齊鐸+柴志強(qiáng)+葉飛+周明振

【摘要】 超聲波（AE）檢測(cè)局部放電是電力變壓器絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要手段之一。本文在了解國(guó)內(nèi)外局部放電超聲波檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，闡述了超聲信號(hào)特征參數(shù)采集與處理分析研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述了聲發(fā)射信號(hào)參數(shù)分析方法以及聲發(fā)射信號(hào)的分析方法。最后對(duì)油中針.板放電、油中氣泡放電和油中油楔放電三種典型局部放電模型超聲波相位統(tǒng)計(jì)譜圖以及AE飛行時(shí)間譜圖進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 超聲波 局部放電 特征參數(shù) 放電次數(shù)

一、緒論

1.1課題背景及研究的目的和意義

變壓器是電力系統(tǒng)輸變電的關(guān)鍵性設(shè)備，它的安全運(yùn)行關(guān)系著電力系統(tǒng)的可靠性水平，如果發(fā)生故障，將會(huì)引起局部乃至大面積的停電。大量故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，電力變壓器所發(fā)生的事故大多是由于絕緣老化和損壞造成的。局部放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射、超聲波、光、氣體生成物等，并產(chǎn)生能量損耗引起局部過(guò)熱。因此，相應(yīng)地出現(xiàn)了脈沖電流法、射頻檢測(cè)法、超聲波法、光測(cè)法、氣相色譜法、特高頻檢測(cè)法等多種檢測(cè)方法。

超聲波檢測(cè)技術(shù)是近幾年逐漸興起的一種檢測(cè)方法。在電力變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)伴隨有聲波能量的放出，聲波在不同介質(zhì)（油紙、隔板、繞組、油等）中向外傳播，到達(dá)固定在變壓器油箱壁上的聲發(fā)射傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是不影響電氣主設(shè)備的安全運(yùn)行，受電磁干擾小，靈敏度較高，可以對(duì)局放點(diǎn)定位。

二、超聲信號(hào)特征參數(shù)采集與處理分析研究現(xiàn)狀

根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)，可以將其分為突發(fā)型和連續(xù)型兩種。目前采集和處理聲發(fā)射信號(hào)的方法可分為兩大類(lèi)。一種為以多個(gè)簡(jiǎn)化的波形特征參數(shù)來(lái)表示聲發(fā)射信號(hào)的特征，然后對(duì)這些波形特征參數(shù)進(jìn)行分析和處理；另一種為存貯和記錄聲發(fā)射信號(hào)的波形，對(duì)波形進(jìn)行頻譜分析。幾乎所有聲發(fā)射檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)聲發(fā)射源的判據(jù)均采用簡(jiǎn)化波形特征參數(shù)。

三、聲發(fā)射信號(hào)的分析方法

3.1頻譜分析方法

頻譜分析方法可以獲得信號(hào)的譜特征。譜分析可分為兩大類(lèi)，經(jīng)典譜和現(xiàn)代譜分析。經(jīng)典譜分析以傅里葉變換為基礎(chǔ)，又稱(chēng)為線性譜分析方法。經(jīng)典譜分析主要包括相關(guān)圖法和周期圖法，以及在此基礎(chǔ)上的改進(jìn)方法。其中最基本和最重要的方法就是快速傅里葉變換（FFT）。現(xiàn)代譜分析方法以非傅里葉分析為基礎(chǔ)，大致可分為參數(shù)模型法和非參數(shù)模型法兩大類(lèi)。參數(shù)模型法包括有理參數(shù)模型和特殊參數(shù)模型，有理參數(shù)模型可用有理系統(tǒng)函數(shù)表示，它包括自回歸（AR）模型，滑動(dòng)平均（MA）模型和自回歸滑動(dòng)平均（ARMA）模型。特殊參數(shù)模型即指數(shù)模型，它把信號(hào)定義為一些指數(shù)信號(hào)的線性組合。非參數(shù)模型法包括不需建立參數(shù)模型的以基于自相關(guān)矩陣或數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行特征分離為主的其它現(xiàn)代譜分析方法，主要有最小方差法、迭代濾波法、皮薩年科法等。

3.2小波分析

小波變換是近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種信號(hào)處理方法，與前面提及的時(shí)域分析和頻域分析不同的是，小波變換具有同時(shí)在時(shí)域和頻域表征信號(hào)局部特征的能力，既能夠刻劃某個(gè)局部時(shí)間段信號(hào)的頻譜信息，又可以描述某一頻譜信息對(duì)應(yīng)的時(shí)域信息。這對(duì)于分析含有瞬態(tài)現(xiàn)象的聲發(fā)射信號(hào)是最合適的。

四、總結(jié)

通過(guò)對(duì)這三種變壓器典型模型局部放電超聲波相位統(tǒng)計(jì)譜圖以及AE飛行時(shí)間譜圖分析：不同的放電類(lèi)型有著不同的相位分布特征以及不同的飛行時(shí)間特征，這些特征可以作為放電類(lèi)型的“指紋”，為研究局部放電的模式識(shí)別提供了依據(jù)，有利于局部放電的故障診斷的研究。超聲波局部放電檢測(cè)方法是目前針對(duì)變壓器設(shè)備的局部放電帶電檢測(cè)最主要的方法之一，建設(shè)和完善AE圖譜庫(kù)必須采取有效的信號(hào)處理方法，對(duì)基本特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

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