基于無線通信的電力變壓器局放帶電檢測方法

摘要：電力變壓器局放檢測方法較依賴于有線通信方式，在應對復雜多變的現(xiàn)場環(huán)境時，往往表現(xiàn)出較大的局限性，因此，文章提出了基于無線通信的電力變壓器局放帶電檢測方法?；跓o線通信采集電力變壓器數(shù)據(jù)，提取帶電檢測中的信號特征，分析高頻局放信號，實現(xiàn)電力變壓器的局放帶電檢測。實驗結果表明，該方法能夠有效識別出電力變壓器的局放幅值，并進行準確檢測，檢測效果較好。

關鍵詞：局放帶電檢測；電力變壓器；無線通信技術；局放帶電檢測

中圖分類號：D26.4

文獻標志碼：A

0 引言

局放作為電力變壓器絕緣劣化的重要征兆，對其進行準確、及時的檢測，對于預防變壓器故障、保障電網(wǎng)安全運行具有重要意義^［1］。隨著無線通信技術的快速發(fā)展，其在電力變壓器局放帶電檢測中的應用逐漸受到關注^［2］。無線通信技術以其高靈活性、低成本和易于擴展等優(yōu)點，在電力變壓器局放帶電檢測中發(fā)揮著重要作用。通過無線通信技術，可以實時地將檢測到的局部放電信號傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理和分析。

周晨輝等^［3］提出了基于寬頻等值電路的變壓器局部放電電氣定位研究，建立了配電變壓器的寬頻等效電路模型，探討在不同位置、不同種類的局部放電脈沖電流信號在配電變壓器繞組中的傳播特性，實現(xiàn)了對配電變壓器局部放電的檢測。季宇豪等^［4］提出了基于分布油色譜和超聲技術的換流變壓器放電缺陷定位，采用分布式油中溶解氣體分析法來初步定位缺陷，規(guī)劃超聲波傳感器的布置策略。利用超聲波定位算法和經(jīng)過優(yōu)化的傳播路徑搜索算法，實現(xiàn)了對缺陷的精確定位。在上述研究基礎上，本文提出一種基于無線通信的電力變壓器局放帶電檢測方法。該方法不僅解決了傳統(tǒng)有線通信方式存在的問題，還提高了局放檢測的效率和準確性，為電力變壓器的故障診斷與預防提供了有力支持。

1 電力變壓器局放帶電檢測方法的設計

1.1 基于無線通信的電力變壓器數(shù)據(jù)采集

無線通信技術在電力變壓器局放帶電檢測中用于采集電力變壓器數(shù)據(jù)。如圖1所示為高頻電流傳感器進行局部放電檢測時的等效電路。

在圖1中，I（t）表示被測導體中經(jīng)過的局部放電脈沖電流，L_s表示線圈自身的自感，M表示被測導體與高頻電流互感器線圈之間的互感效應，u₀（t）表示高頻電流互感器的輸出電壓，C_s表示線圈的等效雜散電容，R表示負載積分電阻。

電力變壓器數(shù)據(jù)的采集結果，如下所示：

公式中，f_i表示區(qū)間中的第i個采樣點；f表示區(qū)間中采集大數(shù)據(jù)的均值；n表示采集次數(shù)。

1.2 無線通信下局部放電信號類型特征提取

無線通信允許遠程監(jiān)控中心對電力變壓器局放信號類型特征進行提取。通過無線信號，監(jiān)控中心可以發(fā)送指令給檢測設備，調整檢測參數(shù)、啟動或停止檢測過程等，這種特征提取功能提高了檢測的靈活性和效率^［5］。

根據(jù)信號特征涉及的主要局放類型有懸浮、尖

端、電暈、沿面放電4種，根據(jù)以往電力變壓器數(shù)據(jù)樣本，可以得出4種局部放電的信號類型的特征數(shù)據(jù)，如表1所示。

1.3 電力變壓器的局放帶電檢測

根據(jù)上述識別出的信號特征，進行電力變壓器的局放帶電檢測，具體步驟如下。

步驟一：利用傳感器檢測變壓器周圍是否存在明顯的局部放電信號，將2個參數(shù)相同的檢測傳感器、寬帶信號放大器以及射頻同軸電纜連接到高速示波器上。

步驟二：在三維空間中，調整2個傳感器的位置，直至2路局部放電信號的起始點完全重合。

步驟三：調整2個傳感器的位置，確保它們之間的連線與已有的連線保持垂直狀態(tài)。運用與步驟二相似的手段，確定第二個中垂面的具體位置，2個中垂面會交會于一條直線上。

步驟四：假設放電源位于由2個中垂面確定的直線遠端，將高頻傳感器1置于該直線與地面的交點處。為準確讀取2路信號的時延，在一段距離外放置了高頻傳感器2。測量2傳感器之間的距離b，并記錄下2路特高頻信號的時差Δt。由于此時2個傳感器與信號源三者形成了一個直角三角形，利用下列公式來計算放電源與傳感器1之間的距離a。實現(xiàn)電力變壓器的局放帶電檢測，其表達公式如下：

Δt=Δf₀×a×b×c（2）

公式中，a、b、c表示距離。

2 實驗測試與分析

2.1 實驗準備

為驗證本文提出的基于無線通信的電力變壓器局放帶電檢測方法的有效性，以一個220 kV變電站為例進行測試分析，選取該變電站中的一臺電力變壓器作為實驗對象，該變壓器的基本參數(shù)如表2所示。

在上述實驗參數(shù)下設計實驗，具體環(huán)境結構如圖2所示。

本次實驗設定在測試至15 s時變壓器的套管處設置懸浮局部放電，在實驗過程中，以周晨輝等^［3］方法、季宇豪等^［4］方法作為對照組，本文方法作為實驗組，檢測3種方法的局部放電帶電檢測性能。

2.2 實驗結果與分析

將3種方法進行對比測試，其測試結果如圖3所示。

根據(jù)圖3可知，本文方法能夠有效識別出電力變壓器的局放幅值并進行準確定位，相比周晨輝等^［3］方法、季宇豪等^［4］方法，本文方法的實驗結果能夠反映變壓器在帶電運行狀態(tài)下的局部放電情況，為變壓器的運行和維護提供重要的參考信息。

3 結語

通過無線通信技術，實現(xiàn)了對變壓器局部放電的實時監(jiān)測和遠程數(shù)據(jù)傳輸，從而有效避免了傳統(tǒng)有線檢測方式中存在的布線困難、維護成本高等問題。在實際應用中，該方法表現(xiàn)出了良好的檢測效果，能夠準確捕捉變壓器局部放電的信號，為故障預警和診斷提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

在未來的研究和應用中，須要進一步探索和優(yōu)化該方法的性能，提高其抗干擾能力和檢測精度，以更好地滿足電力系統(tǒng)的實際需求。

參考文獻

［1］郭文駿，王臻龍，趙湘文，等.油浸式配電變壓器局部放電檢測技術及模式識別綜述［J］.廣東電力，2023（5）：67-78.

［2］侯全兵，王磊，胡鵬飛，等.一起特高壓變壓器局部放電試驗異常的分析和處理［J］.山東電力高等?？茖W校學報，2023（6）：30-33.

［3］周晨輝，金玉琪，穆海寶，等.基于寬頻等值電路的變壓器局部放電電氣定位研究［J］.浙江電力，2023（12）：3-11.

［4］季宇豪，金涌濤，穆海寶，等.基于分布油色譜和超聲技術的換流變壓器放電缺陷定位［J］.電力安全技術，2023（11）：56-61.

［5］周莉，鮑志偉.基于灰狼算法優(yōu)化SVM的變壓器故障診斷［J］.長江信息通信，2022（9）：27-29.

（編輯 沈 強）

Detection method of power transformer discharge based on wireless communication

HOU Chicheng， SHI Yanfei

（State Grid Shandong Electric Power Company Zaozhuang Power Supply Company， Zaozhuang 277000， China）

Abstract：The detection method of partial discharge in power transformer depends on wired communication， which often shows great limitations when dealing with complex and changeable field environment. Therefore， a method of live detection of partial discharge in power transformer based on wireless communication is proposed. Based on wireless communication， the data of power transformer is collected， the signal characteristics in live detection are extracted， and the high-frequency partial discharge signal is analyzed to realize the live detection of power transformer. The experimental results show that this method can effectively identify the partial discharge amplitude of power transformer and detect it accurately， and the detection effect is good.

Key words：local detection; power transformer; wireless communication technology; Partial discharge live detection