華北電力大學(xué) 劉 洋

國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司營(yíng)口供電公司 張園豐 盧 毅

1.引言

變壓器是電力系統(tǒng)重要的設(shè)備，通過(guò)幾十年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電力部門對(duì)變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)聲、光和熱等物理現(xiàn)象，根據(jù)這些現(xiàn)象出現(xiàn)了相應(yīng)的檢測(cè)方法，已經(jīng)出現(xiàn)了相應(yīng)的一些檢測(cè)方法[1,2]。由于超聲波檢測(cè)法是不受電氣回路上的影響，文章采用該方法對(duì)局部放電產(chǎn)生的超聲波進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)局部放電情況進(jìn)行相應(yīng)的分析。

2.超聲波檢測(cè)法及其原理

發(fā)生局部放電時(shí)，在放電的區(qū)域中，分子間產(chǎn)生劇烈的撞擊，宏觀上產(chǎn)生了聲波，我們把頻率大于20kHz的稱為超聲波。通過(guò)檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)來(lái)判定局部放電的方法稱為局部放電的超聲波檢測(cè)法。開(kāi)關(guān)柜的噪聲主要集中在低頻領(lǐng)域，大多在20kHz以下，采用超聲波法進(jìn)行局部放電檢測(cè)，應(yīng)避開(kāi)干擾頻率范圍而以高頻率為對(duì)象，但頻率越高，聲波在傳送過(guò)程中的衰減越大，因此利用超聲波法進(jìn)行局部放電檢測(cè)所采用的頻段一般在數(shù)十到數(shù)百kHz[3,4]。

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生放電時(shí)，局部放電產(chǎn)生的聲波信號(hào)傳遞到其表面，超聲波傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)放大器放大后傳到采集系統(tǒng)。超聲波檢測(cè)法最大的優(yōu)點(diǎn)是不受電氣上的干擾，且可以實(shí)現(xiàn)放電源的準(zhǔn)確定位。

綜上所述，將超聲波方法應(yīng)用到變壓器局部放電檢測(cè)中，可以排除現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的干擾，可以大大提高檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾性。

3.局部放電模式識(shí)別研究

準(zhǔn)確的判斷變壓器內(nèi)部局部放電的種類對(duì)于整個(gè)設(shè)備的維修是非常重要的，基于此，文章對(duì)其局部放電模式分類進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

對(duì)于局部放電的模式識(shí)別，首先需要根據(jù)相應(yīng)的檢測(cè)手段檢測(cè)到原始的局部放電信號(hào)，然后根據(jù)相應(yīng)的理論提取原始特征，最后根據(jù)相應(yīng)的分類器進(jìn)行模式分類。目前的研究主要基于如下方面：

(1)PRPS模式

即脈沖序列相位分布分析模式[5]，這種模式實(shí)際上是關(guān)于局部放電一種最為基本的模式，包含有局部放電測(cè)量的全部信息。

(2)局部放電模式特征參數(shù)

目前局部放電模式特征提取常用的方法主要有統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)法、分形特征參數(shù)法、數(shù)字圖像矩特征參數(shù)法、波形特征參數(shù)法、小波理論方法等[6,7]。

1)統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)

針對(duì)PRPD模式，統(tǒng)計(jì)算子分為兩類：一類是描述φ-q、φ-n譜圖的形狀差異，包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、局部峰點(diǎn)數(shù)Pe；另一類是描述φ-q譜圖正負(fù)半周的輪廓差異，包括互相關(guān)系數(shù)c、放電量因數(shù)Q、相位不對(duì)稱度φ以及修正的互相關(guān)系數(shù)mcc。

2)圖像矩特征參數(shù)

矩特征描述了一幅灰度圖象所有象素點(diǎn)的整體分布情況，廣泛應(yīng)用于圖象處理和模式識(shí)別領(lǐng)域。將局部放電PRPD模式中的φ-q-n曲面投影在φ-q二維平面上，即為φ-q-n灰度圖象。

4.現(xiàn)場(chǎng)研究

根據(jù)上面的理論，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了相應(yīng)的檢測(cè)，如下所示：

表1 最終的判斷結(jié)果

圖1 變壓器故障線圈局部放電檢測(cè)圖

圖2 檢測(cè)結(jié)果

圖3 放電分析結(jié)果

5.結(jié)論

文章采用超聲波檢測(cè)法對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行了檢測(cè)，并根據(jù)相應(yīng)的分析得到了放電分類結(jié)果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]孫才新,陳偉根,李儉等.電氣設(shè)備油中氣體在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2003:1-188.

[2]朱德恒,嚴(yán)璋,談克雄等.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009:244-302.

[3]操郭奎,許維宗,阮國(guó)方.變壓器運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008:156-170.

[4]王夢(mèng)云.110kV及以上變壓器事故統(tǒng)計(jì)分析[J].供用電,2006,23(1):1-4.

[5]王夢(mèng)云.2004年度110kV及以上變壓器事故統(tǒng)計(jì)分析[J].電力設(shè)備,2006,6(11):31-37.

[6]王昌長(zhǎng),李福琪,高勝友.電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006:137-163.