开关柜局部放电检测技术研究现状
2024-6-25 16:51:14发布次查看发布人:
近年来,国内外很多研究学者都致力于开关柜局部放电的检测技术的研究与比较,相继提出了电脉冲检测、超高频检测、电磁波检测、光检测法及超声波检测法等。开关柜属于封闭式设备,为了实现在线检测且不影响开关柜的运行状态,国内外的电力运行单位都倾向于采用非侵入式检测。局部放电超声波信号本质上由局部放电产生时发射的机械信号衍变而来,其物理特性决定了其具备很好的抗电磁干扰能力,具备实现在线检测的条件,同时还可以实现局部源的定位。超声波检测方法也有分类识别局部放电的潜力,便于更进一步的实现绝缘状态的细致评估。因此,在电力系统中得到了广泛的认可和应用。
局部放电活动在整个声谱范围中都存在声波辐射,可以通过听声音来检测局部放电活动的异常,但检测结果的可靠性与检测人员的听觉能力有关,使用仪器来检测局部放电超声波信号,具有以下几点优势,①仪器的检测结果较为客观,与检测人员无关;②无需经验丰富的操作人员,降低了人力成本;③其频率特性决定了信号具有很强的方向性。目前,应用到超声波局部放电检测中的检测设备在灵敏度方面得到了认可,微弱的局部放电信号也可以被检测到;但当检测现场存在高频噪声的时候,检测会受到环境噪声的干扰,局部放电超声波信号具备较强的方向性,信号从开关柜的缝隙和开口中发射出来,检测设备的传感器需要对准局部放电源,并且还存在读数不易解读的缺陷。同时,在此类检测系统中,一些与局部放电检测相关的阈值都是通过手动设置,阈值设置准确与否与设置人员的经验丰富程度有很大关系,也就是说不同的检测单位或人员对同一被测设备有会有不同的检测方法和对检测结果的解释,很容易造成误判漏判的混乱局面。
很对专家学者致力于实现基于超声波的局部放电定量分析及智能识别。上世纪90年代,德国和日本的科学家曾在此方面进行过研究,但并未得到理想的结果。随着信号处理技术的发展,人们对利用频谱识别技术来诊断局部放电寄予厚望。非线性数学及人工智能的发展,为实现局部放电的模式识别奠定了坚实的基石,其尝试也取得了一些进展,特别是在成熟的数学分析体系及传感器的辅助下,基于超声波的局部放电模式识别不再仅仅是停留在论证阶段。
目前基于超声波检测法的局部放电检测技术在国内外己经有了一定的应用,且有基于超声波检测原理的局部放电检测设备投入市场使用,但用户反馈这些设备检测效率较低。目前的设备数据分析能力有限,对超声波信号的分析仅局限于超声波信号幅值的计算及超声波信号转换为语音信号的监听,对超声波信号包含的丰富绝缘xin息利用率较低,检测结果不可靠。同时,目前国内外尚无明确的测量规范标准面世。
90年代以来,模式识别方法才引进到局部放电缺陷类型识别领域,但研究多是对gis和大型变压器的局部放电信号进行,而且研究水平尚处于初级阶段。神经网络(nn)识别法目前得到了较为广泛的应用,它是遵循经验风险最小化原理的一种机器学习方法。基于vapnik&chervonenkis的统计学习理论,说明数据若服从某个(固定但未知的)分布,机器需要满足结构风险最小化的原理,才能保证机器的理想输出与实际输出之间的偏差尽量小,就是使错误概率的上界最小化,这就使得神经网络出现学习问题,训练误差很小并不意味着就会得到好的预测结果,有时候,会出现推广能力的下降的情况,究其原因就是训练误差过小造成的,从而增加了真实风险。支持向量机(svm)正是结构风险最小化理论的具体实现,与神经网络相比,支持向量机的结构较为简单,泛化能力等性能得到了显著的提高,这己被大量实验证实。目前国内对支持向量机的研究尚处于起步阶段。支持向量机,是基于统计学习理论的一种学习方法,支持向量机的优势在于可以在有限样本的情况下,寻找到zui优解。支持向量机在对小样本数据的分析方面具备不可比拟的天然优势,如较强的学习能力、泛化能力,广泛地应用在回归估计、系统辨识以及模式识别等方面,成为继神经网络的后起之秀。
基于超声波信号检测原理开发的局部放电检测系统如澳大利亚基于超声波原理研制的局部放电在线检测系统,将单独的在线检测装置安装在开关柜上,采用传感器测量各项功能参数;美国ue公司生产的ultraprobe系列局部放电检测产品,是一种超声波接收分析处理仪器,通过压电原理,将超声波信号转化为电流信号,内部处理器将其转化为音频信号,局部放电的有无可以通过高保真耳机来监听音频信号的异常来判断;英国ea technology公司研制的ultra tev plus便携式局部放电检测仪,具备超声波检测和地电波(tev)检测两种功能。通过人工设定阂值及红色、黄色报警功能来实现检测,通过db值显示局部放电超声波信号的大小。也可通过耳机对局部放电活动的异常进行监听和辅助定位。
这类检测系统在现场实际检测中都会遇到下面的一些问题:
(1)由于每个人的听觉生理特性的不同,检测人员对监听到的耳机中的音频信号会有不同的判断,检测结果与检测人员的主观能动息息相关,容易造成误判。
(2)故障判断依靠经验居多,系统检测可靠性不高。
国外这一系列产品的出现、发展,主要得益于相关理论和技术的成熟,例如超声波检测技术的发展,同时也得益于国外生活水平的提高,用户对用电可靠性和稳定性有了更高的需求,需求驱动相关技术的发展和相关产品的面世。
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