梁浩宇，周力行，周秀，李毅

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，長(zhǎng)沙市，410076；2.湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，長(zhǎng)沙市，410082）

0 引言

變壓器繞組間的局部放電故障是引起變壓器繞組老化的關(guān)鍵因素，繞組間以及繞組線圈匝間的局部缺陷在一定程度上導(dǎo)致局部電場(chǎng)的突變，易發(fā)生放電現(xiàn)象。局部放電信號(hào)是一種暫態(tài)變化信號(hào)，初期的局部放電故障體現(xiàn)為繞組中斷斷續(xù)續(xù)的輕微放電，由于局部放電的累計(jì)效應(yīng)，如果在局部放電早期不能及時(shí)發(fā)掘隱患，最終會(huì)加劇繞組中的放電。然而，由于變壓器繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)分布不均勻，局部放電故障的位置具有不可預(yù)見性，局部放電信號(hào)在繞組間的傳播會(huì)發(fā)生畸變，給檢測(cè)和定位帶來(lái)困難[1-2]。

小波分析作為一種先進(jìn)的信號(hào)處理工具，具有對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)的分析和處理能力以及多分辨率的特性[3-5]。同時(shí)，具有窄時(shí)窗的小波能捕獲到高頻瞬變信號(hào)，寬時(shí)窗小波段能反映信號(hào)的低頻成分，即具備變焦特性。因此，通過(guò)合理選取小波基，就能較好地提取非平穩(wěn)的暫態(tài)信號(hào)的輪廓信息與細(xì)節(jié)信息。

本文分析了單點(diǎn)和2點(diǎn)局部放電故障模式下，單繞組不同位置所檢測(cè)到電壓信號(hào)的波形特征的分布規(guī)律，通過(guò)利用小波能量法分析故障波形的特征變化，可以找出故障信息與局部放電模式以及位置之間的內(nèi)在聯(lián)系。

1 變壓器繞組局部放電故障仿真

采用分布參數(shù)模型建立變壓器單繞組局部放電故障的仿真模型，如圖1所示。圖1中，IPD1為單指數(shù)脈沖電流信號(hào)，模擬繞組中發(fā)生單點(diǎn)（Ⅰ點(diǎn)）局部放電的情況，其波形如圖2所示。在Ⅰ點(diǎn)局部放電作用下，各分段的故障電壓波形如圖3所示。

變壓器繞組中發(fā)生2點(diǎn)（Ⅰ、Ⅵ點(diǎn)）局部放電故障的仿真模型如圖4所示。圖4中，IPD2為Ⅵ點(diǎn)的局部放電電流信號(hào)，其波形如圖5所示。在2點(diǎn)局部放電模式下，各分段檢測(cè)到的故障電壓信波形如圖6所示。

由圖2、4可知，變壓器繞組發(fā)生單點(diǎn)局部放電故障與2點(diǎn)局部放電故障時(shí)的局部放電電流的最大幅值均為10A，具有相同的正極性，但具有不同波頭和波長(zhǎng)。由圖3、6可知：2點(diǎn)局部放電故障時(shí)各分段的最大故障電壓比單點(diǎn)局部放電故障時(shí)各分段的最大故障電壓大；在某些時(shí)刻，由于IPD1與IPD2的共同作用，在各分段點(diǎn)產(chǎn)生響應(yīng)彼此抵消了。

2 小波能量函數(shù)值與局部放電模式及位置的關(guān)系

采用db10小波對(duì)單點(diǎn)、2點(diǎn)局部放電的故障信號(hào)作1層分解[6-10]，得到的電壓低頻信號(hào)為UL，電壓高頻信號(hào)為UH，則故障電壓為U=UL+UH。

對(duì)于信號(hào)s（i）（i=1，2，…，n），其小波能量函數(shù)可以表示為

單點(diǎn)、2點(diǎn)局部故障時(shí)，故障信號(hào)的高頻與低頻能量值如表1所示。為分析各分段信號(hào)高頻能量值與低頻能量值隨分段標(biāo)號(hào)的關(guān)系，分別模擬了高頻能量值與低頻能量值與位置的關(guān)系，并擬合了曲線，如圖7～10所示。

表1 單點(diǎn)、2點(diǎn)局部放電故障時(shí)故障信號(hào)的高頻與低頻能量值Tab.1 High- and low-frequency energy values offault signals for single- and double-point PD

由圖7～10可知，db10小波1層分解得到的故障信號(hào)的低頻部分與高頻部分的小波能量值隨位置呈現(xiàn)不同的變規(guī)律，中間位置的擬合效果要較兩側(cè)位置好，其原因?yàn)椋海?）改進(jìn)擬合方法，尋找更好的擬合函數(shù)來(lái)提高擬合前后曲線的相關(guān)性；（2）故障信號(hào)在傳播路徑為非線性，加之故障信號(hào)在不同測(cè)點(diǎn)的疊加造成了曲線擬合發(fā)展趨勢(shì)的不規(guī)則變化。

3 結(jié)論

通過(guò)比較不同局部放電模式下各分段電壓信號(hào)的小波能量值，發(fā)現(xiàn)同極性局部放電故障時(shí)，多點(diǎn)故障較單點(diǎn)故障下的能量函數(shù)值要大，并且不同位置所檢測(cè)到的電壓故障信號(hào)也具備不同的能量值，因此利用小波分解重構(gòu)后的高頻與低頻信號(hào)的小波能量值可以很直觀地從數(shù)值大小的角度來(lái)對(duì)局部放電模式加以區(qū)別。

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