【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工作原理如圖 31所示。頻譜分析儀通過(guò)電磁波傳感器能夠采集空間電磁波信號(hào)，通過(guò)對(duì)不同位置的電磁波信號(hào)進(jìn)行幅值和頻率的對(duì)比，并對(duì)某一 頻段的周期性時(shí)域譜圖進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)放電源進(jìn)行識(shí)別和定位。 主要技術(shù)指標(biāo) : 頻譜分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)如下 : 1)頻率范圍 : 黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 16 2)分辨率帶寬 :100HzIMHz。 3dB 寬度 ) 3)視頻帶寬 :10Hz1MHzC3dB 寬度 ) 4)量幅度范圍 :+20dBm135dBm(帶低噪放 ) 5)跟蹤信號(hào)發(fā)生器頻率 :SMHz3GHz 可調(diào) 6)跟蹤信號(hào)發(fā)生器輸出 :0dBm 或 20dBm。 7)電平測(cè)試精度 :ldb 8)參考電平 :80dBm +20dBm 9)輸入阻抗 :50 歐姆 N型陰 10)信號(hào)源輸出阻抗 :50 歐姆 N型陰 11)駐波 t匕測(cè)量頻率范圍 :10MHz3GHz 12)回波損耗測(cè)量范圍 :10， 20， 50， 100db 可選 19 13)VSWR 電壓駐波 t匕測(cè)量范圍 :12， l6可選 14)饋線損耗測(cè)量范圍 :030db 分辨率 : 15)顯示單位 :dBm、 dBv、 dBmv、 dB、 v、 v、 w可自由切換 16)內(nèi)部測(cè)量軌跡存儲(chǔ)量 :100 條，可通過(guò) FSHView 進(jìn)行新、舊測(cè)量結(jié)果比 較 17)儀表至 PC 接口 :RS232或轉(zhuǎn)換為 USB 口光電隔離 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng) 用方法 現(xiàn) 場(chǎng)應(yīng)用時(shí)采用 DMS 公司的 UHF 超高頻傳感器搜集空間電磁波信號(hào)，用同軸電纜將信號(hào)傳送到 頻譜分析儀進(jìn)行頻譜分析。應(yīng)用方法如下 : 1)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)首先將傳感器置于空氣中，測(cè)量空氣中電磁波信號(hào)頻譜特征。 2)將傳感器置于被測(cè)設(shè)備絕緣部件表面，測(cè)量該設(shè)備輻射出來(lái)的電磁波信號(hào)頻譜特征，并和空氣中的電磁波信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析。如果信號(hào)相似則認(rèn)為被測(cè)設(shè)備用該方法測(cè)試結(jié)果正常，如果信號(hào)頻譜強(qiáng)度明顯增大或高頻分量明顯增多，則應(yīng)該對(duì)相鄰設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，比較它們的頻譜特征，根據(jù)高頻分量及強(qiáng)度分布情況確定放電源的大體位置。 3)比較其它狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，如油色譜、 TECHIMP 高頻局放測(cè)試、 UHF 超高頻局放測(cè)試、超聲波測(cè)試、氣體分析等方法對(duì)該設(shè)備的測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行綜合分析。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 17 POCheck 高頻局放監(jiān)測(cè)技術(shù) 基本原理 在充油變壓器中或其它油紙絕緣電力設(shè)備中局部放電的發(fā)生是非常普遍的，由于纖維紙因沒(méi)有充分浸透形成的氣穴，或者金屬導(dǎo)體突出的部位因電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而產(chǎn)生氣泡都會(huì)導(dǎo)致局部放電的發(fā)生。從放電機(jī)理的角度分析，油紙絕緣內(nèi)部缺陷導(dǎo)致的局部放電是由放電電極與絕緣介質(zhì)的性質(zhì)唯一確定的，所以不同類(lèi)型的放電與其產(chǎn)生的放電脈沖信號(hào)波形應(yīng) 當(dāng)是相對(duì)應(yīng)的。研究表明，油紙絕緣中的放電可以分為 :初始放電、氣隙局部放電、油隙局部放電、沿面放電和雜質(zhì)誘發(fā)放電 5種典型類(lèi)型。從這 5種不同放電類(lèi)型的功率譜可以看到，初始放電的頻譜分布最寬，多次采樣帶寬 B的最小值為 70MHz，最大值為 110MHz。其次依次為沿面放電帶寬約為 2030MHz、氣隙放電帶寬約為2SMHz、油隙放電帶寬約為 3550MHz、而雜質(zhì)誘發(fā)放電則表現(xiàn)為中心頻率約為1015MHz 的窄帶信號(hào)。 測(cè)量這些局部放電的方法很多，例如差分法、方向禍合法、電磁禍合法、超高頻電感禍合法等，經(jīng) 對(duì)比研究和綜合分析，許多學(xué)者認(rèn)為差分法和電磁禍合法的試驗(yàn)重復(fù)性較好。由于寬頻帶電磁禍合法具有小巧靈活、操作安全、抗干擾能力強(qiáng)、能更加真實(shí)地反映脈沖波形等優(yōu)點(diǎn)，正在被廣泛的研究和應(yīng)用。對(duì)于電力電纜中產(chǎn)生的局部放電來(lái)說(shuō)，從陡上升沿波的傳播特性來(lái)看，電力電纜具有低通濾波特性，隨著頻率的增加，各頻率成分的衰減倍率也迅速增加，而且，各頻率成分隨傳播距離的增加而進(jìn)一步衰減 。試驗(yàn)結(jié)果表明，在利用寬頻帶電磁禍合法進(jìn)行電纜局放檢測(cè)時(shí)，若局放發(fā)生在連接頭或終端處，則此時(shí)的幅頻特性衰減并不嚴(yán)重，可以選用頻率較高的傳感器，而對(duì)于距 離連接頭或終端較遠(yuǎn)的電纜本體的局放進(jìn)行檢測(cè)，由于幅頻特性的衰減很?chē)?yán)重，宜選用頻率較低的傳感器，同時(shí)還要考慮在合適并且有效的位置安裝傳感器，否則，信號(hào)有可能在衰減完時(shí)仍未被傳感器拾取到。 設(shè)備工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備工作原理：局放檢測(cè)系統(tǒng) PDCheck 對(duì)容性設(shè)備末屏接地線 (包括電纜接地線 )進(jìn)行高頻局放監(jiān)測(cè)。該檢測(cè)設(shè)備采用電磁禍合的方法，利用高頻 CT 從容性設(shè)備末屏接黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 18 地線或電纜接地線、交叉互聯(lián)線中提取信號(hào)，通過(guò)濾波、信號(hào)特征提取、頻譜分析等手段將放電脈沖信號(hào)從外界噪聲干擾中分離出來(lái)，并對(duì)放電類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別， 達(dá)到發(fā)現(xiàn)輸變電設(shè)備潛在缺陷的目的。 PDCheck 主要包括信號(hào)采集單元 (主機(jī) )、高頻 CT、同步線圈和專(zhuān)家診斷系統(tǒng) (軟件 )四個(gè)部分。 信號(hào)采集單元主要有高頻檢測(cè)通道、同步輸入以及通訊接口。高頻檢測(cè)通道共有三個(gè)，可同時(shí)接收三相接地線或交叉互聯(lián)線上采集的 PD 信號(hào)，采樣頻率為 100MHz，帶寬為 16kHz30MHz，這樣的采樣頻率和帶寬完全滿(mǎn)足局放測(cè)試的要求。同步輸入端口接收同步線圈從線圈從電纜本體上采集來(lái)的參考相位信號(hào)，通訊接口通過(guò)光纖、光電轉(zhuǎn)換器與電腦的 RS232 串口通訊，將主機(jī)中的數(shù)據(jù)傳送至電腦中，再利用專(zhuān) 家診斷系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分離、分類(lèi)及放電模式識(shí)別。專(zhuān)家診斷系統(tǒng)是建立在一個(gè)龐大的局放特征數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的，數(shù)據(jù)庫(kù)是長(zhǎng)時(shí)間對(duì)大量局放數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較總結(jié)后積累而成。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)將高頻 CT卡在容性設(shè)備末屏接地線或電纜接地線上，同步線圈卡在接地線或電纜本體上并與信號(hào)采集單元連接。 傳統(tǒng)的基于放電電流脈沖的局放檢測(cè)手段是基于 IEC60270 標(biāo)準(zhǔn)，頻帶局10200kHz，測(cè)量的是局放總量，最后繪出其放電相位一方電量一放電次數(shù)譜以此進(jìn)行放電種類(lèi)識(shí)別。其信號(hào)采集和處理的方法不足以獲取足夠信息以區(qū)分與噪聲及不同種類(lèi)的局放，抗噪 聲能力較弱。 PDCheck 則是基于局放電流脈沖的局放檢測(cè)，它通過(guò)對(duì)放電的電流脈沖信號(hào)進(jìn)行高速 (100MS/S)寬帶采樣獲號(hào)完整的時(shí)域波形，并針對(duì)不同放電及噪聲的差異提取多種信號(hào)特征，將不同電分離開(kāi)來(lái)，再將其放電特征與專(zhuān)家?guī)熘械姆烹姟爸讣y”比較，運(yùn)用模糊邏輯法，判斷被測(cè)放電類(lèi)型與已知放電類(lèi)型的相似性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每一類(lèi)放電進(jìn)行甄進(jìn)而診斷設(shè)備絕緣狀態(tài)。 由于采用電磁禍合技術(shù)，測(cè)試單元與高壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，而測(cè)量單元與電腦之間也采用了光纖連接，確保了操作人員的安全 。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，并能很好抑制噪聲，非 常適合現(xiàn)場(chǎng)使用。 設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo) : 1)檢測(cè)通道 3 個(gè)，可接 3個(gè)傳感器 2)帶寬 16kHz30MHz 3)采樣頻率 100MHz 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 19 4)數(shù)據(jù)精度 10 位 5)靈敏度 14000mVpp 6)輸入阻抗 50Q 7)接口類(lèi)型 BNC 8)同步輸入通道數(shù)量 1 個(gè) /帶寬 9)通訊接口 10baseT100baseTX 10)電源電壓 SVDC+/5%/電流 ZA 11)工作環(huán)境溫度 550℃ /濕度 90%無(wú)凝結(jié) 12)外部尺寸 250 180 55mm 13)重量 1kg。 實(shí)現(xiàn)的主要功能 : 1)采用高頻信 號(hào)檢測(cè)與分析技術(shù)，對(duì)電纜等帶有接地引下線的容性設(shè)備等進(jìn)行局部放電的帶電監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。 2)對(duì)局部放電脈沖的波形特征進(jìn)行分析，識(shí)別局部放電的類(lèi)型去除噪音信號(hào) 如電暈放電、表面放電、內(nèi)部放電或噪音信號(hào)。 3)帶電實(shí)時(shí)采集高頻局部放電信號(hào)的波形圖，記錄其相位、振幅和時(shí)間信息。 4)以不同的圖形方式顯示局部放電信號(hào)，如波形圖、 PRPD 相位譜圖。 5)能有效地去除噪音信號(hào)，即使噪音信號(hào)和局放信號(hào)在相同相位且幅值大于局部放電信號(hào)時(shí)，也能成功識(shí)別局放信號(hào)。 6)瀏覽每一個(gè)局部放電脈沖的波形，觀察其振幅和頻譜圖。 7)提取局部放電信號(hào)的特征值，如時(shí)間特征，頻率特征，不同類(lèi)型放電間的放電時(shí)間間隔等，并利用這些特征來(lái)識(shí)別不同的放電類(lèi)型。 8)對(duì)局放信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)。根據(jù)局放信號(hào)的特征值對(duì)其進(jìn)行圖形顯示，同一局放源發(fā)出的局部放電信號(hào)的特征值十分相近，在特征圖中會(huì)聚集成一簇，從而實(shí)現(xiàn)局部放電信號(hào)的分類(lèi)。 9)具有人工分類(lèi)功能。 10)識(shí)別局部放電的類(lèi)型，以概率的方式指示個(gè)局放信號(hào)屬于某種局部放電類(lèi)型 (電暈放電、表面放電、內(nèi)部放電、噪音信號(hào)等 )的可能性。 黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 20 11)自動(dòng)生成檢 測(cè)報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括受檢設(shè)備信息、采集到的局部放電信號(hào)波形、分類(lèi)與分析結(jié)果等信息。 12)系統(tǒng)應(yīng)配置有內(nèi)容豐富的局部放電信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)和局部放電信號(hào)專(zhuān)家分析系統(tǒng)，對(duì)檢測(cè)到的局放信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)分析、判斷和識(shí)別。 13)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要，可以采用濾波設(shè)備對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以便重點(diǎn)檢測(cè)某一頻率范圍的信號(hào)。 14)具有智能報(bào)警功能，檢測(cè)到局放信號(hào)時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 15)檢測(cè)數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存，并可將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)帶回實(shí)驗(yàn)室分析，以便對(duì)比分析設(shè)備的絕緣狀態(tài)，為狀態(tài)檢修提供依據(jù)。 16)局放信號(hào)采集和分析系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境 為 WindowS 操作系統(tǒng)，窗口式工作界 面。 17)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，具備較強(qiáng)的擴(kuò)展功能。 18)系統(tǒng)的前端檢測(cè)單元與操作員及其電腦間采用光電隔離措施，確保電力設(shè)備和工作人員的安全。 19)檢測(cè)數(shù)據(jù)可以通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。 20)支持 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。 21)WindowS 操作系統(tǒng)，窗口式圖形界面。 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)采用高頻傳感器卡在容性設(shè)備末屏接地線上或電纜接地線上藕合脈沖電流信號(hào)，將同步信號(hào)卡在相同部位采集相位信息，用同軸電纜將信號(hào)傳送到 TECHIMP高頻局放儀進(jìn)行測(cè)量 和分析。應(yīng)用方法如下 : 1)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)以變壓器為中心，首先從變壓器高壓側(cè)套管末屏或電纜接地線上開(kāi)始測(cè)量，然后依次對(duì)中、低壓側(cè)套管末屏或電纜接地線進(jìn)行測(cè)量。如果信號(hào)譜圖不符合局放判斷規(guī)則，則該方法測(cè)試結(jié)果正常。 2)如果信號(hào)譜圖符合局放判斷規(guī)則，則需要對(duì)其進(jìn)行定位分析。首先比較同相高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)信號(hào)大小，確定異常信號(hào)來(lái)自哪個(gè)電壓等級(jí) 。然后比較同一電壓等級(jí) A、B、 C三相異常信號(hào)大小，確定信號(hào)來(lái)自哪一相序。 黃河水院自動(dòng)工程系畢業(yè)論文 21 3)對(duì)與該電壓等級(jí)該相序有直接電氣連接的其它設(shè)備，如出口 CT、 GIS 等設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，比較信號(hào)的大小 和頻率特征，對(duì)放電源進(jìn)行初步定位。 4)比較其它狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，如油色譜、 UHF 超高頻局放測(cè)試、超聲波測(cè)試、頻譜分析、氣體分析等方法對(duì)該設(shè)備的測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行綜合分析。 地電波局放監(jiān)測(cè)技術(shù) 基本原理 如果高壓柜 (如金屬愷裝開(kāi)關(guān)柜或電纜終端 )相對(duì)地絕緣有局放，少量放電將會(huì)通過(guò)電容從高壓導(dǎo)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到接地的金屬愷裝上。轉(zhuǎn)移的放電量很小，通常用皮庫(kù)來(lái)計(jì)量(pC)。放電轉(zhuǎn)移通常發(fā)生在納秒之間。 1000pC 的放電持續(xù) 10ns 將產(chǎn)生 100mA 的電流。對(duì)于這種短暫的沖擊，檢查樣本的表現(xiàn)不再是集中元件而展現(xiàn)的是傳輸線 效應(yīng)。其電氣性能主要由樣本的分布電容和電感決定。當(dāng)局放發(fā)生時(shí)，電磁波從放電點(diǎn)向外傳導(dǎo)。這些波產(chǎn)生的電流進(jìn)而產(chǎn)生電壓，電壓值等于電流及其流經(jīng)的阻抗之積。這一過(guò)程中，阻抗為瞬時(shí)阻抗或沖擊阻抗，這一電壓脈沖在金屬愷裝內(nèi)傳導(dǎo)最終從開(kāi)口、接頭、面板等間隙釋出。它們能夠在愷裝外傳導(dǎo)，因而可以用容性探頭檢測(cè)。 設(shè)備工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備工作原理 : PDL0 PDMO3 是微機(jī)控制裝置，使用暫態(tài)地電壓方法探測(cè)、測(cè)量和定位高壓設(shè)備的局放部位。將一個(gè)、兩個(gè)和多個(gè)探頭放在待測(cè)設(shè)備的接地的金屬愷裝上來(lái)測(cè)量。儀器接收局部放 電產(chǎn)生的短期暫態(tài)電信號(hào)，每次探測(cè)到局放即給出視覺(jué)和聲音的指示。儀器可以測(cè)量暫態(tài)電過(guò)程的峰值。而且能夠構(gòu)建暫態(tài)的傳播方向。測(cè)量是非侵入性的，因此可以在設(shè)備帶電或帶負(fù)荷時(shí)完成。 主要技術(shù)指標(biāo) : l)信號(hào)類(lèi)型 :局部放電脈沖信號(hào) 2)測(cè)量范圍 :063dB，步長(zhǎng) ldB可調(diào) 3)精度 :2dB 黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 22 4)通道數(shù) :2 5)傳感器類(lèi)型 :電容禍合式 6)禍合電容值 :spF 7)信號(hào)極性 :正級(jí)性或負(fù)極性 8)測(cè)量電磁波頻寬 :360MHz 9)定位時(shí)間分辨率 :Zns 10)定位等效空間距離 : 11)電源供應(yīng) :內(nèi)部可充電電 池 (單探測(cè)器模式下可運(yùn)行 個(gè)小時(shí)，雙探測(cè)器模式下可運(yùn)行 個(gè)小時(shí) ) 12)尺寸 :310 260 145mm 13)重量 : 14)運(yùn)行環(huán)境 :04℃。 實(shí)現(xiàn)的主要功能 : 1)采用 PDL01 對(duì)開(kāi)關(guān)柜、配電變壓器等設(shè)備進(jìn)行地電波局放普測(cè)和定位。 2)采用 PDMO3可以在背景干擾較大的環(huán)境中，較長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)設(shè)備地電波局放發(fā)展情況，并有效排除干擾和定位。 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法 應(yīng)用方法如下 : l)在測(cè)量之前必須用測(cè)試源來(lái)校準(zhǔn)儀器，包括探頭和引線，確定設(shè)備是否能正常工作。測(cè)試源它有兩個(gè)凹陷的輸出極，設(shè)計(jì)用 于接入 PDLI 的探頭。測(cè)試源產(chǎn)生與放電暫態(tài)幅值、周期和上升沿近似的脈沖。 2)幅值測(cè)量只用