CN112912741A - 电气的运行器件的状态分析 - Google Patents
电气的运行器件的状态分析 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112912741A CN112912741A CN201980068768.3A CN201980068768A CN112912741A CN 112912741 A CN112912741 A CN 112912741A CN 201980068768 A CN201980068768 A CN 201980068768A CN 112912741 A CN112912741 A CN 112912741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- partial discharge
- signal
- transmission
- fault
- transmission parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 19
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 63
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 44
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 34
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 27
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 22
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 22
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 31
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 2
- 238000012897 Levenberg–Marquardt algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
- G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
- G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Locating Faults (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
根据一种用于电气的运行器件的状态分析的方法，将检测电压施加到该运行器件上。接着，在运行器件的连接部位(AS)上采集测量信号。根据测量信号求取传输参数，所述传输参数表征从运行器件中的局部放电的地点至连接部位(AS)的信号传输。根据传输参数，确定局部放电的至少一个特征参量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电气的运行器件的状态分析的方法以及一种用于电气的运行器件的状态分析的检测装置。
背景技术
局部受限的放电称为局部放电TE，该局部放电仅部分地跨接导体之间的绝缘部并且该局部放电可以但不必邻近于导体出现。局部放电可能归因于故障源，例如电绝缘部中的缺陷或不均匀性。局部放电导致电绝缘部的老化并且因此不利地影响其介电质量、尤其是击穿强度。为了确保电气运行器件的介电质量，执行局部放电测量，以便检查局部放电的存在并且必要时确定其特定特性。
自然地，由TE响应于检测电压而产生的信号必须经过TE的地点与测量地点之间的一定的传输路径。根据运行器件(电缆、变压器等)的电感元件、电容元件和电阻元件的分布，原始TE脉冲衰减和变形。在测量点上通常可以仅测量在缺陷处释放的放电能量的一小部分。因此，这被称为所谓的视在电荷(Scheinbare Ladung)。因此，利用已知的测量方法仅实现小的灵敏度。TE的地点与测量地点之间的距离越大，在确定视在电荷时的误差越大。在运行器件的质量保证和监控中，通常定义不允许被超过的TE值。该定义在此涉及在测量点上可测量的视在电荷，该视在电荷又仅是实际放电能量的一小部分。运行器件的质量保证由此仅能受限地实现。
为了定位运行器件中的可能的故障，能够使用时域反射计方法。在此，在所输入的检测脉冲和所测量的反射之间的时间偏移相当于到故障地点的路程的两倍。在测量技术上，这由于信号衰减和信号分散而变得明显困难，因为根据该方法的定位仅在足够的信号幅度的情况下才是可能的。此外，该方法以在故障地点处的反射为前提，由于在故障地点处的波阻抗，这种情况并非总是如此。在特定的运行器件、例如气体绝缘的开关设备、GIS或气体绝缘的线路、GIL的电网运行中，以上述方式常常不可能进行故障定位，因为大量放电覆盖可能存在的反射或待定位的放电的幅度太小而不能够在反射之后还被测量。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种用于电气运行器件的TE测量的改进的方案，该电气运行器件使得能够实现TE分析的更高精度。
所述任务通过独立权利要求的相应技术方案来解决。其它实施方式是从属权利要求的技术方案。
改进的方案基于这样的构思，即，从尤其是响应于所施加的检测电压而被采集的测量信号中识别传输路径对信号的影响。这种影响通过传输参数来描述，所述传输参数表征局部放电或者说一个故障源或多个故障源。因此，传输参数可以推断出局部放电的特征参量。
根据改进的方案，提出一种用于电气运行器件的状态分析的方法。根据该方法，检测电压被施加到运行器件上，例如注入到运行器件中，尤其是施加到运行器件的注入位置上。接着，在运行器件的连接部位上采集测量信号。根据测量信号求取传输参数，所述传输参数表征从运行器件中的局部放电的地点至连接部位的信号传输。根据传输参数，确定局部放电的至少一个特征参量。
测量信号可以被理解为由局部放电引起的对检测电压的响应。作为对检测电压的响应，例如在运行器件的不同地点上的多个局部放电也可以共同地导致测量信号。这一点被表述“局部放电的地点”所包括并且必要时被理解为“局部放电的地点”或者相应地被理解。
根据方法的至少一个实施方式，对传输参数的求取包括对测量信号的离散化和/或数字化，由此产生离散的测量信号。
根据方法的至少一个实施方式，传输参数是传递函数或传输函数的参数，所述参数表征从局部放电的地点至连接部位的信号传输。测量信号或离散的测量信号在此可以理解为输入信号在局部放电的地点上的映射，或者理解为在多个局部放电的情况下输入信号在视在的局部放电地点上的映射，其中，传递函数用作映射运算符。传递函数在此并且在以下总是也可以表示精确的传递函数的近似。
检测电压尤其是交变电压，例如具有在0至500Hz范围内的频率。然而，在各种实施方式中，可以备选地使用直流电压作为检测电压。检测电压尤其是通过高压源来提供，该高压源直接或间接地、尤其是通过至少一个阻塞阻抗和/或通过输入滤波器与注入位置连接。阻塞阻抗和/或输入滤波器可以用于将高压源从测试设备其余部分中去耦。
根据至少一个实施方式，传输参数借助用于线性预测编码(英语“linearpredicated coding”)LPC的方法或者用于LPC的方法的一部分来求取。LPC方法当前用于音频信号和语音处理。在此，在确定的时间点的信号值由在先前的离散时间点的信号值的线性组合来确定并且因此在一定程度上被预测。
根据至少一个实施方式，对传输参数的求取、尤其是用于LPC的方法包括确定虚拟滤波器的滤波器系数，其中，滤波器近似地模拟信号传输。
这里将滤波器称为虚拟的，因为该滤波器在专用滤波器构件的意义上不具有物理的对应关系，而是有效地通过运行器件、测量回路和必要时一个故障源或多个故障源构成。
例如，根据LPC的滤波器将通过递归公式来描述，例如如下
在此，k是离散的时间变量，也就是大于零的自然数，y(k)是在离散的时间点k的离散的测量信号的值，并且N是近似的阶数。在此，如果(k-i)小于或等于零，则定义y(k-i)＝0。在此，ak是N阶的所谓的线性预测因子，并且e(k)是预测误差。
根据至少一个实施方式，预测因子ak代表传输参数。
由于离散的测量信号的值是已知的，所以可以通过最小化总平方误差来确定传输参数。根据以下方程通过qE给出总平方误差
为此，可以对ai的总平方误差求微分，将相应的结果设置为等于零，并且求解从N个线性方程所得到的方程组。
根据至少一个实施方式，运行器件均匀地构造，尤其是运行器件的电阻元件、电感元件和/或电容元件均匀地分布。均匀构造的运行器件例如可以是电缆，尤其是屏蔽电缆，例如屏蔽高压电缆、GIS或GIL。
根据至少一个实施方式，运行器件不均匀地构造，尤其是运行器件的电阻元件、电感元件和/或电容元件不均匀地分布。“不均匀构造的运行器件”例如可以是功率变压器、功率变压器的分级开关或其它部件。“不均匀构造的运行器件”也可以是功率开关、断路器、用于在GIS或空气绝缘的开关设备中使用的断路开关、测量转换器、过压放电器。
根据至少一个实施方式，所述至少一个特征参量包括导致局部放电的一个或多个故障源。这不仅对于均匀构造的运行器件而且对于不均匀构造的运行器件可以是有利的。
尤其，这种实施方式在DC应用或用于连续地监控或监测运行器件的应用中可以是有利的。
根据至少一个实施方式，所述一个或多个故障源的所述至少一个特征参量包括故障源的数量或者故障源中的一个故障源对局部放电的相对贡献，尤其是对局部放电(Teilungsladung)的总电荷值的相对贡献。
根据至少一个实施方式，故障源的至少一个特征参量用于识别故障图像。
利用用于TE测量的已知方法，这种识别是不可能的，因此改进的概念允许评估局部放电。取决于该评估，例如可以决定是否需要诸如维护、修理、停机或更换运行器件或运行器件的一部分之类的操作。尤其可以避免不必要的操作。
尤其是可以通过传输参数的分布来进行识别。该故障图像在一定程度上可以被视为故障源的“指纹”。
根据至少一个实施方式，将故障图像与已知的特征性的故障图像相关联。
例如，可以从故障目录中提取或者通过机器学习来生成已知的特征性的故障图像。
根据至少一个实施方式，该方法还包括根据理论输入信号和传输参数产生响应信号，该理论输入信号尤其是时间离散的。
当在局部放电的地点上存在理论输入信号，则响应信号在此对应于理论测量信号。
根据至少一个实施方式，理论输入信号是近似局部放电脉冲的脉冲信号。例如，理论输入信号可以仅在离散时间点处不等于零。这相应于局部放电脉冲的通常非常短的上升时间。
根据至少一个实施方式，响应信号的产生包括根据传输参数确定传递函数并且将传递函数应用于理论输入信号。
在此，在应用数学运算符的意义中理解“应用”。例如，可以在z空间中将传递函数应用于理论输入信号。也就是说，可以产生理论输入信号的z变换并且在相应的z空间表示中与传递函数相乘。可选地，结果可以通过逆z变换被变换回到离散时间段，以在离散时间段中获得响应信号。备选地，可以在离散的时间段中或在频率空间中进行计算。
根据至少一个实施方式，局部放电的至少一个特征参量包括局部放电的视在电荷的值。尤其是，视在电荷是在局部放电的地点处的视在电荷。
根据至少一个实施方式，根据响应信号确定局部放电的视在电荷的值。
根据至少一个实施方式，对视在电荷的值的确定包括尤其是在离散时间段中的响应信号或与所述响应信号有关的信号的积分。所述与响应信号有关的信号例如可以通过对响应信号进行滤波来产生。在此，滤波可以对应于带通滤波器，尤其是具有根据国际标准IEC 60270：2000的频带，该国际标准的内容通过引用并入本文。频带例如可以在100-900kHz的范围内或者例如相应于100-400kHz。
由于响应信号不经受明显的噪声或其它干扰影响，因此，尽管存在信号衰减，但是可以确定TE的地点处的视在电荷的可靠值。根据改进的方案，视在电荷因此可以以提高的精度并且与连接部位到局部放电的地点的距离无关地来求取。
这样确定的电荷值可以关于理论输入信号来设定。由此可以求取输入信号的哪个分量也可以作为输出信号被测量。这使得能够与测量点到故障地点的距离无关地确定在放电地点上释放的能量。对于电气运行器件的状态判断而言，这具有显著的优点，因为由此可以判断由缺陷引起的危险。
根据改进的方案，在TE地点处的视在电荷的值可以针对均匀构造和不均匀构造的运行器件来确定。
根据至少一个实施方式，局部放电的至少一个特征参量包括局部放电的故障地点。局部放电的故障地点在此根据响应信号来求取。
根据至少一个实施方式，对局部放电的故障地点的求取包括将参考函数拟合到响应信号，其中，所述拟合通过适配所述参考函数的至少一个参数来进行。
根据至少一个实施方式，使用数值优化算法(例如，Levenberg-Marquardt算法)来进行拟合。
根据至少一个实施方式，参考函数是用于描述电振荡回路的微分方程的解。这是因为局部放电激励了在局部放电的故障地点与连接部位之间的电振荡回路。
根据至少一个实施方式，对故障地点的确定根据运行器件的电容和/或电感来进行，其中，电容和/或电感尤其是相应的近似值。
根据至少一个实施方式，电容和/或电感通过参考函数对响应信号的拟合来求取。尤其是，电容和/或电感是被拟合的参考函数的参数。
根据至少一个实施方式，由参考函数的至少一个适配的参数和运行器件的几何形状确定局部放电的地点。
局部放电的地点根据改进的方案尤其是可以针对均匀构造的运行器件来确定。由于响应信号不经受明显的噪声或其它干扰影响，尽管有信号衰减，也可以实现对故障源的非常精确的定位，而与连接部位到故障地点的距离无关。测试使得能够预期关于运行器件的长度的至少5％的精度。
对于不均匀构造的运行器件，至少可以求取参考函数的参数、尤其是电容和/或电感，由此即使在没有详细地包括运行器件的几何形状的情况下也能够进行定性评估，例如能够求取不同的故障源彼此间的和关于连接部位的相对位置。
根据该改进的方案，还提供了一种用于电气的运行器件的状态分析的检测装置。该检测装置具有评估设备，该评估设备被设置用于，在运行器件的连接部位上采集测量信号。评估单元此外设置用于，根据测量信号求取传输参数，所述传输参数表征从运行器件中的局部放电的地点至连接部位的信号传输。此外，评估单元被设置用于，根据所述传输参数确定局部放电的至少一个特征参量。
根据检测装置的至少一个实施方式，所述检测装置也包括用于向运行器件施加检测电压的高压源。
根据至少一个实施方式，该检测装置包含耦合单元，该耦合单元能够与连接部位和与评估单元耦合，尤其是能够直接或间接地电连接，并且被设置用于为评估单元提供测量信号。
根据至少一个实施方式，耦合单元包含测量阻抗，尤其是具有可设定的电感的感应元件。
根据至少一个实施方式，耦合单元包含连接在感应元件下游的滤波元件或滤波网络。在此，滤波元件例如具有高通特性或带通特性。
高通滤波的可能的极限频率例如可以是30kHz或100kHz。对于带通而言，例如100kHz作为下极限频率和/或400kHz或500kHz作为上极限频率也是可能的。根据具体的要求，其它极限频率是可能的或需要的。对于监视应用，例如可能需要要求从几MHz到几10MHz的上极限频率的带通特性。
根据至少一个实施方式，耦合单元设置用于将在其输入端处的信号、尤其电流信号转换成在其信号输出端处的测量信号、尤其电压信号。
根据至少一个实施方式，检测装置包含耦合电容器，该耦合电容器可连接在耦合单元与连接部位之间，尤其可以与连接部位直接或间接电连接，并且可以与耦合单元直接或间接电连接。耦合电容器例如是高压电容器。耦合电容器例如可以负责故障源的再充电或在缺陷处电场的维持。
检测装置的其它设计方式和实现方式直接由根据改进的方案的方法的不同设计方式得出，并且反之亦然。尤其可以相应地实现单个或多个关于检测装置所描述的部件和/或用于执行该方法的装置。
附图说明
下面将参照附图通过示例性实施方式来详细描述本发明。相同的或功能相同的或具有相同效果的部件可以设有相同的附图标记。相同的部件或具有相同功能的部件可以仅参照首先出现它们的附图来解释。所述解释不一定在后续附图中重复。
在此，示出
图1示出根据改进的方案的检测装置和示例的运行器件的示例实施方式的示意图；
图2a、2b示出根据改进的方案的方法的示例实施方式的示例传递函数的图示；
图3a、图3b、图3c示出根据改进的方案的方法的另一个示例实施方式的测量信号、理论输入信号和响应信号的图示；和
图4示出根据改进的方案的方法的另一个示例实施方式的参考函数和响应信号的图示。
具体实施方式
图1示出根据改进的方案的检测装置和示例运行器件的示例实施方式的示意图。所述运行器件示例性地作为屏蔽电缆示出，所述电缆具有屏蔽SC和芯线SE。然而，运行器件可以是任意的、均匀地或不均匀地构造的、具有彼此电绝缘的部件的电气运行器件。
芯线SE和屏蔽SC相应地通过运行器件的彼此电绝缘的部件来代替。在GIS或GIL中，运行器件例如是绝缘的导体中的一个导体和GIS/GIL的压力容器。对于变压器，运行器件例如是变压器的变压器绕组和箱体(Kessel)。原则上，只要存在对应电容以便能够对TE的至少一部分再充电并且因此采集TE的所述至少一部分，则耦合输出总是可能的。
所述检测装置可以具有高压源HV，例如高压发生器，该高压源可以连接在运行器件的连接部位AS上，例如芯线SE上。此外，检测装置可以具有彼此串联连接的耦合电容器KK和耦合单元KE。耦合电容器KK例如可以被连接到连接部位AS上。备选地，高压源HV和耦合电容器KK能被连接到运行器件的不同位置上，尤其是高压源HV能被连接到运行器件的注入位置上，尤其是能被连接到芯线SE上，并且耦合电容器KK能被连接到连接部位AS上。
备选地，高压源也可以是对于能量产生或分配总归所需要的部件，例如发电机或电网变压器。
根据该改进的方案，检测装置具有评估单元AE，该评估单元AE例如与耦合单元KE电连接。
在检测时，可以将通过高压源HV所提供的检测电压在连接部位AS上注入到运行器件中。接着，例如通过在运行器件的绝缘部中局部放电所产生的信号能够经由耦合电容器KK和耦合单元KE被采集并且作为测量信号被输出到评估单元AE上。
评估单元AE例如可以数字化该测量信号并且由此产生离散的测量信号。在图3a中示出示例性的离散的测量信号。
评估单元AE于是能够根据测量信号、尤其是离散的测量信号求取传输参数，所述传输参数表征从运行器件中的局部放电的地点至连接部位AS的信号传输，并且根据传输参数确定局部放电的一个或多个特征参量。
传输参数在此可以是通过递归公式(1)定义的虚拟滤波器的预测因子ai。因此，评估单元AE可以通过根据方程(2)使总平方误差qE最小化来确定传输参数。
传输参数可以被理解为传递函数的参数，该传递函数将通过局部放电的理论输入信号与离散的测量信号相关联。尤其是，传输参数可以对应于复数z空间中的传递函数的极点。
图2a示出传输参数的示例性确定的结果。在此，每个叉表示所属的传递函数的极点。
图2b示出图2a中的传递函数在频率空间中的幅度(实线)和相位角(虚线)。为此，可以通过逆z变换和傅立叶变换将传递函数从z空间变换到频率空间。
根据传输参数及其分布，尤其是根据传递函数的极点的布置，已经可以直接对导致一个局部放电或多个局部放电的一个故障源或多个故障源进行表征。例如可以根据传输参数在一定程度上产生故障源的指纹，并且例如将该指纹与已知的特征性的故障图像进行比较。尤其是，可以以这种方式确定故障源的数量及其对总共的局部放电的相对贡献。
图3b示出理论上的、尤其数字地产生的输入信号(实线)。例如，由于局部放电脉冲具有非常快的上升时间，例如在几个纳秒或一个纳秒的范围内，所以理论输入信号可以对应于最小宽度的数字脉冲。理论输入信号的面积例如等于1。
图3b还示出响应信号(虚线)，其对应于理论输入信号的借助于传递函数进行的映射。图3c示出图3b的缩小的局部。
响应信号类似于图3a中的离散测量信号，但是几乎没有噪声。评估单元AE可以例如在确定的、例如在IEC 60270：2000中给出的范围内、例如在100-400kHz的范围内对响应信号进行滤波和积分。积分的结果是在TE的地点上的局部放电的视在电荷的度量。在图3b和图3c的示例中，数字输入信号具有面积1，并且经滤波的响应信号的积分得到例如0.55。如果将该值与参考值进行比较，则能够确定视在电荷的值，所述参考值例如能够通过用TE校准器馈送定义的电荷来确定。
通过局部放电可以激励从故障地点至连接部位AS的振荡回路。所述振荡一般可以例如通过微分方程
来描述。在此，U是在振荡回路中的电压，R是电阻，L是电感并且C是电容。用于相应电流的微分方程具有相同的形式并且可以类似地被使用。
方程(3)的解于是可以用作参考函数并且在振荡情况下具有已知的形式
U(t)＝U0exp(-tR/2L)·sin(t/LC+φ)如果(R/2L)2＜1/LC (4)
在此，U0和φ是取决于振荡的初始条件的参数。对于蠕变情况和非周期性的极限情况，已知方程(3)的相应的解。从参考函数对响应信号的适配或拟合中尤其可以确定电容C或电感L。
图4示例性地示出响应信号(虚线)和参考函数(实线)。为了更清楚地示出，两个曲线在时间上彼此偏移地示出。
在均匀构造的运行器件、例如电缆、GIS或GIL的情况下，可以借助运行器件的几何形状、例如电缆的长度、横截面、芯线的横截面和必要时借助所使用的绝缘材料来求取故障地点与连接部位AS的距离。由此可以确定故障地点。
在不均匀构造的运行器件中，可以基于电感L和/或电容C来实现一个故障源或多个故障源的定性表征。例如，可以确定或限制不同故障源的故障地点与连接部位AS之间的相对距离。
利用根据改进的方案的方法或检测装置，能够实现电气运行器件的更准确的TE分析。在故障地点上所释放的电荷可以在所有类型的电气运行器件、尤其是在电缆中被求取，这允许状态判断的显著改进。在根据改进的方案的方法中，仅需要单个激励，例如在故障地点上的TE脉冲。由此，由运行器件和测量电路的电感性的、电容性的和电阻性的元件构建振荡回路。该回路中的电流或电压被完整地描述。因此，也可以尤其是在电缆的情况下确定故障地点，而不在故障地点处发生信号反射。因此，在小的局部放电水平、即小的释放的电荷的情况下并且由此特别提早地识别出故障。此外，改进的方案允许根据所求取的传输参数(“指纹”)分离不同的局部放电源。
所述改进的方案利用的认识是，运行器件可以被视为滤波器、例如被视为低通滤波器。因此，可以使用用于LPC的方法来求取传输参数。在此，传输参数的精度尤其取决于所涉及的近似的阶数，以及取决于可供使用的数据，例如取决于离散的测量信号的采样率或信噪比。
根据改进的方案的方法也可以用于对电能传输部件的状态判断，例如在部件正常运行期间的持续的或连续的监控(Monitoring)的意义上。
附图标记列表
HV 高压源
AE 评估单元
KK 耦合电容器
KE 耦合单元
AS 连接部位
SC 屏蔽
SE 芯线
Claims (15)
1.一种用于电气的运行器件的状态分析的方法，其中，所述方法包括：
-向所述运行器件施加检测电压；
-在所述运行器件的连接部位(AS)上采集测量信号；
-根据所述测量信号来求取传输参数，所述传输参数表征从所述运行器件中的局部放电的地点至所述连接部位(AS)的信号传输；
-根据所述传输参数来确定所述局部放电的至少一个特征参量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述传输参数的求取包括根据用于线性预测编码的方法来处理所述测量信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述传输参数的求取包括求取虚拟滤波器的滤波器系数，其中，所述滤波器近似地模拟所述信号传输。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对所述传输参数的求取包括对所述测量信号的离散化和/或数字化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述局部放电的所述至少一个特征参量包括导致所述局部放电的一个或多个故障源的至少一个特征参量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述一个或多个故障源的所述至少一个特征参量包括：所述故障源的数量；或所述故障源中的一个故障源对所述局部放电的相对贡献。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括根据理论输入信号和所述传输参数来产生响应信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述局部放电的所述至少一个特征参量包括所述局部放电的视在电荷的值。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述局部放电的所述至少一个特征参量包括所述局部放电的故障地点。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，根据所述运行器件的电容和/或电感来确定所述故障地点。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述电气运行器件包括：
-电缆、尤其是屏蔽电缆，例如高压电缆；
-气体绝缘的开关设备，GIS；
-气体绝缘的线路，GIL；
-功率变压器；或者
-功率变压器的分级开关或其它部件。
12.一种用于电气的运行器件的状态分析的检测装置，所述检测装置包括评估设备(AE)，所述评估设备被设置用于：
-在所述运行器件的连接部位(AS)上采集测量信号；
-根据所述测量信号来求取传输参数，所述传输参数表征从所述运行器件中的局部放电的地点至所述连接部位(AS)的信号传输；并且
-根据所述传输参数来确定所述局部放电的至少一个特征参量。
13.根据权利要求12所述的检测装置，其中，所述检测装置还包括高压源(HV)，以用于向所述运行器件施加检测电压。
14.根据权利要求12或13所述的检测装置，其中，所述检测装置还包括耦合单元(KE)，所述耦合单元能够与所述连接部位(AS)和所述评估单元(AE)耦合，并且所述耦合单元被设置用于向所述评估单元(AE)提供所述测量信号。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的检测装置，其中，所述检测装置还包括耦合电容器(KK)，所述耦合电容器能够被连接到所述耦合单元(KE)与所述连接部位(AS)之间。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018126743.6A DE102018126743B3 (de) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Zustandsanalyse eines elektrischen Betriebsmittels |
| DE102018126743.6 | 2018-10-26 | ||
| PCT/EP2019/079037 WO2020084058A1 (de) | 2018-10-26 | 2019-10-24 | Zustandsanalyse eines elektrischen betriebsmittels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112912741A true CN112912741A (zh) | 2021-06-04 |
Family
ID=68424855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980068768.3A Pending CN112912741A (zh) | 2018-10-26 | 2019-10-24 | 电气的运行器件的状态分析 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210356507A1 (zh) |
| EP (1) | EP3870983B1 (zh) |
| JP (1) | JP7544693B2 (zh) |
| KR (1) | KR20210081414A (zh) |
| CN (1) | CN112912741A (zh) |
| BR (1) | BR112021006275A2 (zh) |
| CA (1) | CA3112370A1 (zh) |
| DE (1) | DE102018126743B3 (zh) |
| WO (1) | WO2020084058A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA202101650B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020108382B4 (de) * | 2020-03-26 | 2021-12-09 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | System für eine Kabelstrecke, Übertragungssystem zum Übertragen von elektrischer Energie und Verfahren zum Betrieb des Systems |
| CN112098781A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-12-18 | 国网天津市电力公司 | 基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法 |
| DE102020122792B4 (de) | 2020-09-01 | 2022-11-03 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Vorrichtung, System und Verfahren zur Bestimmung von Fehlersignalfenstern in einem Messsignal |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4887041A (en) * | 1988-02-17 | 1989-12-12 | University Of Connecticut | Method and instrumentation for the detection, location and characterization of partial discharges and faults in electric power cables |
| US5272439A (en) * | 1992-02-21 | 1993-12-21 | University Of Connecticut | Method and apparatus for the detection and location of faults and partial discharges in shielded cables |
| DE10005540A1 (de) * | 2000-02-08 | 2001-08-09 | Hossein Borsi | Verfahren zur Ortung von Teilentladungen an Transformatoren und ähnlichen Hochspannungsgeräten |
| US6420879B2 (en) * | 1998-02-02 | 2002-07-16 | Massachusetts Institute Of Technology | System and method for measurement of partial discharge signals in high voltage apparatus |
| US20110012586A1 (en) * | 2007-07-26 | 2011-01-20 | Techimp Technologies S.A. | Method for detecting, identifying and locating partial discharges occurring in a discharge site along an electric apparatus |
| US20110125701A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Indian Institute Of Science | System and Method of Using Multi Pattern Viterbi Algorithm for Joint Decoding of Multiple Patterns |
| CN102565634A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-07-11 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种基于传递函数法的电力电缆故障定位方法 |
| CN102749558A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-24 | 西安博源电气有限公司 | 电缆振荡波局部放电及故障定位的检测装置及方法 |
| CN104635124A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-05-20 | 深圳供电局有限公司 | 一种局部放电模式的模拟装置 |
| CN104849685A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-08-19 | 上海交通大学 | 局部放电检测仪性能评估方法 |
| CN106160944A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-11-23 | 广州市恒力安全检测技术有限公司 | 一种超声波局部放电信号的变速率编码压缩方法 |
| DE102017116613B3 (de) * | 2017-07-24 | 2018-08-09 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Verfahren und Prüfvorrichtung zur Messung von Teilentladungsimpulsen eines geschirmten Kabels |
| CN108562834A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-09-21 | 武汉康电电气有限公司 | 一种高压电缆局部放电在线监测系统及修正幅值的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI107082B (fi) | 1999-10-19 | 2001-05-31 | Abb Substation Automation Oy | Menetelmä ja järjestely osittaispurkauslähteiden sijainnin määrittämiseksi |
| EP2360486B1 (de) * | 2010-02-24 | 2018-09-05 | Omicron electronics GmbH | Verfahren zur Kalibrierung einer Teilentladungsmesseinrichtung |
| CA2791622C (en) * | 2010-03-05 | 2018-04-03 | Ambient Corporation | Evaluating noise and excess current on a power line |
| DE102013224573B3 (de) * | 2013-11-29 | 2014-10-02 | Hagenuk KMT Kabelmeßtechnik GmbH | Verfahren und Einrichtung zur Ortung von Teilentladungen in elektrischen Kabeln |
| DE102014005698A1 (de) * | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg | Verfahren sowie Vorrichtung zur ortsaufgelösten Diagnose |
| CN107656226B (zh) * | 2017-09-05 | 2019-09-24 | 四川大学 | 基于传输系数的hfct电气参数测试装置及测试方法 |
-
2018
- 2018-10-26 DE DE102018126743.6A patent/DE102018126743B3/de active Active
-
2019
- 2019-10-24 CN CN201980068768.3A patent/CN112912741A/zh active Pending
- 2019-10-24 BR BR112021006275A patent/BR112021006275A2/pt unknown
- 2019-10-24 US US17/287,118 patent/US20210356507A1/en active Pending
- 2019-10-24 WO PCT/EP2019/079037 patent/WO2020084058A1/de unknown
- 2019-10-24 JP JP2021522393A patent/JP7544693B2/ja active Active
- 2019-10-24 KR KR1020217016062A patent/KR20210081414A/ko unknown
- 2019-10-24 CA CA3112370A patent/CA3112370A1/en active Pending
- 2019-10-24 EP EP19797202.9A patent/EP3870983B1/de active Active
-
2021
- 2021-03-11 ZA ZA2021/01650A patent/ZA202101650B/en unknown
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4887041A (en) * | 1988-02-17 | 1989-12-12 | University Of Connecticut | Method and instrumentation for the detection, location and characterization of partial discharges and faults in electric power cables |
| US5272439A (en) * | 1992-02-21 | 1993-12-21 | University Of Connecticut | Method and apparatus for the detection and location of faults and partial discharges in shielded cables |
| US6420879B2 (en) * | 1998-02-02 | 2002-07-16 | Massachusetts Institute Of Technology | System and method for measurement of partial discharge signals in high voltage apparatus |
| DE10005540A1 (de) * | 2000-02-08 | 2001-08-09 | Hossein Borsi | Verfahren zur Ortung von Teilentladungen an Transformatoren und ähnlichen Hochspannungsgeräten |
| US20110012586A1 (en) * | 2007-07-26 | 2011-01-20 | Techimp Technologies S.A. | Method for detecting, identifying and locating partial discharges occurring in a discharge site along an electric apparatus |
| US20110125701A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Indian Institute Of Science | System and Method of Using Multi Pattern Viterbi Algorithm for Joint Decoding of Multiple Patterns |
| CN102565634A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-07-11 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种基于传递函数法的电力电缆故障定位方法 |
| CN102749558A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-24 | 西安博源电气有限公司 | 电缆振荡波局部放电及故障定位的检测装置及方法 |
| CN104635124A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-05-20 | 深圳供电局有限公司 | 一种局部放电模式的模拟装置 |
| CN104849685A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-08-19 | 上海交通大学 | 局部放电检测仪性能评估方法 |
| CN106160944A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-11-23 | 广州市恒力安全检测技术有限公司 | 一种超声波局部放电信号的变速率编码压缩方法 |
| DE102017116613B3 (de) * | 2017-07-24 | 2018-08-09 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Verfahren und Prüfvorrichtung zur Messung von Teilentladungsimpulsen eines geschirmten Kabels |
| CN108562834A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-09-21 | 武汉康电电气有限公司 | 一种高压电缆局部放电在线监测系统及修正幅值的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李小平等: "多媒体通信技术", 29 February 2004, 北京航空航天大学出版社, pages: 31 - 32 * |
| 赵力: "语音信号处理", 31 May 2009, 机械工业出版社, pages: 53 - 56 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3870983C0 (de) | 2023-12-20 |
| JP2022505739A (ja) | 2022-01-14 |
| DE102018126743B3 (de) | 2020-01-09 |
| EP3870983B1 (de) | 2023-12-20 |
| KR20210081414A (ko) | 2021-07-01 |
| EP3870983A1 (de) | 2021-09-01 |
| BR112021006275A2 (pt) | 2021-07-06 |
| US20210356507A1 (en) | 2021-11-18 |
| WO2020084058A1 (de) | 2020-04-30 |
| CA3112370A1 (en) | 2020-04-30 |
| JP7544693B2 (ja) | 2024-09-03 |
| ZA202101650B (en) | 2022-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bartnikas | Partial discharges. Their mechanism, detection and measurement | |
| CN112912741A (zh) | 电气的运行器件的状态分析 | |
| CA2561000C (en) | Electric winding displacement detection method and apparatus | |
| JP2006170815A (ja) | ガス絶縁機器の部分放電診断方法およびシステム | |
| Zhao et al. | Performance evaluation of online transformer internal fault detection based on transient overvoltage signals | |
| Abadie et al. | Influence of pressure on partial discharge spectra | |
| KR101641515B1 (ko) | Hfct가 내장된 진단 장치를 적용한 배전반 | |
| JPH10104304A (ja) | 送電又は配電ネットワークに接続されたデバイスの絶縁不良の検出装置及び方法 | |
| JP2011242206A (ja) | 電力ケーブルの絶縁劣化診断方法及び絶縁劣化診断装置 | |
| KR101843792B1 (ko) | 전력설비의 부분방전 판정방법 | |
| RU2724991C1 (ru) | Способ определения технического состояния изоляции цифрового трансформатора по параметрам частичных разрядов | |
| KR20140038261A (ko) | 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법 | |
| CN102288881B (zh) | 变压器油纸绝缘尖刺放电缺陷严重程度诊断方法 | |
| Arumugam et al. | Understanding partial discharges in low‐power relay and silicone cable modified to suit high‐voltage requirement of deep sea electrical system | |
| Badicu et al. | Detection of bushing insulation defects by diagnostic monitoring | |
| Lee et al. | A comprehensive review of partial discharge modeling and measurement in WBG-based AC machine drives | |
| RU2791982C2 (ru) | Анализ состояния электрического рабочего средства | |
| Ju et al. | An analysis of partial discharge characteristics due to transformer bushing failure | |
| Stone et al. | Comparison of low and high frequency partial discharge measurements on stator windings | |
| Bezprozvannych et al. | Identification of technological defects in high-voltage solid insulation of electrical insulation structures on the characteristics of partial discharges | |
| KR20160093452A (ko) | 몰드변압기의 절연결함 판단 장치 및 방법 | |
| Hammarstroem | Evaluation of different approaches to measure partial discharge characteristics within electric motor insulation | |
| Ferraz et al. | Assessment of the insulation conditions of power transformers through online monitoring of partial discharges | |
| Fuhr | PD-source localization in the insulating system of large power transformers | |
| Kim et al. | Partial Discharge Analysis on-site in Various High Voltage Apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |