电力变压器检测技术研究设计毕业论文(编辑修改稿)

电力变压器检测技术研究设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

工作原理如图 31所示。 频谱分析仪通过电磁波传感器能够采集空间电磁波信号，通过对不同位置的电磁波信号进行幅值和频率的对比，并对某一 频段的周期性时域谱图进行对比，可以对放电源进行识别和定位。 主要技术指标 : 频谱分析仪的主要技术指标如下 : 1)频率范围 : 黄河水院自动化工程系毕业论文 16 2)分辨率带宽 :100HzIMHz。 3dB 宽度 ) 3)视频带宽 :10Hz1MHzC3dB 宽度 ) 4)量幅度范围 :+20dBm135dBm(带低噪放 ) 5)跟踪信号发生器频率 :SMHz3GHz 可调 6)跟踪信号发生器输出 :0dBm 或 20dBm。 7)电平测试精度 :ldb 8)参考电平 :80dBm +20dBm 9)输入阻抗 :50 欧姆 N型阴 10)信号源输出阻抗 :50 欧姆 N型阴 11)驻波 t匕测量频率范围 :10MHz3GHz 12)回波损耗测量范围 :10， 20， 50， 100db 可选 19 13)VSWR 电压驻波 t匕测量范围 :12， l6可选 14)馈线损耗测量范围 :030db 分辨率 : 15)显示单位 :dBm、 dBv、 dBmv、 dB、 v、 v、 w可自由切换 16)内部测量轨迹存储量 :100 条，可通过 FSHView 进行新、旧测量结果比 较 17)仪表至 PC 接口 :RS232或转换为 USB 口光电隔离 现场应 用方法 现 场应用时采用 DMS 公司的 UHF 超高频传感器搜集空间电磁波信号，用同轴电缆将信号传送到 频谱分析仪进行频谱分析。 应用方法如下 : 1)现场测量时首先将传感器置于空气中，测量空气中电磁波信号频谱特征。 2)将传感器置于被测设备绝缘部件表面，测量该设备辐射出来的电磁波信号频谱特征，并和空气中的电磁波信号进行对比分析。 如果信号相似则认为被测设备用该方法测试结果正常，如果信号频谱强度明显增大或高频分量明显增多，则应该对相邻设备进行测试，比较它们的频谱特征，根据高频分量及强度分布情况确定放电源的大体位置。 3)比较其它状态监测方法，如油色谱、 TECHIMP 高频局放测试、 UHF 超高频局放测试、超声波测试、气体分析等方法对该设备的测试结果，进行综合分析。 黄河水院自动工程系毕业论文 17 POCheck 高频局放监测技术 基本原理 在充油变压器中或其它油纸绝缘电力设备中局部放电的发生是非常普遍的，由于纤维纸因没有充分浸透形成的气穴，或者金属导体突出的部位因电场强度的增强而产生气泡都会导致局部放电的发生。 从放电机理的角度分析，油纸绝缘内部缺陷导致的局部放电是由放电电极与绝缘介质的性质唯一确定的，所以不同类型的放电与其产生的放电脉冲信号波形应 当是相对应的。 研究表明，油纸绝缘中的放电可以分为 :初始放电、气隙局部放电、油隙局部放电、沿面放电和杂质诱发放电 5种典型类型。 从这 5种不同放电类型的功率谱可以看到，初始放电的频谱分布最宽，多次采样带宽 B的最小值为 70MHz，最大值为 110MHz。 其次依次为沿面放电带宽约为 2030MHz、气隙放电带宽约为2SMHz、油隙放电带宽约为 3550MHz、而杂质诱发放电则表现为中心频率约为1015MHz 的窄带信号。 测量这些局部放电的方法很多，例如差分法、方向祸合法、电磁祸合法、超高频电感祸合法等，经 对比研究和综合分析，许多学者认为差分法和电磁祸合法的试验重复性较好。 由于宽频带电磁祸合法具有小巧灵活、操作安全、抗干扰能力强、能更加真实地反映脉冲波形等优点，正在被广泛的研究和应用。 对于电力电缆中产生的局部放电来说，从陡上升沿波的传播特性来看，电力电缆具有低通滤波特性，随着频率的增加，各频率成分的衰减倍率也迅速增加，而且，各频率成分随传播距离的增加而进一步衰减。 试验结果表明，在利用宽频带电磁祸合法进行电缆局放检测时，若局放发生在连接头或终端处，则此时的幅频特性衰减并不严重，可以选用频率较高的传感器，而对于距 离连接头或终端较远的电缆本体的局放进行检测，由于幅频特性的衰减很严重，宜选用频率较低的传感器，同时还要考虑在合适并且有效的位置安装传感器，否则，信号有可能在衰减完时仍未被传感器拾取到。 设备工作原理及主要技术指标 设备工作原理：局放检测系统 PDCheck 对容性设备末屏接地线 (包括电缆接地线 )进行高频局放监测。 该检测设备采用电磁祸合的方法，利用高频 CT 从容性设备末屏接黄河水院自动化工程系毕业论文 18 地线或电缆接地线、交叉互联线中提取信号，通过滤波、信号特征提取、频谱分析等手段将放电脉冲信号从外界噪声干扰中分离出来，并对放电类型进行识别， 达到发现输变电设备潜在缺陷的目的。 PDCheck 主要包括信号采集单元 (主机 )、高频 CT、同步线圈和专家诊断系统 (软件 )四个部分。 信号采集单元主要有高频检测通道、同步输入以及通讯接口。 高频检测通道共有三个，可同时接收三相接地线或交叉互联线上采集的 PD 信号，采样频率为 100MHz，带宽为 16kHz30MHz，这样的采样频率和带宽完全满足局放测试的要求。 同步输入端口接收同步线圈从线圈从电缆本体上采集来的参考相位信号，通讯接口通过光纤、光电转换器与电脑的 RS232 串口通讯，将主机中的数据传送至电脑中，再利用专 家诊断系统对信号进行分离、分类及放电模式识别。 专家诊断系统是建立在一个庞大的局放特征数据库基础上的，数据库是长时间对大量局放数据进行分析比较总结后积累而成。 现场测试时将高频 CT卡在容性设备末屏接地线或电缆接地线上，同步线圈卡在接地线或电缆本体上并与信号采集单元连接。 传统的基于放电电流脉冲的局放检测手段是基于 IEC60270 标准，频带局10200kHz，测量的是局放总量，最后绘出其放电相位一方电量一放电次数谱以此进行放电种类识别。 其信号采集和处理的方法不足以获取足够信息以区分与噪声及不同种类的局放，抗噪 声能力较弱。 PDCheck 则是基于局放电流脉冲的局放检测，它通过对放电的电流脉冲信号进行高速 (100MS/S)宽带采样获号完整的时域波形，并针对不同放电及噪声的差异提取多种信号特征，将不同电分离开来，再将其放电特征与专家库中的放电“指纹”比较，运用模糊逻辑法，判断被测放电类型与已知放电类型的相似性，从而实现对每一类放电进行甄进而诊断设备绝缘状态。 由于采用电磁祸合技术，测试单元与高压设备实现了电气隔离，而测量单元与电脑之间也采用了光纤连接，确保了操作人员的安全。 该系统结构简单、安装方便，并能很好抑制噪声，非 常适合现场使用。 设备主要技术指标 : 1)检测通道 3 个，可接 3个传感器 2)带宽 16kHz30MHz 3)采样频率 100MHz 黄河水院自动工程系毕业论文 19 4)数据精度 10 位 5)灵敏度 14000mVpp 6)输入阻抗 50Q 7)接口类型 BNC 8)同步输入通道数量 1 个 /带宽 9)通讯接口 10baseT100baseTX 10)电源电压 SVDC+/5%/电流 ZA 11)工作环境温度 550℃ /湿度 90%无凝结 12)外部尺寸 250 180 55mm 13)重量 1kg。 实现的主要功能 : 1)采用高频信 号检测与分析技术，对电缆等带有接地引下线的容性设备等进行局部放电的带电监测，及时发现设备隐患。 2)对局部放电脉冲的波形特征进行分析，识别局部放电的类型去除噪音信号 如电晕放电、表面放电、内部放电或噪音信号。 3)带电实时采集高频局部放电信号的波形图，记录其相位、振幅和时间信息。 4)以不同的图形方式显示局部放电信号，如波形图、 PRPD 相位谱图。 5)能有效地去除噪音信号，即使噪音信号和局放信号在相同相位且幅值大于局部放电信号时，也能成功识别局放信号。 6)浏览每一个局部放电脉冲的波形，观察其振幅和频谱图。 7)提取局部放电信号的特征值，如时间特征，频率特征，不同类型放电间的放电时间间隔等，并利用这些特征来识别不同的放电类型。 8)对局放信号进行自动分类。 根据局放信号的特征值对其进行图形显示，同一局放源发出的局部放电信号的特征值十分相近，在特征图中会聚集成一簇，从而实现局部放电信号的分类。 9)具有人工分类功能。 10)识别局部放电的类型，以概率的方式指示个局放信号属于某种局部放电类型 (电晕放电、表面放电、内部放电、噪音信号等 )的可能性。 黄河水院自动化工程系毕业论文 20 11)自动生成检 测报告，报告内容包括受检设备信息、采集到的局部放电信号波形、分类与分析结果等信息。 12)系统应配置有内容丰富的局部放电信号数据库和局部放电信号专家分析系统，对检测到的局放信号进行自动分析、判断和识别。 13)根据现场检测需要，可以采用滤波设备对检测信号进行滤波处理，以便重点检测某一频率范围的信号。 14)具有智能报警功能，检测到局放信号时及时发出报警信号。 15)检测数据可以长期保存，并可将现场检测数据带回实验室分析，以便对比分析设备的绝缘状态，为状态检修提供依据。 16)局放信号采集和分析系统的运行环境 为 WindowS 操作系统，窗口式工作界 面。 17)系统采用模块式结构，具备较强的扩展功能。 18)系统的前端检测单元与操作员及其电脑间采用光电隔离措施，确保电力设备和工作人员的安全。 19)检测数据可以通过以太网进行传输。 20)支持 TCP/IP 网络协，具有远程监控功能。 21)WindowS 操作系统，窗口式图形界面。 现场应用方法 现场应用时采用高频传感器卡在容性设备末屏接地线上或电缆接地线上藕合脉冲电流信号，将同步信号卡在相同部位采集相位信息，用同轴电缆将信号传送到 TECHIMP高频局放仪进行测量 和分析。 应用方法如下 : 1)现场测量时以变压器为中心，首先从变压器高压侧套管末屏或电缆接地线上开始测量，然后依次对中、低压侧套管末屏或电缆接地线进行测量。 如果信号谱图不符合局放判断规则，则该方法测试结果正常。 2)如果信号谱图符合局放判断规则，则需要对其进行定位分析。 首先比较同相高压侧、中压侧、低压侧信号大小，确定异常信号来自哪个电压等级。 然后比较同一电压等级 A、B、 C三相异常信号大小，确定信号来自哪一相序。 黄河水院自动工程系毕业论文 21 3)对与该电压等级该相序有直接电气连接的其它设备，如出口 CT、 GIS 等设备进行测量，比较信号的大小 和频率特征，对放电源进行初步定位。 4)比较其它状态监测方法，如油色谱、 UHF 超高频局放测试、超声波测试、频谱分析、气体分析等方法对该设备的测试结果，进行综合分析。 地电波局放监测技术 基本原理 如果高压柜 (如金属恺装开关柜或电缆终端 )相对地绝缘有局放，少量放电将会通过电容从高压导体系统转移到接地的金属恺装上。 转移的放电量很小，通常用皮库来计量(pC)。 放电转移通常发生在纳秒之间。 1000pC 的放电持续 10ns 将产生 100mA 的电流。 对于这种短暂的冲击，检查样本的表现不再是集中元件而展现的是传输线 效应。 其电气性能主要由样本的分布电容和电感决定。 当局放发生时，电磁波从放电点向外传导。 这些波产生的电流进而产生电压，电压值等于电流及其流经的阻抗之积。 这一过程中，阻抗为瞬时阻抗或冲击阻抗，这一电压脉冲在金属恺装内传导最终从开口、接头、面板等间隙释出。 它们能够在恺装外传导，因而可以用容性探头检测。 设备工作原理及主要技术指标 设备工作原理 : PDL0 PDMO3 是微机控制装置，使用暂态地电压方法探测、测量和定位高压设备的局放部位。 将一个、两个和多个探头放在待测设备的接地的金属恺装上来测量。 仪器接收局部放 电产生的短期暂态电信号，每次探测到局放即给出视觉和声音的指示。 仪器可以测量暂态电过程的峰值。 而且能够构建暂态的传播方向。 测量是非侵入性的，因此可以在设备带电或带负荷时完成。 主要技术指标 : l)信号类型 :局部放电脉冲信号 2)测量范围 :063dB，步长 ldB可调 3)精度 :2dB 黄河水院自动化工程系毕业论文 22 4)通道数 :2 5)传感器类型 :电容祸合式 6)祸合电容值 :spF 7)信号极性 :正级性或负极性 8)测量电磁波频宽 :360MHz 9)定位时间分辨率 :Zns 10)定位等效空间距离 : 11)电源供应 :内部可充电电 池 (单探测器模式下可运行 个小时，双探测器模式下可运行 个小时 ) 12)尺寸 :310 260 145mm 13)重量 : 14)运行环境 :04℃。 实现的主要功能 : 1)采用 PDL01 对开关柜、配电变压器等设备进行地电波局放普测和定位。 2)采用 PDMO3可以在背景干扰较大的环境中，较长时间的监测设备地电波局放发展情况，并有效排除干扰和定位。 现场应用方法 应用方法如下 : l)在测量之前必须用测试源来校准仪器，包括探头和引线，确定设备是否能正常工作。 测试源它有两个凹陷的输出极，设计用 于接入 PDLI 的探头。 测试源产生与放电暂态幅值、周期和上升沿近似的脉冲。 2)幅值测量只用。