[00701946]输变电设备绝缘故障诊断技术的研究

中国的电力工业已进入超高压、大电网、大机组的发展阶段。保证电气设备的安全可靠是实现整个电力系统安全运行的第一道防线，而输变电设备(尤其是高压设备)的损坏事故中很大一部分是由绝缘故障所致，所以及时、有效地发现绝缘存在缺陷对于保障电网安全具有重要意义。具体内容包括：1.研究电力变压器局部放电超声信号传播规律。2.研究局部放电超声定位算法。3.局部放电超声信号智能处理电路原理分析及实现。4.研制一种变压器局部放电在放电量和定位的超声检测系统。5.研究谐波、湿度、温度等外界因素对介损在线测量影响，寻找抗干扰性能好、计算量小、运算速度快的计算方法。6.提出信号稳定、准确的测量方案，并开发容性设备介损在线监测系统。变压器局部放电的研究和高压容性设备介损的检测技术是输变电设备故障诊断技术研究的核心内容。中国对这方面的研究起步较晚，但已做了大量的工作，研制出的电气设备故障诊断装置在系统安全运行中发挥了一定的作用。可是与经济发达国家相比，该项目研制的监测装置精度不高，现场应用效果不理想。其主要原因是有关基础理论研究不够深入，因此该项目着重进行理论方面的研究。由于该项目属于实验科学，为此建立先进的实验系统，其中仅局部放电仪就价值人民币40多万元，从德国进口，国内只有两台。在实验的基础上，采用小波分析、神经网络等先进的数学工具，克服现有检测方法中存在的问题，同时提出新的检测方法。该项目的关键技术及创新点：1.局部放电和局部过热产生的机械波传播的物理过程。由于电信号比声信号易受干扰，所以采用声信号来对局部放电定位具有较高的准确性。由于变压器内存在不同介质，使得信号的传播规律会发生改变，所以研究机械波在不同介质中的传播速度和传播途径是非常重要的，能有效的提高定位的精度。2.根据局部放电所产生的电、声脉冲信号预估放电位置的研究。3.变压器局部放电超声法检测的一个关键问题就是确定超声信号到达不同接收单元的时延差(或声程差)。但是由于噪声的影响和声信号本身的不稳定性。造成利用可变阈值电平法确定时延差非常困难。为提高时延差精度，就需要将局部放电声信号进行数字转换，利用数字信号处理的方法来判断。首先对声信号进行FIR滤波及插值，然后分别利用了互相关运算、广义相关法和最小均方自适应法等方法对声信号进行时延差估计。4.提出了声一声定位线性算法，该算法是将原非线性方程组进行变换，使其成为线性方程组。解线性方程组可求出放电点坐标。该种算法不用选初值进行迭代，计算时间短，不会出现不收敛现象。5.利用声信号确定视在放电量的研究。实验研究过程中发现：在放电量较大时，不但能够收到超声信号，而且还能反映出电声信号的相关关系。在纯油介质中，在一定的放电强度范围内，超声波幅值与局部视在放电量成线性关系。6.在国内外绝缘诊断领域首次提出基于电容分压原理的介损绝对测量与相对测量相结合的测量理论，利用绝对结果可以得出一定量的绝缘指标，使得运行人员能够方便、准确的判断绝缘状况，利用相对结果去定性分析绝缘状况的变化趋势，辅助运行人员全面了解与判断绝缘状况。7.改进现有介损检测方法中存在的问题，采用先进的数学分析手段，提出了高精度的介损数字测量方法，适于在线应用。项目的主要经济效益和社会效益：该项目的研究为实现运行设备的实时在线检测打下了基础，并为电气设备定期预防性维修向预知(状态)维修过渡创造了条件。不仅大大减轻了定期预防性维修所需要的人力和物力，同时也提高了电力系统运行的可靠性，保障了安全生产，减少了事故次数。通过该项目与中国电力科学院高压所、保定天威集团等单位建立了良好的合作关系，并正在向河北省电力公司申请进一步推广实施。总之，关于变压器局部放电检测和介损在线检测在电气设备状态监测和故障诊断并在该基础上实现状态(预知性)检修方面具有重要理论意义，其理论成果转化为生产力必将产生巨大的实用价值。