基于特高壓主變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的探討

阿滿姑麗·庫(kù)熱西+古力米吉日·阿布力米提

摘 要：該文基于對(duì)特高壓主變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的探討和研究，分析了特高壓主變壓器的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)特高壓主變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)做了詳細(xì)的分析和闡述。

關(guān)鍵詞：特高壓 主變壓器 在線監(jiān)測(cè)技術(shù) 探討

中圖分類號(hào)：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（a）-0020-02

1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)原理

針對(duì)特高壓主變壓器而言，當(dāng)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象時(shí)，其外殼接地電纜處或者變壓器的中性點(diǎn)等，通過將羅柯科夫斯基線圈加裝起來，就能對(duì)電流脈沖進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)干擾被抑制之后就可識(shí)別模式，且DSP就能實(shí)時(shí)的對(duì)變壓器一段時(shí)間內(nèi)的局部放電信號(hào)以高采樣率的方式進(jìn)行采集，然后就能獲得一定時(shí)間內(nèi)三維放電指紋特征數(shù)據(jù)譜圖，即放電相位-放電電荷量-放電次數(shù)。同時(shí)DSP還能按照標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，將放電數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄址殴ぷ髡荆员銓?shí)施下一步的診斷。另外該系統(tǒng)還能對(duì)工作站的遠(yuǎn)程指令進(jìn)行接收，并完成相應(yīng)的操作。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在主變壓器在線監(jiān)測(cè)的整個(gè)系統(tǒng)中，其主要包括兩個(gè)子系統(tǒng)，即前臺(tái)信號(hào)采集與后臺(tái)監(jiān)控。其中前臺(tái)信號(hào)采集系統(tǒng)一般包括兩部分，即計(jì)算機(jī)測(cè)試和現(xiàn)象信號(hào)采集等，通過雙屏蔽帶鎧電纜，可將這兩個(gè)部分連接起來。而采集到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)可利用網(wǎng)絡(luò)向后臺(tái)監(jiān)控進(jìn)行傳輸，然后由后者對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。通常是由設(shè)備管理人員或者技術(shù)人員對(duì)瀏覽和分析在線監(jiān)測(cè)到的各種數(shù)據(jù)。

2 在線監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)于特高壓主變壓器而言，其局部放電信號(hào)通常會(huì)受到各種現(xiàn)場(chǎng)因素的影響和干擾，因此獲得的結(jié)果一般不夠確切。因此必須對(duì)電流傳感器進(jìn)行合理的選擇，以便能夠?qū)Ω蓴_因素進(jìn)行有效的抑制，從而獲得可靠的局部放電信號(hào)。

2.1 傳感器設(shè)置

（1）電流傳感器。一般在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，設(shè)置傳感器的目的主要是為了從試驗(yàn)品中提取出局部放電的脈沖信號(hào)，且傳感器的性能對(duì)在線監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的性能具有決定性作用，因此，是組成在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所采用的電流傳感器必須考慮到干擾信號(hào)的頻率范圍，因此其特點(diǎn)應(yīng)當(dāng)為具有自積分式有源寬帶、開口結(jié)構(gòu)、環(huán)形、超高頻等，這種傳感器的測(cè)量頻率為10～250 kHz，靈敏度為8～10 uV/uA，且?guī)挒?00 Hz。通?？衫昧_柯夫斯基線圈制作傳感器，其沒有電氣連接，且與被測(cè)量的主變壓器之間只存在磁耦合，因此滿足在線監(jiān)測(cè)的要求，可在主變壓器的各個(gè)部位進(jìn)行安裝。

（2）安裝技術(shù)。在安裝傳感器的過程中，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，在高壓套管及其鐵芯接地線、繞組中性點(diǎn)接地線以及末屏接地線上進(jìn)行套裝。針對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在對(duì)特高壓主變壓器進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可在高壓套管底座法蘭處，選擇安裝尺寸較大的電流傳感器，由諧振式空心羅氏線圈所制。也可在其末屏接地線上選擇一個(gè)小磁芯式的進(jìn)行安裝。

2.2 定位局部放電

在對(duì)主變壓器局放進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的過程中，其局放定位的方法主要有3種：（1）電器定位法。即借助特定頻率范圍內(nèi)，主變壓器等值電路的特點(diǎn)、產(chǎn)生局部放電時(shí)、放電點(diǎn)位置、以及繞組內(nèi)部手膜端電流比值或者電流比值的關(guān)系，對(duì)局部放電的部位進(jìn)行確定。（2）超聲定位法。即將聲波傳感器放置在電氣設(shè)備外壁，通過對(duì)輻射出的聲能進(jìn)行探測(cè)，并判斷絕緣的狀態(tài)，然后對(duì)局部放電的位置進(jìn)行確定。使用這種方法進(jìn)行定位時(shí)，不需要其他電源進(jìn)行供電，且不需要高壓電容器，因此具有非常靈敏的定位效果。（3）聲-電聯(lián)合定位法。即觸發(fā)基準(zhǔn)信號(hào)以局部放電脈沖為準(zhǔn)，將多路超聲信號(hào)以及電脈沖信號(hào)進(jìn)行同時(shí)記錄，通過兩種信號(hào)之間的時(shí)差，計(jì)算出局部放電的位置。

2.3 抗干擾技術(shù)

（1）干擾分析。在測(cè)量特高壓主變壓器的局放時(shí)，其現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中存在各種干擾信號(hào)，且這些信號(hào)可能會(huì)將局部放電的脈沖信號(hào)完全覆蓋。而一般在在線監(jiān)測(cè)局部放電時(shí)，其干擾源主要為兩類：一是變電站種的干擾源，如通信設(shè)備以及整流設(shè)備等；二是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的干擾源，如設(shè)計(jì)系統(tǒng)不合理而產(chǎn)生了噪聲干擾等，因此，需要對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，增強(qiáng)屏蔽以及對(duì)電路進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在變電站中，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各種干擾進(jìn)入途徑可分為4種，即測(cè)量點(diǎn)、電源、地線以及空間藕合等。其中后3種途徑可利用單獨(dú)接地、電源濾波以及增強(qiáng)屏蔽的方式進(jìn)行抑制，從而使得干擾能夠降低到最低水平。而通過主變壓器的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)，與局部放電信號(hào)儀器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾信號(hào)，則可在其進(jìn)入電流傳感器之前就將其徹底消除，例如確保外殼單點(diǎn)接地等。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過傳感器測(cè)量點(diǎn)與局放信號(hào)一同進(jìn)入其中的干擾信號(hào)，根據(jù)信號(hào)的時(shí)域特征，可將其分為三類，即白噪聲、周期脈沖干擾以及周期性窄帶干擾等。其中周期性窄帶干擾信號(hào)主要包括無(wú)線電通信、載波通信、高頻保護(hù)、高次諧波等。而脈沖干擾信號(hào)主要包括周期脈沖干擾信號(hào)以及隨機(jī)脈沖干擾信號(hào)等。其中周期脈沖干擾信號(hào)一般由地網(wǎng)中的脈沖干擾以及可控硅動(dòng)作等產(chǎn)生，而隨機(jī)脈沖干擾信號(hào)則由分接開關(guān)動(dòng)作、局部放電、高壓線路上電暈等產(chǎn)生。白噪聲則指的是各種隨機(jī)產(chǎn)生的噪聲，例如地網(wǎng)噪聲以及繞組熱噪聲等。

（2）干擾抑制。在抑制干擾信號(hào)時(shí)，一般采用的是脈沖電流法，該種方法主要是從特高壓變壓器的套管側(cè)根部，以及藕合的末屏接地線信號(hào)，對(duì)各種類型不同的干擾信號(hào)采用各種手段進(jìn)行濾除，而具體措施為：窄帶周期波干擾信號(hào)采用小波包自適應(yīng)濾除；周期性脈沖干擾信號(hào)采用相位開窗濾除；隨機(jī)性脈沖干擾采用極性鑒別技術(shù)進(jìn)行濾除；白噪聲干擾信號(hào)則采用小波變換模極大值原理進(jìn)行去除。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文通過對(duì)特高壓主變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究和分析，對(duì)主變壓器局部放電的定位，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理以及結(jié)構(gòu)等做了詳細(xì)的分析，同時(shí)對(duì)干擾信號(hào)的抑制方法以及具體措施做了介紹，可以看出脈沖電流法對(duì)于特高壓主變壓器的局放監(jiān)測(cè)的干擾信號(hào)具有良好的抑制作用。

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