變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探究

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1、變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探究　　【摘要】電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，變壓器局部放電是其發(fā)生絕緣故障的主要征兆。本文闡述了近年來國(guó)內(nèi)外局部放電在線監(jiān)測(cè)方面所取得的成果，對(duì)局部放電機(jī)理、檢測(cè)方法、故障定位以及除噪技術(shù)做了深入研究，并深入研究了脈沖電流法、超聲波法和超高頻檢測(cè)法綜合檢測(cè)的檢測(cè)方法。最后表明了局部放電未來的研究發(fā)展方向。【關(guān)鍵詞】變壓器；局部放電；除噪技術(shù)1.引言大型電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響著電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，在電網(wǎng)設(shè)備整個(gè)壽命周期的管理中，及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況是至關(guān)重要的。電力變壓器絕緣狀態(tài)的逐漸惡化是由電氣，化學(xué)和

2、機(jī)械應(yīng)力所引起的局部放電（PD）導(dǎo)致的。目前，人們正加強(qiáng)對(duì)變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，而變壓器局部放電監(jiān)測(cè)就是在線監(jiān)測(cè)的方法之一。局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括傳感器以及實(shí)現(xiàn)控制和通信功能的軟件，可對(duì)變壓器內(nèi)部的絕緣狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有靈敏度高并同時(shí)可對(duì)變壓器內(nèi)部局部放電進(jìn)行定位的特點(diǎn)，為變壓器實(shí)現(xiàn)定期檢修向狀態(tài)檢修的過渡提供了有利條件。6由于變壓器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)有大量的干擾信號(hào)，這將會(huì)影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可信度，因此我們要對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行除噪。現(xiàn)今已出現(xiàn)不少的除噪技術(shù)，都有一定的可行性，但是也有局限性，我們還需要進(jìn)一步探尋更有效的除噪方法來滿足要求。2.局部放電機(jī)理局部放電是

3、在電場(chǎng)的作用下，變壓器中的局部區(qū)域發(fā)生放電，但沒有造成整個(gè)擊穿的現(xiàn)象。造成變壓器局部放電的根本原因是材料組成的不同，電介質(zhì)分布的不均勻及電場(chǎng)分布的不均勻，這種情況下易導(dǎo)致變壓器部分區(qū)域超過其平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)，發(fā)生擊穿放電現(xiàn)象，而此時(shí)其它區(qū)域仍然保持絕緣特性，于是就形成了局部放電的現(xiàn)象。變壓器局部放電檢測(cè)有電監(jiān)測(cè)法和非電監(jiān)測(cè)法兩類，變壓器局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由：傳感器、高速數(shù)據(jù)采集器、信號(hào)濾波處理器、通信系統(tǒng)構(gòu)成。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖見圖1。3.局部放電在線監(jiān)測(cè)方法和定位變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)方法主要有以下幾種。（1）脈沖電流法。脈沖電流法是開始最早、應(yīng)用最廣泛的局放檢測(cè)方法。當(dāng)有局部

4、放電時(shí)，產(chǎn)生的高頻脈沖電流可用羅可夫斯基線圈通過檢測(cè)變壓器中性點(diǎn)、外殼接地線或套管末屏接地線處的脈沖電流來測(cè)量，或用監(jiān)測(cè)器捕獲變壓器高壓套管抽頭連接處的脈沖電流。6（2）超聲波檢測(cè)法。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，不僅產(chǎn)生電脈沖信號(hào)，同時(shí)還產(chǎn)生超聲波信號(hào)，可通過同時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)和電信號(hào)判斷變壓器內(nèi)部的絕緣狀況。（3）光測(cè)法。在變壓器油中，放電產(chǎn)生脈沖電流同時(shí)伴隨發(fā)光發(fā)熱現(xiàn)象。光測(cè)法是利用光電探測(cè)器捕獲局部放電產(chǎn)生的光輻射信號(hào)，將截取的光輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)經(jīng)放大處理送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。（4）化學(xué)法?；瘜W(xué)法通過分析變壓器油分解產(chǎn)生的各種氣體的組分和濃度來確定故障（電性故障、熱性故

5、障）狀態(tài)，當(dāng)變壓器內(nèi)部局部放電時(shí)，變壓器油會(huì)分解出C2H6，C2H4，C2H2，CH4，CO，H2等特征氣體。不同的故障類型產(chǎn)生氣體的種類及各組分的濃度不同。（5）超高頻檢測(cè)法。鑒于傳統(tǒng)的局部放電檢測(cè)方法還存在一些存在不足，現(xiàn)今又出現(xiàn)了一種新的檢測(cè)方法—超高頻檢測(cè)法。它通過檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的超高頻電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)和定位，并具有抗干擾的功能。基于目前常用到的監(jiān)測(cè)方法是脈沖電流法、超聲波檢測(cè)法和超高頻檢測(cè)法。本文研究了以局部放電測(cè)量技術(shù)為核心，利用電脈沖、超聲波、超高頻綜合檢測(cè)方法的局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它可對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)并完成數(shù)據(jù)記錄，當(dāng)變壓器內(nèi)局部放

6、電信號(hào)超過預(yù)定值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。6局部放電在線監(jiān)測(cè)除了要檢測(cè)局部放電量，還需判斷放電的位置，以方便做出決策。常用的局部放電定位方法有以下三種。（1）超聲定位法?？赏ㄟ^測(cè)量超聲波的大小及超聲波傳播的時(shí)延來確定局放源的位置。（2）電—聲聯(lián)合定位法。根據(jù)電信號(hào)和超聲波信號(hào)到達(dá)監(jiān)測(cè)器的時(shí)差大小，推測(cè)變壓器內(nèi)部局部放電的位置。（3）電氣定位法。通過測(cè)量變壓器繞組首末端電壓，可判斷出放電位置。4.局部放電除噪技術(shù)在變壓器局部放電監(jiān)測(cè)過程中，局部放電去噪是重要的環(huán)節(jié)之一。干擾按時(shí)域信號(hào)特征可分為窄帶周期性干擾、白噪聲干擾和脈沖型干擾三種。帶有混合干擾的局部放電信號(hào)就如圖2所示，難以

7、給變壓器故障診斷提供數(shù)據(jù)支持。有人提出可用非線性的數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器抑制窄帶周期性干擾；用小波分析來抑制白噪聲干擾；用時(shí)域開窗法、聚類分析法來識(shí)別和抑制周期型脈沖干擾。利用除噪技術(shù)將混合干擾移除后，局部放電信號(hào)便清晰可見，經(jīng)過對(duì)此數(shù)據(jù)的處理，送入智能診斷系統(tǒng)，最后可得出故障診斷結(jié)果。理想的局部放電信號(hào)如圖3所示。5.軟件設(shè)計(jì)6最后，本文通過C#編程設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，通過登陸軟件可以完成通信和數(shù)據(jù)的處理。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)、可實(shí)現(xiàn)報(bào)警設(shè)置、故障診斷以及歷史查詢等功能，下列舉采樣界面如圖4所示。6.結(jié)語(yǔ)脈沖電流法是目前唯