變壓器局部放電自動識別系統(tǒng)的研制

變壓器局部放電自動識別系統(tǒng)的研制

0變壓器超高頻局部放電自動識別系統(tǒng)高頻局部放電檢測技術頻率高，抗干擾性好，適合在線檢測。本文結合計算機測試系統(tǒng)和高頻臨床檢測技術，開發(fā)了一種基于高頻臨床電壓的室內高壓自動識別系統(tǒng)。提取了不同架構模型的超高頻自動測量性能，并建立了相應的函數(shù)函數(shù)庫，為診斷和消除由于其他原因引起的故障和缺陷的自動識別奠定了基礎。1超高頻本地放電自動識別系統(tǒng)1.1硬件結構系統(tǒng)的硬件構成見圖1,圖中傳感器有效帶寬0.5～1.5GHz,頻譜分析儀型號Tektronix2712。1.2基于遺傳算法的人工神經網絡設計軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程見圖2。由采集程序獲取每次實驗放電的q、u、t并計算出對應的統(tǒng)計譜圖,再由37個統(tǒng)計算子計算出這些譜圖的指紋。多次實驗的放電指紋即構成了它的指紋庫。對未知類型的放電,經采集、譜圖計算、指紋計算后得到指紋值與指紋庫中每種放電的指紋相比較,應用基于遺傳算法的人工神經網絡實現(xiàn)放電類型的自動識別。系統(tǒng)軟件完全采用模塊化設計,數(shù)據(jù)采集部分和模式識別部分均通過動態(tài)鏈接庫實現(xiàn),有很好的可移植性和擴展性,界面友好,操作簡單,且識別率高。可實現(xiàn):①寬帶頻域信號和高頻窄帶時域信號的采集;②Hqmax(φ)、Hqn(φ)、Hn(φ)、H(q)和H(p)5種二維譜圖和φ-q-n三維譜圖顯示;③放電指紋庫管理。2固體表面形態(tài)電力變壓器絕緣結構復雜,可能發(fā)生的內部放電點和放電類型種類很多,部位多在某些油隙、油楔、空氣隙、有懸浮電位的金屬體、導體尖角和固體表面上。在實驗室內測試了油中紙板內部放電、油中紙板沿面放電、油中懸浮放電、油中氣泡放電和油中尖板放電5種模型分析了相應的超高頻放電信號。2.1油的局部放電激勵試品加壓前的背景噪聲頻譜見圖3(a),加壓后各類型放電的頻譜見圖3(b～f)。由圖3(a)可見,0.5～1GHz的測量頻帶范圍內,除系統(tǒng)熱噪聲干擾外還存在534～577MHz、696～718MHz、881～906MHz和950～985MHz4個干擾較大的頻段,其信號穩(wěn)定,均為無線電和移動通訊干擾引起,可通過軟件的方法剔除。圖3(b～f)表明變壓器油中局部放電能激勵起超高頻電磁信號。不同放電類型其放電能量的集中頻帶有差別,故采集高頻窄帶時域時中心頻率的選取也有所不同。2.2頻窄帶時域放電選取測試的最優(yōu)中心頻率,頻譜分析儀設為POW模式,帶寬5MHz,提取100個工頻周期的高頻窄帶時域放電信號。統(tǒng)計所得放電信號,計算并顯示Hqmax(φ)、Hqn(φ)、Hn(φ)、H(q)和H(p)5種二維放電譜圖(文中僅列出Hqmax(φ))及三維放電譜圖(φ-q-n)。因超高頻的放電信號幅值無相應校正標準法,故圖中按IEC270校正的q值僅供參考。(1)放脈沖靜電勢線選取測試的中心頻率為620MHz時可得最佳信噪比。試品在較低電壓下就放電,正負半周的放電幾乎同時產生,譜圖形狀也十分相似。放電起始時局放脈沖總是先出現(xiàn)在電壓幅值絕對值上升部位的相位上(約90°及270°處);電壓升高后放電脈沖的相位范圍逐漸擴展,甚至超過0°和180°,但90°和270°之后的一段相位內沒有放電產生,電壓升高導致放電幅值增大及放電重復率增加。10kV下內部放電對應的二維和三維譜圖見圖4、5。(2)值大小不大時值基因值差異取測試中心頻率580MHz。正負半周的放電電壓幾乎相同,放電起始時的局放脈沖幅值相差不大。20kV下沿面放電對應的二維和三維譜圖見圖6、7。可見正負半周的放電都出現(xiàn)在電壓峰值周圍,相位在30～120°和210～300°的區(qū)間內,譜圖形狀呈典型的矩形分布。電壓升高導致局放脈沖幅值增大及放電重復率增加,而譜圖形狀變化不大。(3)相位分布特征選取測試的中心頻率為510MHz,14kV下懸浮放電的譜圖見圖8、9?？梢娖湎辔环植己軐?集中出現(xiàn)0～90°、150～270°和330～360°相位范圍內,譜圖形狀呈典型的矩形分布。電壓升高導致放電脈沖幅值增大及放電重復率增加,而譜圖形狀變化不大。(4)油中氣泡放電測試將干燥的絕緣紙板(厚1mm)夾在圓柱電極與板電極之間,浸入變壓器油中。因紙板事先并未浸油,紙板表面和紙板內部附有較多氣泡,電極加壓時易發(fā)生油中氣泡放電。選取測試的中心頻率為520MHz。其正負半周的放電幾乎在相同電壓下產生,起始放電幅值也相差不大。9kV下油中氣泡放電譜圖見圖10、11。可見正負半周的放電都出現(xiàn)在電壓峰值周圍,在30～140°和220～320°的區(qū)間內,譜圖形狀呈錐形對稱分布。(5)放電譜圖分析采用尖板電極結構,將厚1mm的油浸紙或紙板緊貼電極,尖電極與紙板間距為1mm,將整個電極系統(tǒng)浸入變壓器油中。選取測試的中心頻率為620MHz,加壓至10kV時出現(xiàn)放電,16kV時針電極尖端出現(xiàn)火花,32kV時紙板擊穿。針尖端出現(xiàn)火花時,在紙板上留有樹枝狀的炭化痕跡,這將導致紙板的擊穿電壓降低。連續(xù)記錄了從開始放電到紙板被擊穿為止的超高頻放電特性。15kV下的放電譜圖見圖12、13。正負半周的放電都出現(xiàn)在電壓峰值周圍,在60～120°和230～300°的區(qū)間內譜圖形狀呈錐形不對稱分布,正半周的放電次數(shù)和放電幅值比負半周要少得多。電壓升高導致放電量增大及放電重復率增加,而譜圖形狀變化不大。由上述分析可知,不同放電源其放電譜圖的形狀具有明顯的可分性,將各種放電譜圖用統(tǒng)計算子進行操作,計算得到37個統(tǒng)計算子。存儲各種放電所對應的指紋形成指紋庫即可作為局部放電識別時進行數(shù)據(jù)比較