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　　電力變壓器局部放電檢測與診斷方法評述律方成，劉云鵬，李燕青華北電力大學電力工程系，河北保定071003局部放電定位和放電模式識別的研究現狀。對目前存在的上要問進行總結以及對未來的發展進行展望。

　　電力變壓器是電力系統的重要設備之，它的可靠運行對電力系統的安全經濟行有重大意義。電力變壓器運行的可靠性主要取決戶其絕緣狀況，而造成變壓器絕緣老化和破壞的主要原因之是局部放電，所以變壓器局部放電的檢測對電力系統的可靠性和經濟性具有很高的理論和實用價值。

　　現狀，并對未來發展進行展望。

　　1局部放電的檢測方法21變壓器局部放電時伴有電脈沖電磁輻射聲光局部發熱以及放電導致絕緣材料分解出氣體等現象，通過這些現象可以檢測局部放電。通常將檢測方法分為電測法和非電測法。

　　1.1局部放電的電測法變壓器局部放電定量檢測主要采用的是電信號檢測技術，包括脈沖電流法超高頻檢測法和超寬頻檢測法等。

　　目前應用廣泛的是脈沖電流法，主要在變壓器中性點外殼接地線或套管末屏接地線串入羅果夫斯基線圈3尺0界出，或用個與變壓器高壓套管抽頭連接的檢測阻抗來檢測。

　　隨著傳感器技術數據采集技術等的不斷發展，局部放電的檢測向超高頻和超寬頻方向發展。

　　超高頻局部放電檢測法是通過接收變壓器內部放電所產生的超高頻電信號，實現局部放電的檢測。研究明，變壓器局部放電的脈沖上升沿的時間基本為2耶，發射的電磁波中高頻分量十分豐富，通過接收該高頻分量是可以實現變壓器局部放電檢測信號主要有兩種方式天線法4和電容耦合法5采樣頻率可分別達到1.20和1.5，12.其優點是可以對現場局部放電檢測的干擾進行有效的抑制，但由于電力變壓器內部絕緣結構的復雜性，電磁波在傳播過程中會發生多次折反射和衰減，同時變壓器箱壁的屏蔽作用也給局部放電的傳播帶來不利的影響，這就大大地增加了變壓器局部放電超高頻檢測法的難度。

　　超寬頻帶6山1加評48，0界8局部放電檢測技術是在足夠寬的頻率范圍內對局部放電進行檢測，具有測量頻率高頻帶寬信息量大等優點，可以較全面地研究局部放電的本征特征，是基于超高頻基礎上的檢測頻帶的拓寬，檢測頻率可達數GHZ，實質是種超寬頻帶的UHF檢測法。近年來對于局部放電進行超寬頻帶研究處于探索階段，需要研究解決的技術關鍵包括局部放電UWB傳感器技術超寬頻局部放電信號的實時采集技術和噪聲干擾抑制技術等。

　　1.2局部放電的非電測法局部放電的非電測法中應用廣的是化學檢測法。局部放電化學檢測是通過檢測局部放電導致周圍絕緣材料分解氣體的接受不接受程度對變壓器電能量是緊密相關的17，放電產生的氣體主要包括孔，14，22，2等。離線化學檢測方法，即實驗室油色譜分析發展己經成熟，積累了較多的故障診斷經驗，但分析過程相對比較復雜，分析周期較長。化學方法的在線檢測正逐步應用推廣叭包括變壓器油色譜在線檢測變壓器油氫氣濃度在線檢測變壓器油中乙炔在線檢測等，它們可以反映不同氣體的動態特性，具有更好的展現變壓器內部變化的潛能，但是這個知識體系是隨現場經驗的增多而逐漸積累起來的，是需要時間精力資金和創造力的。化學檢測是種定性檢測法，不能檢測放電量，對發現緩慢性的早期潛伏性故障較靈敏，不能反映突發性的故障，如圍屏放電主絕緣放電這類對變壓器絕緣造成極大危害的流柱型放電。

　　電力變壓器局部放電超聲檢測也有很好的應用前景。在電力變壓器內部發生局部放電時，會伴隨有超聲波能量的放出，超聲波在不同介質油紙隔板繞組油等中向外傳播，到達固定在變壓器油箱壁上的超聲波傳感器。根據由超聲波傳感器探測到的超聲信號進行局部放電的判斷分析稱為超聲檢測法9.其優點是方面不影響電氣主設備的安全運行，另方面不會受電磁干擾。缺點是放電源和超聲探頭之間的超聲波阻抗是非常復雜的，超聲信號常常因為多種因素影響而失真，例如傳播途徑頻率速度相關特性以及不同介質中的傳播衰減等。典型的超聲波傳感器的頻帶大約為50讓2光纖技術已經應用在局部放電的超聲探測上1.其優點是僅接收由油中直接路徑傳播徑造成的影響。測量原理是當局部放電的超聲信號傳播到光纖上時會發生碰撞從而使光纖發生形變，緊接著導致光纖長度和折射系數發生變化。光波在光纖中傳播時受到超聲信號的相位調制，然后采用合適的調制解調器把局部放電的信號提取出來1盡管在實驗室里采用光學技術對電氣設備的局部放電和老化等做了許多有用的研究但該技術達到現場應用還有很大的距離。造成這種局限的主要原因有光學設備的造價高對電氣設備的入侵性以及被檢測的電氣設備自身的原因。

　　紅外檢測也被應用于電力變壓器局部放電的檢測131.紅外檢測是基于局部放電點的溫度升高，利用紅外探測儀的熱成像原理實現熱點測量。但由于變壓器結構和傳熱過程的復雜性，要利用紅外成像方法直接檢測位于變壓器本體內部的局部放電是十分困難的。目前變壓器紅外檢測針對變壓器外部故障包括導體連接不良漏磁引起的箱體渦流冷卻裝置故障和變壓器套管故障等是有效的。

　　2局部放電檢測的電磁干擾及抑制變壓器局部放電的電測法可以直接反映變壓器降低了檢測的靈敏度，有時甚至使得測量根本無法進行。有效地抑制電磁干擾是電力變壓器局部放電檢測技術中的關鍵之。

　　局部放電檢測干擾是多樣的，按時域波形可分為周期性干擾脈沖型干擾和白噪聲。周期性丁擾包括系統高次諧波載波通訊以及無線電通訊等；脈沖窀干擾分為周期脈沖型干擾和隨機脈沖型丁擾，周期脈沖型干擾士要由電力電子器件動作產生高頻涌流引起，隨機脈沖型干擾包括高壓輸電線。

　　動作產生放電以及接觸不良產生的懸浮電位放電等；白噪聲包括線圈的熱噪聲地網的噪聲配電線路和變壓器繼電保護信號線中費合進入的各種噪聲以及檢測線路中半導體器件的噪聲等。

　　目前針對不同類型的干擾采用相應的抑制方法。周期型干擾也稱為窄帶千擾，具有強度大，相位比較固定的特點。大多采用頻域方法處理，蘭要包括，丁閥值濾波器適應濾波器固定系數濾波器理想多通帶數字濾波器和陷波濾波器等。隨機型干擾難剔除，干擾和局部放電信號在頻域有相似性，因而多在時域考慮，包括硬件電路法軟件波形識別法和人工智能法。與局部放電信號混雜在起的白噪聲是均值為，的7穩隨機信號，屬寬帶千擾信號，目前應用較多的是基于小波的濾波方法研究小波消噪的方法有小波變換局部模極大值法小波包消噪處理小波強制消噪法小波閾值消噪法和小波相關函數法等。

　　總之對于電力變壓器局部放電檢測的電磁干擾現在還未找到普遍適應的抑制方法，每種措施僅對種或幾種下擾有效。許多方法的有效性是在實驗室或仿真情況下得到驗證的，對現場的實際下擾抑制效果不明顯。另外很多新方法是基于數字化處理的基礎提出的，從數字信號處理的角度出發，高分辨率大容量的高速數據采集系統還難以滿足現場實際的要求。

　　3變壓器局部放電的定位12對于變沃器制造廠家和現場監護人員來說，在確定變壓器內部存在局部放電后，快速準確地對局部放電進行定位，這對于迅速排除故障保障電力系統的正常運行具有重要意義。目前研究多的是超聲波定位和電氣定位法。

　　超盧波定位法原理是通過測量超聲波傳播的時延來確定局放源的位置，分為電聲定位和盧聲定位。電聲定位的關鍵參數是放電點至傳感器之間聲波的直接傳播時間7，近似為電聲信號的時間差，通常采用形曲線法和球面法進行定位；聲聲定位的關鍵參數是放電點至兩傳感器之間聲波傳播的時間差通常采用雙曲面法進行定位。的局部放電超聲波定位的誤差在50胃以內22.

　　另外可采用模式識別法進行油浸變壓器局部放電超聲定位，把變壓器分成若干個子模塊，逐個求解變壓器中每個子模塊所對應的標準模式矢量和待定模置就可能是放屯點1231.

　　當變壓器發生局部放電時，電脈沖信號沿變壓器繞組傳播到測量端，根據該信號中所包含的電氣傳播特性進行局部放電的定位。傳統的電氣方法有起始電壓法多端測量定位法極性法行波法電容分量法等。隨著對變壓器繞組傳輸特性的深入研究和數字化測量技術的發展，兩種新的定位方法，即改進電容分量法和端點電流脈沖頻譜分析法得到了研究和應用。對于改進電容分量法而言，某拽變壓器繞組如糾結式繞組在0.1范圍內，可近似的等效為個容性梯形網絡。當變壓器內部某點發生局部放電時，該點作為放電源產生個陡脈沖向兩端傳播，傳播規律滿足電和電容為放電點到中性點的繞組長度；為變扭器繞組的總長度；=76分別為繞組單位長度的并聯串聯電容。根據方程1找到兩個電容分量和繞組位置上的對應關系，就可以進行定位。該方法對66kV變壓器繞組進行了局部放電模擬測量，定位誤差在5之內241.

　　端點電流脈沖頻譜分析法是根據變壓器首末端測量的電流脈沖信號隨變玉器內部放電位置不同而在頻譜上有較大差異進行定位的。2對連續餅式繞組84餅進行了局部放電模擬，用繞組的簡化等效電路計算出放電注入點對應的傳遞函數，從而根據頻譜分析確定放電點的位置251.電氣定位法目前主要應用局部放電的不定位，現場實際的定位中還很少采用電氣定位的方法，需進步深入研究。

　　4局部放電的模式識別局部放電的模式識別從其特征提取上分為兩類統計分析法和時域分析法。統計分析法般基于傳統的低頻窄帶局部放電測量，是在相域空間上進行的，也是指針對局部放電的統計分布譜進行的。目前常的有基于維分布及2私少維分布的統計分析法頻域分析法隱式馬爾代夫模型法7，名，1分布法和處詘分布模型法等。近年來，分形理論在電樹和象處理中得到成功的應用，同時也被引入到局部放電的模式識別中，根據放電譜的分形維數，和空缺率構成特征向量實現局部放電的模式識別2627.分形方法的大個特點是可以實現局部放電的數據譜壓縮和特征參數提取在同步完成28.對于分形理論應用的關鍵的問在于如何證明局部放電明其具有自相似性或統計意義上的自相似性，需進步深入研究。另外小波分析也被應用到統計分析方法中，即應用小波方法基于維統計譜對多個放電進行分類，但僅對3種不同類型局部放電進行識別，正確率達883.

　　時域分析法是針對高速采集次放電產生的時域脈沖所得到的波形特征或相應的變換結果進行模展，超寬頻帶UWB測量成為可能，將帶動基于單次放電脈沖的模式識別的發展。文獻31采用小波變換提取油中單次放電脈沖的特征，進行了局部放電模式識別的嘗試。0前這方面的研究不多，而且提取的特征參數也比較簡單，如脈沖上升時間50持續時間視在放電量等。

　　到目前為止，局部放電的模式識別主要是針對電脈沖信號進行的，有少量的研究是關于超聲信號信號轉換到頻域，利用幅頻特性進行識別32.

　　局部放電的模式識別向兩方面發展方面是廣度，除典型的放電模型如電極模型外，已經開始針對高壓電氣設備模型上的各種放電類型進行識別，終目的實現實際運行設備中的局部放電識別；另方面是深度，對統計分析方法中，小波理論分形理論等現代新的數學工具得以應用，而且開始時域波形識別和考慮局部放電的隨機性對識別的影響等。

　　5存在的問和未來發展局部放電檢測研究的終目的是實現局部放電斷提高，局部放電電信號檢測將為電力變壓器局部放電的實質和放電程度等提供較滿意的分析判斷，在將來將得到更廣泛的應用。超聲診斷主要用于局部放電的定位方面，電聲結合診斷局部放電將有很廣泛的應用前景。如果對于某個給定的系統，預先知道其內部局部放電的形式程度與放電導致的化學產物之間的內在關系，局部放電的化學診斷方法將更多地被應用。另外對于直接不直接的光學診斷系統會有很大的發展，光纖技術將逐步在局部放電中應用。但仍然有許多問需要解決。下面對存在的主要問進行了總結首先需要解決的是所檢測的局部放電中各種信號參量與電氣設備本身絕緣特性降低老化程度的關系問，這是實現變壓器整體絕緣壽命評估和預測的大挑戰。沒有深入地了解絕緣老化機理以及老化在電聲化學以及光學參量上的作用，而去進行所謂的電聲和化學方面的局部放電診斷都是不可靠的。

　　外部噪聲和電磁干擾對現場測量的影響是直難以克服的問，盡管有些模擬的或數字化處理技術，但從干擾信號中提取出局部放電特征信號還是很難的。

　　個電氣設備中同時存在多點放電時是很難區分和診斷的，這個問困擾目前幾乎所有的診斷方法。當多點故障共存時，目前技術就很難把真正的放電從其他混疊的放電中提取出來，當所需要的信號被其他放電造成的干擾所淹沒的時想進行診斷是更加困難的，所以必須采用些新的模式識別的方法或其他技術去克服這個難。

　　局部放電信號從放電源到測量端子或傳感器的傳播過程中的信失真同樣是個大難。

　　旦解決這個問，可以說對局部放電的電和聲信號診斷有突破性的意義。信號的傳播路徑是十分復雜的，與現場的具體為素有關，這也將對局部放電信號的進步研究分析帶來極大的困難。閔為如果接收的是畸變的信號，所得到的數據也是畸變的。

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　　責任編輯李麗英