本文選題：局部放電　切入點：傳播特性　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear,GIS)是一種封閉的新型絕緣電氣裝置,由于擁有結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越且基本不受外界影響等優(yōu)點,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在國內(nèi)外電力系統(tǒng)當(dāng)中。但隨著GIS的應(yīng)用的快速增長以及運行時間的推移,GIS設(shè)備不同程度地出現(xiàn)了各種故障。當(dāng)GIS內(nèi)部存在絕緣缺陷時,可能會引起局部放電。而長期局部放電會使絕緣性能進(jìn)一步劣化,最終導(dǎo)致絕緣擊穿。同時,GIS的局部放電檢測存在手段繁多,精度不高等問題。本文以GIS內(nèi)部的典型絕緣缺陷為對象進(jìn)行了仿真研究,探究GIS內(nèi)部電磁波信號的傳播特性。針對雙端局部放電定位方法中的時間同步準(zhǔn)確度而引起的定位不準(zhǔn)確問題,根據(jù)GIS同軸波導(dǎo)的電磁波特點,以傳統(tǒng)特高頻檢測法為基礎(chǔ),研究采用多個檢測點同步進(jìn)行局部放電定位的檢測點布置方案,實現(xiàn)特高頻傳感器的合理布置。在此基礎(chǔ)上,研究基于多個測量點的局部放電精確定位方法,利用實驗證明了所提方法的正確性和可行性。本文對GIS局部放電的檢測機理進(jìn)行了研究。利用仿真軟件,首先仿真帶金屬法蘭和金屬屏蔽環(huán)的盆式絕緣子附近場強分布情況。重點研究導(dǎo)體和筒壁上金屬尖刺、自由金屬微粒、絕緣子表面污穢和盆式絕緣子內(nèi)部氣隙等不同缺陷情況下的GIS內(nèi)部電場強度分布特點,并對帶有絕緣缺陷的GIS內(nèi)部電場進(jìn)行數(shù)值仿真計算。研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)部氣隙對內(nèi)部場強的畸變更嚴(yán)重;金屬微粒靠近高壓導(dǎo)體時,金屬微粒表面的電場強度最大;絕緣子表面污穢僅僅對絕緣子表面的電場產(chǎn)生較大的畸變效應(yīng);針尖部位對電場的畸變最為嚴(yán)重。電磁波的傳播特性是GIS特高頻定位方法的核心。通過仿真分析局部放電產(chǎn)生的特高頻電磁波在GIS典型結(jié)構(gòu)中傳播特性,包括電磁波信號與局部放電源的關(guān)系特性、電磁波信號與檢測點角度之間的關(guān)系特性及電磁波信號經(jīng)過GIS的T型節(jié)點和L型節(jié)點后的衰減特性。研究發(fā)現(xiàn),最佳的檢測角度與放電位置呈0°或180°,在內(nèi)部空間位置上,檢測點在頂部或者底部效果最佳,電磁波信號經(jīng)過GIS各不連續(xù)部件,如絕緣子、L型轉(zhuǎn)角、T型轉(zhuǎn)角時均會產(chǎn)生明顯衰減。本文在局部放電定位的基本原理上,將GIS空間結(jié)構(gòu)抽象成無向圖,以電磁波一定以最短路徑到達(dá)測量點的特征為基礎(chǔ),提出了電磁波傳播臨界點的概念。并且,以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo),最大可觀性為約束條件,建立0-1規(guī)劃模型,求解得到采用多個檢測點同步進(jìn)行局部放電定位的測量點布置方案。以電磁波的衰減特性為依據(jù),進(jìn)一步提出高測量可靠性的測量點布置優(yōu)化模型,并得到布置方案。算例證明,所提方案能夠滿足最大可觀性,且具有更高的可靠性。在最優(yōu)配置下,同步獲取局部放電產(chǎn)生的電磁波初始波頭到達(dá)各傳感器的時間后,利用擴展時差定位法,融合各傳感器的波頭信息及GIS固有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),引用Euclidean距離得到初步測距結(jié)果,進(jìn)而求得對應(yīng)的局放發(fā)生時間,最后利用此局放時間進(jìn)一步提高了測距精度。經(jīng)仿真驗證,相比于普通雙端時差定位方法,該方法通過局放發(fā)生時間對測距結(jié)果的修正得到了較高的測距精度,證明了算法的有效性和準(zhǔn)確性。
[Abstract]:Gas insulated switchgear (Gas Insulated Switchgear, GIS) is a new type of electrical insulation device is closed, because of its compact structure, small volume, excellent index and basic technology is not influenced by the outside world and other advantages, has been widely used in power system at home and abroad. But with the rapid growth of GIS applications and the running time over time, GIS equipment, different degrees of the various fault. When GIS the internal insulation defects, may cause partial discharge. And the long-term partial discharge will make further deterioration of insulation, resulting in insulation breakdown. At the same time, partial discharge detection in the presence of GIS means many, accuracy is not high. The typical GIS the internal insulation defects are simulated as the object, the propagation characteristics of GIS on internal electromagnetic wave signals. Aiming at the double partial discharge location method of time synchronization accuracy and Due to the inaccurate positioning, according to the electromagnetic characteristics of GIS coaxial waveguide, the traditional UHF detection method based on the detection point layout scheme of synchronous multiple partial discharge location detection point, realize the reasonable arrangement of UHF sensor. On this basis, the method of partial discharge of accurate positioning of a plurality of measuring points based on the correctness and feasibility of the proposed method was verified by experiment. The detection mechanism of GIS partial discharge are studied. By using the simulation software of electric field distribution near the insulator metal flange and the metal shielding ring the first simulation. Focus on the conductor and the tube wall metal spikes, free metal particles. Insulators and insulator inside the gap of different defects in the case of GIS internal electric field intensity distribution characteristics, and with insulation defects inside GIS electric field The numerical simulation calculation. The study found that the internal gas of the internal field distortion is serious; the metal particles near the high voltage conductor, the surface of metal particles and the maximum electric field intensity; insulator surfaces only on insulator surface electric field distortion effect is bigger; the needle tip of the electric field distortion is the most serious. The propagation characteristic of electromagnetic wave is the core of GIS UHF localization method. Through the simulation analysis of the propagation characteristics of UHF electromagnetic wave generated by partial discharge in GIS typical structure, including the relationship between the characteristics of electromagnetic wave signal and the PD source, the relationship between characteristics and electromagnetic wave signals between electromagnetic wave signal and the detection point of view through the attenuation characteristics of T type and L type node node GIS. After the study found that the angle and the discharge position is 0 degrees or 180 degrees to detect the best position in space on the inside, the best point in the detection of the top or bottom of the electromagnetic effect The continuous wave signal after GIS components, such as insulators, L angle, T angle will produce obvious attenuation. In this paper, the basic principle of partial discharge location on the GIS space structure is abstracted into undirected graph, the electromagnetic wave in the shortest path to reach the characteristics of measuring points as the basis, put forward the concept of electromagnetic wave propagation. The critical point and the optimal economy as the optimization objectives, the maximum observable, the establishment of 0-1 programming model is obtained by measuring point arrangement scheme for partial discharge location multiple detection points. The attenuation characteristics of electromagnetic wave as the basis, further puts forward the optimization model of the measuring point the layout of the high measurement reliability, and layout scheme. Numerical examples show that the proposed scheme can meet the maximum observability, and has higher reliability. In the optimal configuration, synchronous access to local discharge of electric magnetic wave initial wave The first time to each sensor, using the extended TDOA location method, the fusion of sensor head wave information and inherent GIS topology, reference Euclidean distance of initial ranging results, and then obtain the corresponding partial discharge time, by this time PD further improve ranging accuracy. The simulation results show that compared to ordinary double end location method, the method of using PD occurring time correction of the ranging results are high accuracy, proved the validity and accuracy of the algorithm.

【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM595

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本文編號：1584810