变压器局部放电在线监测技术

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1、 变压器局部放电在线监测技术目录目录 .1222前言 .1在线监测方法 .1.1超声监测法 .1.2光测法 .1.3电脉冲法 .331.4射频监测法 .1.5超高频监测法 .2在线监测监控技术 .3342.1.1现场噪声的抑制 .4452.1.1.12.1.1.1.22.1.1.1.32.1.2周期性干扰的抑制 . .脉冲型干扰的抑制 . .白噪声干扰的抑制 .局部放电模式识别 .局部放电定位技术 .55672.1.33结束语 .结论 .致谢 .参考文献 .777 前言近年来 ,随着电力系统的快速发展 ,变压器的容量和电压等级不断提高,运行中的安全问题也越来越受到重视。在变压器所发生的故障中需

2、要一种有效的手段对变压器的绝缘状况进行监测,绝缘问题占很大的比重 ,因此,确保运行中变压器的安全。局部放电监测作为检测变压器绝缘的一种有效手段,无论是检测理论还是检测技术 ,近年来都取得了较大的发展,并在电厂和电站中得到了实际应用。相对传统的停电局部放电检测,在线局部放电检测可以长时间连续监测变压器局部绝缘放电情况 ,在放电量达到危险时 ,及时停机做进一步的检查 ,因此在检修工时和经济效益等方面有很大的优势 ,是目前惟一的一种有效避免变压器突发性事故的监测手段。在线局部放电监测反映的是变压器实际工作状态下的绝缘放点情况，比离线检测更符合设备的实际运行工况。1在线监测主要方法据变压器局放过程中产

3、生的电脉冲、电磁辐射、超声波、光等现象，相应出现了电脉冲检测法超声波检测法、光测法及射频检测法和UHF超高频检测法。、1.1超声监测法用固体在变压器油箱壁上的超声传感器接收变压器内部局放产生的超声波来检测局放的大小和位置。通常采用的超声传感器为电压传感器，选用的频率范围为70-150kHz,目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。超声检测法主要用于定性判断是否有局放信号，结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。近年来，由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展，超声检测的灵敏度有了较大的提高。12光测法测法是利用局部放电产生的光辐射进行检测。在变压器油中，各种放电发

4、出的光波不同，光电转换后，通过检测光电流的特征可以实现局放的识别。虽然是实验室中利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展。但由于光测法设备复杂、昂贵、灵敏度低在实际中并未直接使用。尽管如此，光纤技术作为超声技术的辅助手段应用于局放检测，将光纤伸入变压器油中，当变压器内部放生局放时，超声波在油中传播，这种机械力波挤压光纤，引起光纤变形，导致光纤折射率和光纤长度发生变化，从而光波被调制，通过适当的解调器即可测量出超声波，实现放电定位。 .3电脉冲法脉冲法又称脉冲电流法，通过检测阻抗、变压器套管末端接地线、外壳接地线、铁芯接地线及绕组中由于局放引起的脉冲电流获得视在放电量。该方法是

5、研究最早、应用最广泛的一种检测方法。 IEC对此制订了相应标准，但存在以下缺点：a、由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率及动态范围都有影响，因此当试品电容量较大时，受耦合阻抗的限制，测试仪器的测量灵敏度也受到一定限制。b、c、测试率低，一般小于 1MHz，包含的信息量少。现场测试中容易受到外界干扰噪声的影响，抗干扰能力较差。电脉冲法的关键技术是如何有效地识别和抑制干扰，将真正的局放信号提取。近年来，人们在原有技术基础上又引入信号分析方法，包括小波理论、神经网络、指纹分析、模糊诊断等方法，局放在线监测装置的性能有了进步，如德国AVO、L EMEC及澳大利亚虹项等局放在线监测装置，检

6、测最小局放量达100pc,国内装置由于数字滤波技术不是很完善，只能检测 3000pc局放量。1.4射频检测法利用罗哥夫斯基线圈从电气设备的中性点处取信号，测量的信号频率可达30MHz，提高了局放的测量频率。测试系统安装方便，检测设备不改变电力系统运行方式。对三相变压器而言，得到的信号是三相局放量总和，无法进行分辨，信号容易受外界干扰。随着数字滤波技术的发展，该法在局放在线监测中有较广泛的应用，尤其是在发动机在线监测领域。1.5超高频检测法针对传统检测方法的不足，近年来出现了一种新的检测方法超高频检测法。超高频检测通过检测变压器内部局放产生的超高频（300-3000MHz）电信号，实现局部放电的

7、检测和定位，达到抗干扰目的，局放放电特高频在线监测系统如图所示： 图中局放放电特高频在线监测系统 2在线监测关键技术变压器局部放电在线监测技术主要解决现场噪声的抑制、局部放电模式识别及局部放电的定位。2.1.1现场噪声的抑制 变压器正常运行时现场存在多种噪声干扰源，其中包括周期性干扰、白噪声干扰及脉冲干扰。局部放电信号与干扰相比较弱，甚至相差几个数量级。因此，在检测中如果不能有效地消除噪声干扰，局部放电信号就无法有效地分离出来。这是目前局部放电在线监测中存在的最大难题。2.1.1.1周期性干扰的抑制周期性干扰的频谱特征与局部放电信号的频谱特征有较大差异，因此，常采用频域方法处理。主要包括 II

8、R陷波滤波器、 FFT秩滤波器、固定系数滤波器和理想数字滤波器等，通过频谱分析来确定各谐波成分，然后再进行滤波。近年来随着滤波技术的发展，滤除周期性干扰的方法越来越多，如自适应滤波、非自适应滤波和小波分析方法等。自适应滤波技术利用周期性干扰信号与局部放电脉冲的不同相关性，在测得的信号中插入一定的延迟，通过自适应滤波器后就可以自动消除周期性干扰。自适应滤波不用预先噪声干扰信息，一定程度上可以实现智能化。 2.1.1.1.3白噪声干扰的抑制白噪声信号是一均值为 0的平稳随机信号 ,属宽带干扰信号 ,与局部放电信号混叠在一起,用常规的频域分析方法很难将其分离开来。近年来一些数学家通过引入基于小波的滤

9、波方法对白噪声干扰进行滤除。小波去噪一般采用Shrinkage技术 ,设定一个门限值 ,把系数小于门限的值置为 0 ,保留大于门限的值 ,再经过反变换 ,得到去噪后的信号。此方法具有实现简单、运算速度快、去噪效果好、波形失真小等优点。上述方法对某种干扰可起到很好的抑制效果 ,但无法单独完全滤除现场所有噪声的干扰。目前采用分层式干扰抑制方法 ,可有效抑制现场的各种干扰。在变压器中,由于周期性干扰最为严重 ,因此可以先滤除周期性干扰 ,然后再滤除白噪声和脉冲干扰 ,将检测到的局部放电信号失真降到最小。2.1.2局部放电模式识别最初的变压器局部放电在线监测设备对局部放电类型判定采用与离线检测相同的方

10、法 ,对局部放电的一些基本参数进行测量等)。随着统计分析方法在局部放电模式识别上的应用,放电谱图需要观察的基本参数不是一个工频周期内的信息 ,而是一个比较长的时间段内基本参数的统计量。这个时间段一般要大(如视在放电电荷、放电重复率、放电能量,局部放电谱图作为一种重要的分析方法得到重视。与传统的基本参数不同于100个工频周期。放电谱图根据基本参数的变化大致可分成三类:随时间变化的放电谱图 ;随工频相位变化的放电谱图 ;组合参数分布放电谱图。以时间为变量的局部放电谱图反映了单个物理量测量值随时间的变化规律,不同的绝缘缺陷对应不同的变化规律 ,将0以相位为变量的局部放电谱图反映了放电量及次数在工频周

11、期内按相位的分布 360的相位分成一定数目的相位窗 ,观察每个相位窗内的局部放电特性,从而形成一个完整的包含所有相位的局部放电谱图。组合分布参数中的幅值分布和能量分布反映了视在放电量和放电能量的分布密度,其密度大小不仅和放电源有关 ,而且和绝缘的老化,才能得出正确的结果 ,在现场推程度也有关。该方法需要通过有经验的专业人员分析广有很大的难度。近年来 ,一些学者利用局部放电谱图 ,提出了以其为统计参数 (也称指纹参数 ) ,描述谱图的正、负半个周期的统计特征。引入统计参数的目的是将繁杂而且仅仅是定性的各种分布谱图用于定量分析精确分析和判断测量到的局部放电信号。,用定量的数值提取每个相应谱图的特征

12、,图 2 差动平衡法抗干扰基本原理图(a) 外界干扰 ; (b)内部放电 ; (c)差动2.1.3局部放电定位技术合格的局部放电在线监测设备不仅能检测局部放电量,而且还应能准确判断局部放电发生的位置 ,为下一步检测做准备。目前 ,应用在变压器上的在线局部放电监测定位方法主要有超声法 ,电气定位法和声电联合法。电气定位法是利用变压器在特定频率范围内等值电路的特点、变压器绕组内部产生局部放电时首末端电压(或电流 )比值、放电点位置的关系 ,判定故障点位置的方法。超声定位是在电气设备外壁放置声波传感器 ,探测辐射出的声能 ,对绝缘状态做出判断 ,并确定发生局部放电的位置。超声波法不需采用高压电容器

13、,不用其他电源提供电力 ,对电磁干扰完全免疫 ,在局部放电的定位上是最灵敏的。结束语近几年来变压器局部放电的在线监测取得了很大的进展,已有多台在线监测仪在现场应用 ,并取得了较好的效果 ,但距预期所要达到的目标还有一定的距离 ,不仅要提高 检测技术 ,而且要对局部放电机理、放电脉冲在变压器传播路径等理论进行深入的研究。致谢感谢这段时间老师和同学们对我的指导学习，让我获益匪浅，对变压器局部放电有了深刻的认识和见解，我这篇论文的完成离不开老师和学生，感谢学校这们的孜孜不倦的栽培，让我们成人成才。2年来对我参考文献 :1王国利 ,郝艳棒 ,李彦明 ,变压器局部放电特高频在线监测系统的研究能新技术 , 2004 , 23 (4) , 18 - 23.J ,电工电2苏磊.差动平衡法抗干扰措施在变压器局部放电在线监测中的应用J .变压器 ,2001 , (3) : 37 - 40.3徐淑珍 ,秦松林 ,变压器局部放电在线监测中实用抗干扰技术化 , 2000 , 10 , 49 - 51.J ,电力系统自动