收藏本站
《华北电力大学（北京）》 2005年
加入收藏

GIS局部放电特高频检测技术的研究

李信  
【摘要】：全封闭气体组合电器(GIS)局部放电在线检测技术中,需要解决的关键问题是:放电类型的判别、放电源的定位和放电量的估计。 本文工作基于GIS局部放电在线检测特高频方法,研制出的两种固定式特高频介质传感器。第一种传感器利用了CT引线箱处的半封闭结构和二次引线端的绝缘结构,仿真和试验表明,在不降低GIS密封和绝缘性能情况下,传感器耦合到信号能量的大小约为普通外置式传感器的3倍,而且也具有内置传感器抗干扰的优点。第二种传感器安装在手孔位置,人为的在天线周围填充耦合介质,利用介质吸收局部放电产生的电磁波,通过仿真计算得到了介质最佳的参数:填充介质的整体厚度为2cm,介电常数为5。 本文通过试验研究了GIS内部不同缺陷类型的局部放电特征,利用一个工频周期内的UHF检波输出进行局部放电类型的识别,从特高频信号中取出低频调制信号,将特高频传感器输出的特高频成分滤除,而仅保留信号的幅值和相位信息,大大减少了数据量,降低了监测设备的硬件采样率,使得检测工作更加简便并行之有效,而且可利用检波之后的数据对多个局部放电周期进行统计工作,得到放电的分布谱图,以利于局部放电的长期监测。 本文提出了针对不同类型放电的UHF信号,利用三次样条插值结合互相关函数提取时间差和利用小波包分解结合互相关函数提取时间差的综合算法,基本上可以将定位误差范围限定在10cm内,从而提高了GIS局部放电定位的精度。为了进一步确定放电源的部位,本文利用在腔体周围放置多个传感器,发现当传感器接收位置与放电源垂直时,耦合到的能量值为最大,利用这种方法可以确定放电源的方位。为了验证特高频定位测量装置、定位综合算法和方法的整体性能,本文作者曾经对25个变电站进行实地局部放电定位测量,共发现三处变电站内存在有局部放电现象。 本文利用时域有限差分法(FDTD)对波导结构中的局部放电和信号接收情况进行了仿真,研究了影响传感器接收信号能量的各种因素,包括放电源的位置、放电源与接收点的相对角度、GIS腔体结构和脉冲的陡度(宽度和幅值)。发现传感器输出的UHF信号能量大小与放电源的放电量并无线性关系。脉冲陡度是决定UHF信号能量大小的主要因素。当脉冲宽度一定时,UHF信号能量的平方根同实际脉冲的幅值成正比。 本文提出利用局部放电源的实际放电量最大值对GIS局部放电进行估计。设定了放电量最大值对应的脉冲宽度为2.4ns,如果在同样幅值条件下,此时的实际放电量可达到最大值,但是接收点耦合到的信号能量最小。通过试验和仿真发现UHF信号能量的平方根与实际放电量之间呈线性关系,随着实际放电量的增长而增加。
【关键词】：GIS 局部放电 特高频检测 定位 放电量估计 FDTD
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TM835
【目录】：
  • 摘要4-5
  • Abstract5-6
  • 目录6-9
  • 第一章 引言9-22
  • 1.1 GIS局部放电在线检测的意义9-10
  • 1.2 国内外GIS故障的情况10-11
  • 1.3 GIS缺陷类型的分析11-13
  • 1.4 现场常用的试验和检测方法13-15
  • 1.4.1 耐压试验13-14
  • 1.4.2 动态回路电阻检测法14
  • 1.4.3 传统的局部放电测量法14-15
  • 1.5 局部放电在线检测的方法15-16
  • 1.6 特高频检测法的原理16-17
  • 1.7 国内外特高频法研究的现状17-20
  • 1.8 特高频法检测局部放电存在的问题20
  • 1.9 本文研究的内容20-22
  • 第二章 局部放电试验和测量装置22-28
  • 2.1 实验装置22-25
  • 2.1.1 GIS实体模型22-23
  • 2.1.2 SF_6充气系统23-24
  • 2.1.3 工频试验电源24
  • 2.1.4 纳秒级脉冲放电发生装置24-25
  • 2.2 局部放电测量和数据采集系统25-28
  • 2.2.1 常规局部放电测量26
  • 2.2.2 数字采集系统26-27
  • 2.2.3 数据分析系统27-28
  • 第三章 特高频传感器的研制28-44
  • 3.1 特高频传感器的结构28
  • 3.2 天线的研制28-36
  • 3.2.1 非频变天线的基本概念28-29
  • 3.2.2 等角螺旋天线原理29-32
  • 3.2.3 阿基米德平面螺旋天线原理32-33
  • 3.2.4 馈电系统的设计33-35
  • 3.2.5 天线的设计35-36
  • 3.3 特高频放大器36
  • 3.4 检波器36
  • 3.5 新型固定式介质传感器36-44
  • 3.5.1 CT介质传感器37-41
  • 3.5.2 手孔介质传感器41-44
  • 第四章 基于检波技术局部放电类型的识别44-55
  • 4.1 检波原理44-47
  • 4.1.1 检波器的等效电路44-45
  • 4.1.2 检波器参数的确定45-46
  • 4.1.3 连续脉冲的仿真与计算46-47
  • 4.2 局部放电的模型与设置47-48
  • 4.3 试验结果48-53
  • 4.3.1 尖刺模型的放电49-50
  • 4.3.2 单点接触不良的放电50
  • 4.3.3 多点接触不良的放电50-51
  • 4.3.4 金属腔体上金属颗粒的放电51-52
  • 4.3.5 绝缘子上金属颗粒群的放电52
  • 4.3.6 绝缘子上自由金属颗粒的放电52-53
  • 4.4 局部放电类型的识别53-55
  • 第五章 提高GIS局部放电特高频信号定位精度的方法55-74
  • 5.1 GIS局部放电特高频定位常用的方法55-56
  • 5.2 特高频法定位存在的问题56-58
  • 5.3 提高定位精度的数学方法58-65
  • 5.3.1 互相关函数58-59
  • 5.3.2 三次样条插值59-61
  • 5.3.3 小波包分解提取的方法61-65
  • 5.4 数学方法在定位中的应用实例65-69
  • 5.4.1 三次样条插值与互相关函数的综合应用65-67
  • 5.4.2 小波包分解与互相关函数的综合应用67-69
  • 5.5 多传感器确定放电源方位的方法69-70
  • 5.6 现场局部放电的定位70-74
  • 第六章 放电源特性对UHF信号测量的影响74-90
  • 6.1 同轴波导电磁波的特性74-76
  • 6.1.1 同轴波导中TEM波的场分布74-75
  • 6.1.2 同轴波导中TE和TM波的场分布75-76
  • 6.2 时域有限差分法76-80
  • 6.2.1 时域有限差分法原理76
  • 6.2.2 时域有限差分法的特点76-77
  • 6.2.3 标量Maxwell方程77
  • 6.2.4 时域有限差分法迭代方程77-79
  • 6.2.5 数值稳定性与时间步长79
  • 6.2.6 计算内存的选取79-80
  • 6.3 电磁波数值仿真参数的设置80-83
  • 6.3.1 模型结构的设置81-83
  • 6.3.2 剖分的设置83
  • 6.4 仿真结果83-88
  • 6.4.1 距离对UHF信号的影响84-85
  • 6.4.2 相对角度对UHF信号的影响85-86
  • 6.4.3 腔体尺寸对UHF信号的影响86
  • 6.4.4 脉冲宽度对UHF信号的影响86-87
  • 6.4.5 脉冲幅值对UHF信号的影响87-88
  • 6.5 结果分析88-90
  • 第七章 基于特高频法GIS局部放电的估计90-97
  • 7.1 常规脉冲电流法的标定90-91
  • 7.2 UHF信号与视在放电量的关系91-92
  • 7.3 实际放电量最大值估计法92-97
  • 7.3.1 最大值估计法的试验93-95
  • 7.3.2 最大值估计法的仿真95-97
  • 第八章 结论97-99
  • 参考文献99-104
  • 致谢104-105
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文和科研成果105-107
  • 个人简历107

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李宇涛;;带电局放检测技术在钢铁企业供配电系统中的应用[J];冶金动力;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郇嘉嘉;电网设备状态检修策略的研究[D];华南理工大学;2012年
2 常文治;电力电缆中间接头典型缺陷局部放电发展过程的研究[D];华北电力大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 骆洁艺;基于暂态地电压和超声波测试的10kV开关柜绝缘状态评估技术的研究[D];华南理工大学;2010年
2 郝朝阳;特高频法检测GIS局部放电的研究[D];山东大学;2010年
3 付作峰;局放信号的高频检波电路设计[D];西安电子科技大学;2011年
4 孟准;GIS内部电磁波传播规律的研究[D];华北电力大学（北京）;2011年
5 王莉;GIS内局部放电UHF信号的传播特性研究[D];华北电力大学（北京）;2008年
6 吴张建;UHF检测GIS局部放电过程中的典型干扰模式[D];华北电力大学（北京）;2010年
7 孙志斌;GIS设备的状态评估及检修策略的研究[D];华南理工大学;2010年
8 丁清山;基于小波的GIS局部放电类型识别算法及其实现[D];西安电子科技大学;2012年
9 林立锋;GIS特高频局部放电在线监测与诊断系统研究与应用[D];电子科技大学;2012年
10 汤何美子;基于特高频法的GIS局部放电典型缺陷类型放电特性的研究[D];山东大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 文学,李宏仁;SF_6断路器及GIS的现场交流耐压试验[J];四川电力技术;1999年06期
2 尹承尚,于泳;GIS的运行状态检测与诊断[J];山东电力技术;2001年03期
3 李晓梅,朱援祥,孙秦明;基于小波包分析的声发射源定位方法[J];武汉理工大学学报;2003年02期
4 杨亦春,马驰州,李晓东,田静;相关峰细化的精确时延估计快速算法研究[J];声学学报;2003年02期
5 刘希强,周蕙兰,郑治真,沈萍,杨选辉,李红;基于小波包变换的滤波方法[J];西北地震学报;1999年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 盛进路;周利军;宋国峰;;牵引变压器状态监测技术研究概述[J];青岛远洋船员学院学报;2006年04期
2 金显贺,王昌长,王忠东,朱德恒;一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术[J];清华大学学报(自然科学版);1993年04期
3 董旭柱,王昌长,王忠东,高胜友,景伟红,郝德智,马卫平,郑良华;电力变压器局部放电在线标定的研究[J];清华大学学报(自然科学版);1997年04期
4 徐国政,李庆民,张节容;SF_6/CF_4 作为变压器的冷却和绝缘介质的研究[J];清华大学学报(自然科学版);1997年09期
5 常家森;王虎;张乔根;;纳秒脉冲电压下同轴场畸变开关多通道放电特性[J];强激光与粒子束;2010年03期
6 吴子龙;;电力变压器故障分析[J];中国设备工程;2006年11期
7 孙会浩;庄兴元;;胜利油田变电设备状态检修效果分析及应用方向[J];中国设备工程;2009年11期
8 刘念,谢驰,滕福生;旋转电机快速暂态过电压问题研究[J];四川电力技术;2005年04期
9 李晶;范松海;苏明虹;肖伟;;北川智能变电站GIS现场耐压方式的选择与分析[J];四川电力技术;2011年02期
10 周勇军;王军;甘德刚;;局部放电超声波检测技术在西藏首座220 kV变电站的应用[J];四川电力技术;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邹田春;赵乃勤;师春生;;阿基米德平面螺旋天线阵列/树脂复合吸波材料的研究[A];复合材料——基础、创新、高效：第十四届全国复合材料学术会议论文集（下）[C];2006年
2 闫天瑜;杜刚;刘敏;;移动声源平面定位系统设计[A];北京高教学会实验室工作研究会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
3 王春;;一种新型宽带HF单极子天线[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
4 门涛;高景明;刘列;文建春;;气体触发开关击穿过程的光学测量实验研究[A];第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集[C];2007年
5 陈明继;方岱宁;;多层吸波材料的传输矩阵法研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑（Ⅲ）[C];2006年
6 邹田春;赵乃勤;师春生;;平面等角螺旋天线阵列／树脂复合吸波材料[A];2006年全国功能材料学术年会专辑（Ⅲ）[C];2006年
7 刘华昌;于成龙;冉汉政;何承基;;高压电容器直流局部放电测试抗干扰的分析[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
8 李平诗;徐澄;;高压断路器在线监测系统研究[A];全国大中型水电厂技术协作网第二届年会论文集[C];2005年
9 龚登位;;百色水利枢纽电站GIS设备的安装与调试[A];南方十三省（区、市）水力发电学会秘书长会议论文集[C];2010年
10 李伟;周磊;张刚;;电气设备在线监测应用分析[A];煤矿自动化与信息化——第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 全惠敏;电能质量相关信号的S变换检测算法及应用研究[D];湖南大学;2010年
3 刘文坚;平面超宽带天线及其阵列研究[D];华南理工大学;2010年
4 张海龙;110～220kV XLPE电缆绝缘在线检测技术研究[D];武汉大学;2009年
5 刘磊;高温高压下金刚石生长的声发射实时动态检测与长大机制研究[D];山东大学;2011年
6 余彦民;顶部分形加载单极子天线的研究[D];南京理工大学;2011年
7 龚玉蓉;基于小波包的三维大地电磁测深静态效应压制研究[D];中南大学;2011年
8 邓力;宽频天线小型化设计理论及圆极化微带天线研究[D];北京邮电大学;2010年
9 王卫东;西安地裂缝形成的区域稳定动力学背景研究[D];长安大学;2009年
10 陈瑾;宽带小型化天线及多频带/超宽带印刷天线研究[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林琳;基于广域网络测量传感器阵列的大气低频次声波观测研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵国研;宽带有源发射天线的技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐银凤;基于改进PSO算法的变压器局部放电超声定位研究[D];长沙理工大学;2010年
4 陈雷;轮胎压力监测系统的研究[D];湖南工业大学;2010年
5 骆洁艺;基于暂态地电压和超声波测试的10kV开关柜绝缘状态评估技术的研究[D];华南理工大学;2010年
6 周义博;超高频法GIS局部放电在线监测与定位技术的现场应用[D];华南理工大学;2010年
7 弓艳朋;基于脉冲电流法所测GIS局部放电信号的故障识别技术研究[D];中国电力科学研究院;2009年
8 邸龙;肇庆电网变压器油色谱在线监测系统应用研究[D];华南理工大学;2010年
9 孙德兴;GIS设备局部放电在线监测系统的应用[D];华南理工大学;2010年
10 吴元清;基于三维荧光光谱的水体有机污染物浓度检测方法[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白伟;田大鹏;赵隆乾;闫建欣;;超声波局部放电检测法在35kV充气开关柜中的应用[J];青海电力;2012年01期
2 董旭柱,王忠东,景伟红,王昌长,郝德智,马卫平;固定式变压器在线监测系统[J];清华大学学报(自然科学版);1997年09期
3 向天堂;;基于UHF法的变压器局部放电在线监测系统的开发[J];四川电力技术;2011年06期
4 尹承尚,于泳;GIS的运行状态检测与诊断[J];山东电力技术;2001年03期
5 耿弼博;;GIS金属颗粒放电发展的试验研究[J];电网与清洁能源;2011年07期
6 张达;高频、宽带、宽动态检波器——AD8318[J];实用影音技术;2005年05期
7 徐贞华;;变电站避雷器在线监测装置的研究与实践[J];铜业工程;2010年01期
8 郝建功;崔建明;;一种便携式GIS局放检测装置的设计[J];太原理工大学学报;2006年02期
9 林修勇;硅橡胶在电气绝缘方面的应用进展[J];特种橡胶制品;2003年05期
10 刘顺坤,傅君眉,陈雨生,周辉,祝敏;基于细线散射的时域有限差分法[J];微波学报;2000年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 赵健康;李文杰;;国家电网公司电力电缆运行情况报告[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 李剑;局部放电灰度图象识别特征提取与分形压缩方法的研究[D];重庆大学;2001年
2 许高峰;全封闭组合电器局部放电信号内置传感检测和分形特征提取的研究[D];重庆大学;2003年
3 毕为民;变压器局部放电监测中以小波包去噪和统计量识别放电模式的研究[D];重庆大学;2003年
4 唐炬;组合电器局放在线监测外置传感器和复小波抑制干扰的研究[D];重庆大学;2004年
5 吴立增;变压器状态评估方法的研究[D];华北电力大学（河北）;2005年
6 霍利民;基于贝叶斯网络的电力系统可靠性评估[D];华北电力大学（河北）;2005年
7 张晓星;组合电器局部放电非线性鉴别特征提取与模式识别方法研究[D];重庆大学;2006年
8 周倩;组合电器局部放电超高频信号数学模型构建和模式识别研究[D];重庆大学;2007年
9 段大鹏;基于UHF方法的GIS局部放电检测与仿生模式识别[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 付作峰;局放信号的高频检波电路设计[D];西安电子科技大学;2011年
2 王琛;基于知识的高压断路器故障诊断专家系统[D];大连理工大学;2001年
3 胡雨龙;六氟化硫绝缘开关气体中微水含量在线监测原理与方法的研究[D];重庆大学;2002年
4 蒋建玲;用超高频法研究GIS中局部放电的特征[D];华北电力大学（北京）;2003年
5 李永卿;北京地区典型地域电磁辐射环境分析[D];北京工业大学;2004年
6 李伟;基于模糊综合评判的高压断路器状态评估方法研究[D];重庆大学;2004年
7 卢启付;电力变压器局部放电信号特高频特性的试验研究[D];华北电力大学（北京）;2005年
8 李长玉;基于超高频法的XLPE电缆附件局部放电检测技术的研究[D];华北电力大学（北京）;2005年
9 王谦;基于模糊理论的电力变压器运行状态综合评估方法研究[D];重庆大学;2005年
10 李文书;封闭式组合电器（GIS）在线监测系统的设计与研制[D];清华大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王雷;秦立军;;基于UHF的GIS局部放电在线监测研究[J];中国电业(技术版);2011年08期
2 赵海洋;李永刚;赵现平;张恭源;李振超;;车载式无接触局放定位检测系统自干扰分析[J];云南电力技术;2013年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王科;彭晶;;基于模拟信号施加的高压开关柜窄带非接触超声局放检测设备性能评测[A];2012年云南电力技术论坛论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄立新;智能电网条件下输电检修优化模式与实施方案研究[D];华北电力大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟准;GIS内部电磁波传播规律的研究[D];华北电力大学（北京）;2011年
2 幸琳;基于频域求时间差算法的变电站局部放电定位研究[D];重庆大学;2011年
3 李智;SF_6分解产物检测装置的研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 孙静;高压电力电缆局部放电检测技术研究[D];上海交通大学;2012年
5 王斌;GIS局部放电移动式声电在线监测系统研发[D];天津大学;2012年
6 季峰;电力变压器局部放电检测与信号处理[D];沈阳工业大学;2010年
7 李佩琳;二次设备状态评价模型与方法[D];华南理工大学;2012年
8 梅晓云;局放检测超声波传感器电路设计与应用[D];西安电子科技大学;2012年
9 王勋志;基于UHF局部放电监测系统软件设计[D];西安电子科技大学;2012年
10 丁清山;基于小波的GIS局部放电类型识别算法及其实现[D];西安电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 刘松平,Michael Gorman,陈积懋;模态声发射检测技术[J];无损检测;2000年01期
2 沈功田,耿荣生,刘时风;声发射源定位技术[J];无损检测;2002年03期
3 沈功田,耿荣生,刘时风;连续声发射信号的源定位技术[J];无损检测;2002年04期
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026

《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
同方知网数字出版技术股份有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 大众知识服务
京ICP证040441号
互联网出版许可证 新出网证（京）字008号
出版物经营许可证 新出发京批字第直0595号

订购热线：400-819-9993 010-62982499
服务热线：010-62985026 010-62791813
在线咨询：http://help.cnki.net
传真：010-62780361
京公网安备11010802020475号