CN110542715B - 电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网供电检测技术领域，更具体地说，涉及电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，包括：根据校准脉冲信号，获取标准高频脉冲电流信号；计算标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定标准时间和标准频率；根据标准时间和标准频率，确定电力变压器正常工作时，套管末屏局部放电高频脉冲电流信号的来源。本发明为局部放电高频脉冲电流检测法提供重要依据。

Description

电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定 方法

技术领域

本发明涉及电网供电检测技术领域，更具体地说，涉及电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法。

背景技术

在严苛的运行条件下，由于设计缺陷、安装不当、违规操作和恶劣环境等因素，变压器高压套管极易出现局部放电现象，并不断发展，最终导致套管炸裂、变压器停运的严重后果。根据国内外科研机构和运行单位的统计，套管绝缘事故是导致变压器非计划停运的重要原因之一，具有偶发性强、影响时间长等特点。因此，加强套管局部放电监测和绝缘状态评估对提高电网供电可靠性具有重要意义。

目前局部放电高频脉冲电流检测法是电力变压器及其套管局部放电状态检测中常用方法，在该方法使用中常将变压器高压套管末屏接地回路中高频脉冲电流信号作为检测对象。因此电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号的来源对上述检测至关重要。然而，现有技术中，缺乏对电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，在确认存在局部放电缺陷存在的情况下，无法分辨局部放电缺陷是位于套管中还是位于变压器本体中。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，为局部放电高频脉冲电流检测法提供重要依据。

本发明电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，包括如下步骤：

根据校准脉冲信号，获取标准高频脉冲电流信号；

计算标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；

根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定标准时间和标准频率；

根据标准时间和标准频率，确定电力变压器正常工作时，套管末屏局部放电高频脉冲电流信号的来源。

在本发明中，运用标准高频脉冲电流信号来标准时间和标准频率，然后再根据标准时间和标准频率确定套管末屏局部放电高频脉冲电流信号的来源。这样就可以识别出套管内部局部放电信号，从而为局部放电高频脉冲电流检测法提供重要依据，对套管局部放电缺陷进行准确诊断。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的方法流程图；

图2是本发明实施例中标准高频脉冲电流信号的波形图；

图3是本发明实施例中标准高频脉冲电流信号的时频分析图；

图4是本发明实施例中电力变压器本体内部缺陷信号的波形图；

图5是本发明实施例中电力变压器本体内部缺陷信号的时频分析图；

图6是本发明实施例中电力变压器非本体内部缺陷信号的波形图；

图7是本发明实施例中电力变压器非本体内部缺陷信号的时频分析图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明所述的电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，包括如下步骤：

101、根据校准脉冲信号，获取标准高频脉冲电流信号；具体地：

1011、在电力变压器停电状态下，向电力变压器套管高压端与套管末屏接地之间注入校准脉冲信号；

1012、从电力变压器套管末屏接地电流中，采集标准高频脉冲电流信号。

102、计算标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；

103、根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定标准时间和标准频率；具体地：

1031、根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，绘制标准高频脉冲电流信号的时频分析图；

1032、根据标准高频脉冲电流信号的时频分析图的信号聚集团中心，得到标准高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率；

1033、根据标准高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率，计算标准时间和标准频率。

104、根据标准时间和标准频率，确定电力变压器正常工作时，套管末屏局部放电高频脉冲电流信号的来源，具体地：

1041、当电力变压器正常工作时，从套管末屏接地电流中，采集局部放电高频脉冲电流信号；

1042、计算局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；

1043、根据局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率；具体地：

10431、根据局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，绘制局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图；

10432、根据局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图的信号聚集团中心，得到局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率。

1044、若局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间小于等于标准时间，且局部放电高频脉冲电流信号的基础等效频率大于等于标准频率，则判定所述局部放电高频脉冲电流信号为非电力变压器本体内部缺陷信号；

根据局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图，结合传统PRRD谱图识别法，进一步判断非电力变压器本体内部缺陷信号的具体类型；

所述非电力变压器本体内部缺陷信号包括但不限于：套管内部缺陷信号、套管均压环外部电晕产生的信号，以及干扰信号。

否则，则判定所述局部放电高频脉冲电流信号为电力变压器本体内部缺陷信号。

在上述技术方案中，所述标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，由如下公式得到：

公式(1)中，t₀’为标准高频脉冲电流信号的时间重心，s₀(t)为标准高频脉冲电流信号，S₀(f)为s₀(t)经过傅里叶变换后的标准高频脉冲电流信号频域表达，T₀为标准高频脉冲电流信号的等效时间，F₀为标准高频脉冲电流信号的等效频率，L为脉冲信号单次采样时间；

在上述技术方案中，所述标准时间和标准频率，由如下公式得到：

公式(2)中，α和β为经验数值，且α≤100ns、β≤3MHz。

在上述技术方案中，所述局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，由如下公式得到：

公式(3)中，t₀为局部放电高频脉冲电流信号的时间重心，s(t)为局部放电高频脉冲电流信号，T为局部放电高频脉冲电流信号的等效时间，F为局部放电高频脉冲电流信号的等效频率，L为脉冲信号单次采样时间。

下面结合实例，对本发明实施例进行详细描述：

如图2所示，对某型72.5kV预置尖端放电缺陷的实验变压器注入若干个500pC校准脉冲信号，在套管末屏采集标准高频脉冲电流信号。图2中，横坐标为时间，单位s，纵坐标为振幅，单位V。

根据公式(1)，计算采集到的标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率。

如图3所示，根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，绘制标准高频脉冲电流信号的时频分析(T-F)图。

根据图3的信号聚集团中心，得到标准高频脉冲电流信号的基础等效时间T’₀和基础等效频率F’₀：T’₀＝210ns，F’₀＝12.46MHz。

根据公式(2)和基础等效时间和基础等效频率，计算标准时间和标准频率。设置α＝5，β＝3MHz，得到x＝310ns，y＝9.46MHz。

将该套管安装在预置沿面放电缺陷的实验变压器上，施加电压38.5kV/√3的电压，变压器内部沿面放电缺陷被激发，采集局部放电高频脉冲电流信号，如图4所示。图4中，横坐标为时间，单位s，纵坐标为振幅，单位V。

根据公式(3)，计算局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；

如图5所示，根据局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，绘制局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图。

根据图5的信号聚集团中心，得到局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间T’和基础等效频率F’：T’约为3000ns＞x，F’约为9MHz＜y。

由此证明，当T’＞x，F’＜y时，采集到的局部放电高频脉冲电流信号为变压器本体内部缺陷信号。

将该套管安装在正常实验变压器上，施加电压53.5kV/√3的电压，套管内部尖端放电缺陷被激发，采集局部放电高频脉冲电流信号，，如图6所示。图6中，横坐标为时间，单位s，纵坐标为振幅，单位V。

根据公式(3)，计算局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；

如图7所示，根据局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，绘制局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图。

根据图7的信号聚集团中心，得到局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间T’和基础等效频率F’：T’约为650ns≤x，F’约为11.6MHz≥y。

由此证明，当T’≤x，F’≥y时，采集到的局部放电高频脉冲电流信号为非变压器本体内部缺陷信号。

将图7结合传统PRRD谱图识别法，进一步判断此非电力变压器本体内部缺陷信号的具体类型为套管内部缺陷信号。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据校准脉冲信号，获取标准高频脉冲电流信号；

计算标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；

根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定标准时间和标准频率；

根据标准时间和标准频率，确定电力变压器正常工作时，套管末屏局部放电高频脉冲电流信号的来源；

所述标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，由如下公式得到：

公式(1)中，t₀’为标准高频脉冲电流信号的时间重心，s₀(t)为标准高频脉冲电流信号时域表达，S₀(f)为s₀(t)经过傅里叶变换后的标准高频脉冲电流信号频域表达，T₀为标准高频脉冲电流信号的等效时间，F₀为标准高频脉冲电流信号的等效频率，L为脉冲信号单次采样时间；

所述标准时间和标准频率，由如下公式得到：

公式(2)中，α和β为经验数值，且α≤100ns、β≤3MHz。

2.根据权利要求1所述的电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，其特征在于，所述根据标准时间和标准频率，确定电力变压器正常工作时，套管末屏局部放电高频脉冲电流信号的来源，具体包括：

当电力变压器正常工作时，从套管末屏接地电流中，采集局部放电高频脉冲电流信号；

计算局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率；

根据局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率；

若局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间小于等于标准时间，且局部放电高频脉冲电流信号的基础等效频率大于等于标准频率，则判定所述局部放电高频脉冲电流信号为非电力变压器本体内部缺陷信号；否则，则判定所述局部放电高频脉冲电流信号为电力变压器本体内部缺陷信号。

3.根据权利要求1所述的电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，其特征在于，所述根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定标准时间和标准频率，具体包括：

根据标准高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，绘制标准高频脉冲电流信号的时频分析图；

根据标准高频脉冲电流信号的时频分析图的信号聚集团中心，得到标准高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率；

根据标准高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率，计算标准时间和标准频率。

4.根据权利要求1所述的电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，其特征在于，所述根据校准脉冲信号，获取标准高频脉冲电流信号，具体包括：

在电力变压器停电状态下，向电力变压器套管高压端与套管末屏接地之间注入校准脉冲信号；

从电力变压器套管末屏接地电流中，采集标准高频脉冲电流信号。

5.根据权利要求2所述的电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，其特征在于，所述根据局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，确定局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率，具体包括：

根据局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，绘制局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图；

根据局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图的信号聚集团中心，得到局部放电高频脉冲电流信号的基础等效时间和基础等效频率。

6.根据权利要求5所述的电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，其特征在于，所述判定所述局部放电高频脉冲电流信号为非电力变压器本体内部缺陷信号，之后还包括：

根据局部放电高频脉冲电流信号的时频分析图，结合传统PRRD谱图识别法，进一步判断非电力变压器本体内部缺陷信号的具体类型；

所述非电力变压器本体内部缺陷信号包括：套管内部缺陷信号、套管均压环外部电晕产生的信号，以及干扰信号。

7.根据权利要求2所述的电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法，其特征在于，所述局部放电高频脉冲电流信号的等效时间和等效频率，由如下公式得到：

公式(3)中，t₀为局部放电高频脉冲电流信号的时间重心，s(t)为局部放电高频脉冲电流信号，T为局部放电高频脉冲电流信号的等效时间，F为局部放电高频脉冲电流信号的等效频率，L为脉冲信号单次采样时间。

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