正确反映才正确反映视视在放在放电电量量 绕组绕组其他部位其他部位发发生的放生的放电电 得到的是得到的是“视视在的在的”视视在放在放电电量量 绕组类设备绕组类设备绕组类设备绕组类设备 脉冲脉冲脉冲脉冲传传传传播播播播 困困困困难难难难性性性性2022/11/12022/11/1 3.3 传统传统法：法：

38、220kV变压变压器仿真分析器仿真分析(1)l绕组绕组A端与地之端与地之间间 注入注入 24 nC 校校订订脉冲脉冲 校校订订系数系数 在在绕组绕组的不同的不同节节点点 注入注入 24 nC 放放电电脉冲脉冲 在在 A端、端、X端端 测测点点检测检测响响应应 传统传统法校法校订订 A端、端、X端端 测测得的得的视视在放在放电电量量2022/11/12022/11/1 3.3 传统传统法：法：220kV变压变压器仿真分析器仿真分析(2)A A端端端端测测测测点点点点 X X端端端端测测测测点点点点 视视在放在放电电量与注入量与注入电电荷差荷差别较别较大大2022/11/12022/11/1 3.

39、3 传统传统法：法：500kV变压变压器仿真分析器仿真分析 A A端端端端测测测测点点点点 X X端端端端测测测测点点点点 视视在放在放电电量与注入量与注入电电荷差荷差别较别较大大2022/11/12022/11/1 3.3 几何平均法几何平均法 校正校正视视在放在放电电量量 qA、qX A端、端、X端端测测点响点响应应信号的校信号的校订结订结果果 视视在放在放电电量量 220kV 220kV变压变压变压变压器器器器 500kV 500kV变压变压变压变压器器器器 2022/11/12022/11/1 3.3 试验验证试验验证：400kV变压变压器器 不同部位放不同部位放电时电时 视视在放在放

40、电电量量 未校正：未校正：A 端端测测点最小只有点最小只有 注入注入电电荷的荷的0.3倍倍 a 端端测测点最大达点最大达 注入注入电电荷的荷的15倍倍 经经校正后校正后 最大最大为为 注入注入电电荷的荷的2倍倍 差差别别大大为缩为缩小小 2022/11/12022/11/1 窄窄带带干干扰扰 脉冲干脉冲干扰扰 4 干干扰扰信号特性及抑制方法信号特性及抑制方法(1)设备设备设备设备运行运行运行运行现场电现场电现场电现场电磁干磁干磁干磁干扰扰扰扰猛烈猛烈猛烈猛烈 影响局部放影响局部放影响局部放影响局部放电检测电检测电检测电检测灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度 影响影响影响影响诊诊诊诊断牢靠性断牢靠性断牢靠

41、性断牢靠性 依据依据依据依据频带频带频带频带分分分分类类类类2022/11/12022/11/1 干扰依据频带分类干扰依据频带分类 窄带干扰窄带干扰 如载波通讯、放射机、开关电源等如载波通讯、放射机、开关电源等 脉冲干扰脉冲干扰 如功率电子器件、导体电晕、如功率电子器件、导体电晕、电机电刷火花等电机电刷火花等 相应的干扰抑制方法相应的干扰抑制方法 4 干干扰扰信号特性及抑制方法信号特性及抑制方法(2)2022/11/12022/11/1 可以运用可以运用 模模拟滤拟滤波器波器 自适自适应应数字数字滤滤波法波法 小波小波变换变换分析法分析法 频频域抑制法域抑制法 4.1 窄窄带带干干扰扰抑制抑制

42、 (1)2022/11/12022/11/1=基基础础：自适：自适应处应处理器理器 FIR数字数字滤滤波器波器 自适自适应应算法算法 随机梯度法随机梯度法 系系统统依据依据实际实际状况状况 变变更更滤滤波器波器 抑制干抑制干扰扰 4.1 自适自适应应数字数字滤滤波波(1)2022/11/12022/11/1=滤滤波效果影响因素波效果影响因素 滤滤波器波器阶阶数数 p 延延迟迟 收收敛敛因子因子 4.1 自适自适应应数字数字滤滤波波(2)2022/11/12022/11/1 具有多辨具有多辨别别率率(多尺度多尺度)特点特点 在在时频时频两域表两域表现现信号的局部特征信号的局部特征 可看作可看作带

43、带通通滤滤波器波器 在不同尺度在不同尺度 a 下下对对信号信号滤滤波波 基本基本频频率特性率特性 ()中心中心频频率随率随 a 的的缩缩小而增高小而增高 带宽带宽与中心与中心频频率之比恒定率之比恒定 可用来抑制窄可用来抑制窄带带干干扰扰 4.1 小波小波变换变换(1)2022/11/12022/11/1 200 MW发电发电机局部放机局部放电电 在在线检测线检测信号信号 小波小波变换处变换处理理 原始信号原始信号 x(t)输输出信号出信号 d(t)窄窄带带干干扰扰 120kHz 150 kHz 被完全抑制被完全抑制 4.1 小波小波变换变换(2)2022/11/12022/11/1 局部放局部

44、放电电脉冲脉冲频谱宽频谱宽 幅幅频频特性特性为为水平水平线线 窄窄带带干干扰扰 幅幅频频特性特性为为垂直垂直线线 4.1 频频域抑制窄域抑制窄带带干干换换(1)抑制方法抑制方法 谱线删谱线删除除 频频域开窗域开窗 多通多通带滤带滤波法波法2022/11/12022/11/1 4.1 频频域抑制窄域抑制窄带带干干换换(2)=谱线删谱线删除除 干干扰扰源源较较少少时时 频频域开窗域开窗 干干扰扰源稍多源稍多 且且较较密集密集 多通多通带滤带滤波波 干干扰扰源多且密集源多且密集 然后然后进进行行IFFT 时时域域图图形中形中 窄窄带带干干扰扰抑制抑制 2022/11/12022/11/1 可以运用可

45、以运用 时时域平均法域平均法 小波小波变换变换分析法分析法 时时域平均法域平均法 白噪白噪围绕时间轴围绕时间轴波波动动 遵从遵从标标准差准差为为 的正的正态态分布分布 局部放局部放电电脉冲的脉冲的发发生相位基本不生相位基本不变变 4.2 白噪声抑制白噪声抑制 时时域平均法域平均法(1)2022/11/12022/11/1 检测检测数据按工数据按工频频周期的整数倍划分周期的整数倍划分 对对n个个样样本本进进行平均行平均 有用信号幅度基本不有用信号幅度基本不变变 4.2 时时域平均法域平均法(2)白噪白噪标标准差降准差降为为 干干扰扰降降为为原来的原来的2022/11/12022/11/1 在在时

46、时、频频两域突出信号的局部特征两域突出信号的局部特征 函数的局部特征函数的局部特征 用用 Lipschitz 指数指数 表征表征 斜坡、斜坡、阶跃阶跃、函数的函数的 分分别为别为 1、0、1 小波小波变换变换随尺度随尺度j的的变变更与指数更与指数 有关有关 在极在极值值上反映得最上反映得最为为明明显显 4.2 小波小波变换变换分析法分析法(1)2022/11/12022/11/1 对对小波小波变换变换的极大的极大值值 0 随随 j 增大而增大增大而增大 0 随随 j 增大而减小增大而减小 =0 不随不随 j 变变更更 白噪的白噪的 =0.5 (0)其小波其小波变换变换极大极大值值随尺度增加而减

47、小随尺度增加而减小 大尺度下的极大点主要属于有用信号大尺度下的极大点主要属于有用信号 4.2 小波小波变换变换分析法分析法(2)2022/11/12022/11/1=消退白噪的做法消退白噪的做法 大尺度下的极大尺度下的极值值点点为为基基础础 依据高一依据高一级级极极值值点位置点位置 找找寻寻本本级对应级对应的极的极值值点点 去除本去除本级级其他极其他极值值点点 逐逐级级搜搜寻寻，直至，直至 j=1 为为止止 以以选择选择出来的极出来的极值值点重建信号点重建信号 4.2 小波小波变换变换分析法分析法(3)2022/11/12022/11/1 平衡法或脉冲平衡法或脉冲鉴别鉴别法法 现场实际现场实际

48、状况的困状况的困难难性性 目前无法有效运用目前无法有效运用 UHF 检测检测法与法与 HF 检测检测法法结结合合 检测变压检测变压器局部放器局部放电时电时 抑制脉冲干抑制脉冲干扰扰 4.3 脉冲干脉冲干扰扰抑制抑制 (1)2022/11/12022/11/1 高高频频(HF)检测检测法法 易受易受电晕电晕、功率、功率电电子器件等脉冲型干子器件等脉冲型干扰扰影响影响 可可进进行行视视在放在放电电量的校量的校订订 特高特高频频(UHF)检测检测法法 可避开可避开电晕电晕、功率、功率电电子器件等脉冲型干子器件等脉冲型干扰扰 无法无法进进行行视视在放在放电电量的校量的校订订 UHF法与法与HF法法结结

49、合合 取取长补长补短短 4.3 脉冲干脉冲干扰扰抑制抑制 (2)2022/11/12022/11/1UHF 与与 HF 信号脉冲之信号脉冲之间间的的对应对应性性较较好好 4.3 UHF 法与法与 HF 法法结结合合 (1)油油油油中中中中沿沿沿沿面面面面放放放放电电电电=试验试验室模型室模型试验试验：UHF 法法/HF 法法 同同时检测时检测2022/11/12022/11/1HF 法能法能测测得信号，得信号，UHF 法得不到信号法得不到信号 4.3 UHF 法与法与 HF 法法结结合合 (2)空空空空气气气气中中中中电电电电晕晕晕晕放放放放电电电电=试验试验室模型室模型试验试验：UHF 法法

50、/HF 法法 同同时检测时检测2022/11/12022/11/1 4.3 UHF 法与法与 HF 法法结结合合 (3)=UHF 法法 与与 HF 法法 结结合合 UHF 测测量量结结果中的脉冲信号果中的脉冲信号 确定确定HF测测量量结结果中的果中的 对应对应脉冲脉冲 放放电电信号信号 抑制了抑制了HF法法结结果中的脉冲干果中的脉冲干扰扰等等 主要是空气主要是空气电晕电晕2022/11/12022/11/1UHF背景噪声小背景噪声小 内部局放脉冲内部局放脉冲 时间时间窗窗 4.3 UHF 法与法与 HF 法法结结合合 (4)B B相相相相 变变变变压压压压器器器器实实实实测测测测数数数数据据据