卞龐+吳媛+賈波+肖倩

摘要： 針對(duì)傳統(tǒng)的電網(wǎng)局部放電定位方法的諸多缺點(diǎn)，提出了一種基于Sagnac干涉儀的光纖傳感定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)使用光纖作為傳感單元，探測(cè)局部放電過(guò)程中所產(chǎn)生的聲波和超聲波，利用算法對(duì)探測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理，最終得到局部放電發(fā)生的具體位置。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)具有較高的精確性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 光纖干涉系統(tǒng)； 振動(dòng)定位； 局部放電； 智能電網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN 911.74文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.005

引言電網(wǎng)電氣設(shè)施的局部放電屬常見(jiàn)現(xiàn)象，特別常發(fā)生于變壓器、電纜接頭和終端頭部位等處，局部放電是電網(wǎng)設(shè)施絕緣劣化的前兆，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，放電引起的電氣損傷升級(jí)，最終會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿，造成電網(wǎng)事故，甚至可能會(huì)帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)局部放電的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施內(nèi)部絕緣存在的潛伏性缺陷，避免突發(fā)性絕緣故障。局部放電檢測(cè)是以發(fā)生局部放電產(chǎn)生的電、光、聲等現(xiàn)象為依據(jù)，通過(guò)描述該現(xiàn)象的物理量來(lái)表征局部放電的狀態(tài)。局部放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射，產(chǎn)生波、光、氣體生成物等，并能產(chǎn)生能量損耗引起局部過(guò)熱，相應(yīng)的檢測(cè)方法有脈沖電流法、氣相色譜法、超聲波法、無(wú)線(xiàn)電干擾檢測(cè)法、光測(cè)法等多種檢測(cè)方法。在這些方法中，對(duì)不同高壓局部放電點(diǎn)的檢測(cè)，一般都需要由點(diǎn)狀傳感器或儀器來(lái)完成，大面積監(jiān)測(cè)則需要通過(guò)大量的點(diǎn)狀傳感器來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)方式繁瑣，難度較大。目前，使用最廣泛的方法是脈沖電流法和超聲波檢測(cè)法。脈沖電流法中常采用的是羅戈夫斯基線(xiàn)圈型電流傳感器，測(cè)量局部放電射頻頻段（3～30 MHz）的信號(hào)。但由于現(xiàn)場(chǎng)中存在很多電磁干擾，如電力系統(tǒng)載波，通訊無(wú)線(xiàn)電廣播干擾、高頻保護(hù)信號(hào)、電力系統(tǒng)諧波干擾等以及設(shè)備自生工作特性帶來(lái)的一些干擾，這種方法雖然可以避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)中大量的低頻及中頻干擾，但難以避開(kāi)大量的射頻范圍內(nèi)的干擾。超聲波檢測(cè)是針對(duì)高壓局部放電中70～150 kHz的超聲頻率成分，但由于這部分超聲能量衰減較快，同時(shí)由于聲電換能元件的效率還不夠高，這種探測(cè)技術(shù)目前常與無(wú)線(xiàn)電干擾等檢測(cè)方法結(jié)和起來(lái)，先由后者大致探測(cè)到放電的存在，再用超聲波探測(cè)器依次逐個(gè)排查，探測(cè)效率偏低。同樣，這兩種方法也是使用點(diǎn)狀傳感器，進(jìn)行大范圍探測(cè)的不便之處可想而知。為了解決上述問(wèn)題，本文提出了一種基于Sagnac干涉儀[1]的全光纖干涉定位系統(tǒng)。利用光纖本身作為傳感單元，可以探測(cè)到局部放電過(guò)程中所產(chǎn)生的聲波和超聲波振動(dòng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到局部放電所發(fā)生的具體位置。與上述的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段相比，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）利用光纖作為傳感單元，可以方便對(duì)局部放電進(jìn)行分布式傳感[23]和定位。（2）光纖材料的化學(xué)和物理性質(zhì)十分穩(wěn)定，不容易被外界環(huán)境腐蝕，也不容易被電磁干擾。（3）光纖傳感器作為一種無(wú)源設(shè)備，對(duì)外界的電氣設(shè)備沒(méi)有影響，適合電網(wǎng)監(jiān)控。以上性質(zhì)說(shuō)明全光纖干涉振動(dòng)定位系統(tǒng)比較適合用于由人為破壞或環(huán)境腐蝕所造成的電網(wǎng)局部放電的定位，有助于電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化。

用于電網(wǎng)監(jiān)控的全光纖干涉局部放電定位系統(tǒng)

摘要： 針對(duì)傳統(tǒng)的電網(wǎng)局部放電定位方法的諸多缺點(diǎn)，提出了一種基于Sagnac干涉儀的光纖傳感定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)使用光纖作為傳感單元，探測(cè)局部放電過(guò)程中所產(chǎn)生的聲波和超聲波，利用算法對(duì)探測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理，最終得到局部放電發(fā)生的具體位置。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)具有較高的精確性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 光纖干涉系統(tǒng)； 振動(dòng)定位； 局部放電； 智能電網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN 911.74文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.005

引言電網(wǎng)電氣設(shè)施的局部放電屬常見(jiàn)現(xiàn)象，特別常發(fā)生于變壓器、電纜接頭和終端頭部位等處，局部放電是電網(wǎng)設(shè)施絕緣劣化的前兆，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，放電引起的電氣損傷升級(jí)，最終會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿，造成電網(wǎng)事故，甚至可能會(huì)帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)局部放電的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施內(nèi)部絕緣存在的潛伏性缺陷，避免突發(fā)性絕緣故障。局部放電檢測(cè)是以發(fā)生局部放電產(chǎn)生的電、光、聲等現(xiàn)象為依據(jù)，通過(guò)描述該現(xiàn)象的物理量來(lái)表征局部放電的狀態(tài)。局部放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射，產(chǎn)生波、光、氣體生成物等，并能產(chǎn)生能量損耗引起局部過(guò)熱，相應(yīng)的檢測(cè)方法有脈沖電流法、氣相色譜法、超聲波法、無(wú)線(xiàn)電干擾檢測(cè)法、光測(cè)法等多種檢測(cè)方法。在這些方法中，對(duì)不同高壓局部放電點(diǎn)的檢測(cè)，一般都需要由點(diǎn)狀傳感器或儀器來(lái)完成，大面積監(jiān)測(cè)則需要通過(guò)大量的點(diǎn)狀傳感器來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)方式繁瑣，難度較大。目前，使用最廣泛的方法是脈沖電流法和超聲波檢測(cè)法。脈沖電流法中常采用的是羅戈夫斯基線(xiàn)圈型電流傳感器，測(cè)量局部放電射頻頻段（3～30 MHz）的信號(hào)。但由于現(xiàn)場(chǎng)中存在很多電磁干擾，如電力系統(tǒng)載波，通訊無(wú)線(xiàn)電廣播干擾、高頻保護(hù)信號(hào)、電力系統(tǒng)諧波干擾等以及設(shè)備自生工作特性帶來(lái)的一些干擾，這種方法雖然可以避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)中大量的低頻及中頻干擾，但難以避開(kāi)大量的射頻范圍內(nèi)的干擾。超聲波檢測(cè)是針對(duì)高壓局部放電中70～150 kHz的超聲頻率成分，但由于這部分超聲能量衰減較快，同時(shí)由于聲電換能元件的效率還不夠高，這種探測(cè)技術(shù)目前常與無(wú)線(xiàn)電干擾等檢測(cè)方法結(jié)和起來(lái)，先由后者大致探測(cè)到放電的存在，再用超聲波探測(cè)器依次逐個(gè)排查，探測(cè)效率偏低。同樣，這兩種方法也是使用點(diǎn)狀傳感器，進(jìn)行大范圍探測(cè)的不便之處可想而知。為了解決上述問(wèn)題，本文提出了一種基于Sagnac干涉儀[1]的全光纖干涉定位系統(tǒng)。利用光纖本身作為傳感單元，可以探測(cè)到局部放電過(guò)程中所產(chǎn)生的聲波和超聲波振動(dòng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到局部放電所發(fā)生的具體位置。與上述的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段相比，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）利用光纖作為傳感單元，可以方便對(duì)局部放電進(jìn)行分布式傳感[23]和定位。（2）光纖材料的化學(xué)和物理性質(zhì)十分穩(wěn)定，不容易被外界環(huán)境腐蝕，也不容易被電磁干擾。（3）光纖傳感器作為一種無(wú)源設(shè)備，對(duì)外界的電氣設(shè)備沒(méi)有影響，適合電網(wǎng)監(jiān)控。以上性質(zhì)說(shuō)明全光纖干涉振動(dòng)定位系統(tǒng)比較適合用于由人為破壞或環(huán)境腐蝕所造成的電網(wǎng)局部放電的定位，有助于電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化。

用于電網(wǎng)監(jiān)控的全光纖干涉局部放電定位系統(tǒng)

摘要： 針對(duì)傳統(tǒng)的電網(wǎng)局部放電定位方法的諸多缺點(diǎn)，提出了一種基于Sagnac干涉儀的光纖傳感定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)使用光纖作為傳感單元，探測(cè)局部放電過(guò)程中所產(chǎn)生的聲波和超聲波，利用算法對(duì)探測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理，最終得到局部放電發(fā)生的具體位置。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)具有較高的精確性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 光纖干涉系統(tǒng)； 振動(dòng)定位； 局部放電； 智能電網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN 911.74文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.005

引言電網(wǎng)電氣設(shè)施的局部放電屬常見(jiàn)現(xiàn)象，特別常發(fā)生于變壓器、電纜接頭和終端頭部位等處，局部放電是電網(wǎng)設(shè)施絕緣劣化的前兆，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，放電引起的電氣損傷升級(jí)，最終會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿，造成電網(wǎng)事故，甚至可能會(huì)帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)局部放電的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施內(nèi)部絕緣存在的潛伏性缺陷，避免突發(fā)性絕緣故障。局部放電檢測(cè)是以發(fā)生局部放電產(chǎn)生的電、光、聲等現(xiàn)象為依據(jù)，通過(guò)描述該現(xiàn)象的物理量來(lái)表征局部放電的狀態(tài)。局部放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射，產(chǎn)生波、光、氣體生成物等，并能產(chǎn)生能量損耗引起局部過(guò)熱，相應(yīng)的檢測(cè)方法有脈沖電流法、氣相色譜法、超聲波法、無(wú)線(xiàn)電干擾檢測(cè)法、光測(cè)法等多種檢測(cè)方法。在這些方法中，對(duì)不同高壓局部放電點(diǎn)的檢測(cè)，一般都需要由點(diǎn)狀傳感器或儀器來(lái)完成，大面積監(jiān)測(cè)則需要通過(guò)大量的點(diǎn)狀傳感器來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)方式繁瑣，難度較大。目前，使用最廣泛的方法是脈沖電流法和超聲波檢測(cè)法。脈沖電流法中常采用的是羅戈夫斯基線(xiàn)圈型電流傳感器，測(cè)量局部放電射頻頻段（3～30 MHz）的信號(hào)。但由于現(xiàn)場(chǎng)中存在很多電磁干擾，如電力系統(tǒng)載波，通訊無(wú)線(xiàn)電廣播干擾、高頻保護(hù)信號(hào)、電力系統(tǒng)諧波干擾等以及設(shè)備自生工作特性帶來(lái)的一些干擾，這種方法雖然可以避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)中大量的低頻及中頻干擾，但難以避開(kāi)大量的射頻范圍內(nèi)的干擾。超聲波檢測(cè)是針對(duì)高壓局部放電中70～150 kHz的超聲頻率成分，但由于這部分超聲能量衰減較快，同時(shí)由于聲電換能元件的效率還不夠高，這種探測(cè)技術(shù)目前常與無(wú)線(xiàn)電干擾等檢測(cè)方法結(jié)和起來(lái)，先由后者大致探測(cè)到放電的存在，再用超聲波探測(cè)器依次逐個(gè)排查，探測(cè)效率偏低。同樣，這兩種方法也是使用點(diǎn)狀傳感器，進(jìn)行大范圍探測(cè)的不便之處可想而知。為了解決上述問(wèn)題，本文提出了一種基于Sagnac干涉儀[1]的全光纖干涉定位系統(tǒng)。利用光纖本身作為傳感單元，可以探測(cè)到局部放電過(guò)程中所產(chǎn)生的聲波和超聲波振動(dòng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到局部放電所發(fā)生的具體位置。與上述的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段相比，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）利用光纖作為傳感單元，可以方便對(duì)局部放電進(jìn)行分布式傳感[23]和定位。（2）光纖材料的化學(xué)和物理性質(zhì)十分穩(wěn)定，不容易被外界環(huán)境腐蝕，也不容易被電磁干擾。（3）光纖傳感器作為一種無(wú)源設(shè)備，對(duì)外界的電氣設(shè)備沒(méi)有影響，適合電網(wǎng)監(jiān)控。以上性質(zhì)說(shuō)明全光纖干涉振動(dòng)定位系統(tǒng)比較適合用于由人為破壞或環(huán)境腐蝕所造成的電網(wǎng)局部放電的定位，有助于電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化。

用于電網(wǎng)監(jiān)控的全光纖干涉局部放電定位系統(tǒng)