【摘要】：開關(guān)柜作為配電網(wǎng)中重要的電力設(shè)備,其在生產(chǎn)或運行過程中的一些絕緣缺陷很容易引起局部放電的發(fā)生,經(jīng)一定階段短間隙局部放電發(fā)展到長間隙擊穿,將影響到開關(guān)柜的正常運行,帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此,若能對正常運行的開關(guān)柜進行局部放電在線檢測,及時發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜中的絕緣隱患,并對其做到準(zhǔn)確定位,將有效提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。本文基于各種檢測方法的優(yōu)缺點,提出了采用TEV(暫態(tài)地電壓)法對開關(guān)柜局部放電進行檢測,并利用HFCT(高頻電流傳感器)與超聲波傳感器聲電聯(lián)合法對檢測到的局部放電源進行準(zhǔn)確定位。鑒于現(xiàn)階段的一些局部放電檢測裝置對采集傳感器單一性的約束,而示波器對傳感器兼容效果良好的特點,本文提出了基于示波器與LabVIEW串口通信的方式采集局部放電信號,并設(shè)計出局部放電檢測與定位裝置。首先,本文從局部放電理論出發(fā),闡述了開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生典型局部放電的原因及特征。針對局部放電產(chǎn)生機理與局部放電檢測理論,研制出一種電場耦合式TEV傳感器,并在實驗室條件下對研制的TEV傳感器進行幅頻特性驗證,得出該試制的傳感器具有寬頻帶、高靈敏度的特點。采用相似的驗證方法,對HFCT傳感器的特性進行分析,得出HFCT傳感器的有效檢測頻段遠(yuǎn)大于超聲波的中心頻率,HFCT能靈敏地檢測到快速傳播的高頻電流信號,即驗證了聲電聯(lián)合定位方法的有效性。利用有限元差分法(FDTD),在三維電磁仿真軟件XFDTD7.0中對開關(guān)柜內(nèi)部局部放電引起的電磁波分布規(guī)律和感應(yīng)電壓大小進行了仿真分析,該仿真從理論上對局部放電的檢測實驗有很重要的指導(dǎo)意義。其次,基于本文所研究的內(nèi)容,在上位機LabVIEW中完成了局部放電檢測與定位裝置的軟件設(shè)計。該軟件的核心程序為:LabVIEW通過VISA連接方式實現(xiàn)示波器與上位機的USB串口通信,并實時采集兩路信號;對采集的TEV局部放電信號進行數(shù)字濾波與小波降噪,分析局部放電的單次脈沖波形、單次脈沖頻譜與PRPD譜圖;編寫聲電聯(lián)合定位程序,提取超聲波相對HFCT的延遲時間,嵌入改進 Levenberg-Marquardt(LM)算法實現(xiàn)定位。最后,在實驗室的條件下,設(shè)計開關(guān)柜典型局部放電模型并搭建試驗平臺,利用檢測裝置對三種局部放電進行檢測分析,并針對電暈放電精確定位。結(jié)果表明開關(guān)柜局部放電檢測裝置在實驗環(huán)境下能有效識別出不同放電類型,并能實現(xiàn)準(zhǔn)確地定位,因此該檢測裝置基本滿足設(shè)計要求與檢測需要。
【圖文】：

司［２０１０］１１號文件印發(fā)了《電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)檢測工作正式列入設(shè)備運維工作中，２０１３年國家０１３《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》，對帶電檢測步做出規(guī)定［２］。而１０ｋＶ、３５ｋＶ高壓開關(guān)柜成套設(shè)備，對高壓開關(guān)柜的狀態(tài)監(jiān)測也就顯得尤為重要。統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換過程中進行開合、元件主要由一次設(shè)備和二次元件組成，一次設(shè)備主支母線、高壓接觸器等，二次元件主要有繼電器、內(nèi)部設(shè)備的特點，開關(guān)柜的故障類型可分為拒動／誤故障、載流故障、外力及其他故障［４］。為了能夠了中國電力科學(xué)研究院對２００４年４０．５ｋＶ以下的開析，如圖Ｍ所示，其中，，因內(nèi)部絕緣缺陷引起的故障的３５％左右。而廣東電網(wǎng)公司對１９９２－２００２年示，絕緣故障的比例甚至高達６６％［５】。逡逑

開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生局部放電時，放電產(chǎn)生的脈沖電流在開關(guān)柜表面感應(yīng)產(chǎn)生一逡逑個脈沖電壓信號，可通過在開關(guān)柜外殼設(shè)置暫態(tài)地電波傳感器（ＴＥＶ）檢測感應(yīng)電逡逑壓信號［２Ｑ］。檢測原理見圖２－１：逡逑Ｃ１邋￣￣逡逑ｃ、中逡逑圖２－１邋ＴＥＶ采集信號原理圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅｏｒｙ邋ｏｆ邋ＴＥＶ逡逑暫態(tài)地電壓ｗ信號在開關(guān)柜外殼進行傳播，開關(guān)柜外殼相當(dāng)于電容ｑ的上極逡逑板，這樣開關(guān)柜外殼與傳感器內(nèi)部的上極板形成電容Ｃ１；同理ＴＥＶ內(nèi)部的下極板逡逑與上極板形成檢波電容Ｃ２。通過測試Ｃ２兩端的電壓信號即可檢測出開關(guān)柜外殼上逡逑感應(yīng)生成的地電波信號［２１］。圖２－１中f為傳輸線纜的阻抗，昊為示波器的輸入阻逡逑抗，根據(jù)文獻［２２］可知矣所以示波器檢測到的電壓信號為＜：２兩端信號。兩逡逑個等效電容進行串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電容分壓可得到檢測到的暫態(tài)地電壓為：逡逑Ｕ２邋＝邋－邋－Ｃ］邋■邋ｕ邐（２－１）逡逑ｃ，＋ｃ２逡逑其中，ＴＥＶ檢測到的電壓信號與Ｃ，、（：２取值有關(guān)。由理論計算公式可以看出，逡逑當(dāng)ｑ越大、Ｃ２越小時
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM591

【參考文獻】

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本文編號：2522407