變壓器局放超聲信號特征參數(shù)提取與處理方法研究

齊鐸+柴志強+葉飛+周明振

【摘要】 超聲波（AE）檢測局部放電是電力變壓器絕緣狀態(tài)監(jiān)測的重要手段之一。本文在了解國內(nèi)外局部放電超聲波檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，闡述了超聲信號特征參數(shù)采集與處理分析研究現(xiàn)狀，簡述了聲發(fā)射信號參數(shù)分析方法以及聲發(fā)射信號的分析方法。最后對油中針.板放電、油中氣泡放電和油中油楔放電三種典型局部放電模型超聲波相位統(tǒng)計譜圖以及AE飛行時間譜圖進行了分析。

【關(guān)鍵詞】 超聲波 局部放電 特征參數(shù) 放電次數(shù)

一、緒論

1.1課題背景及研究的目的和意義

變壓器是電力系統(tǒng)輸變電的關(guān)鍵性設(shè)備，它的安全運行關(guān)系著電力系統(tǒng)的可靠性水平，如果發(fā)生故障，將會引起局部乃至大面積的停電。大量故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，電力變壓器所發(fā)生的事故大多是由于絕緣老化和損壞造成的。局部放電過程中會產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射、超聲波、光、氣體生成物等，并產(chǎn)生能量損耗引起局部過熱。因此，相應(yīng)地出現(xiàn)了脈沖電流法、射頻檢測法、超聲波法、光測法、氣相色譜法、特高頻檢測法等多種檢測方法。

超聲波檢測技術(shù)是近幾年逐漸興起的一種檢測方法。在電力變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時，會伴隨有聲波能量的放出，聲波在不同介質(zhì)（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聲發(fā)射傳感器。其優(yōu)點是不影響電氣主設(shè)備的安全運行，受電磁干擾小，靈敏度較高，可以對局放點定位。

二、超聲信號特征參數(shù)采集與處理分析研究現(xiàn)狀

根據(jù)聲發(fā)射信號的特點，可以將其分為突發(fā)型和連續(xù)型兩種。目前采集和處理聲發(fā)射信號的方法可分為兩大類。一種為以多個簡化的波形特征參數(shù)來表示聲發(fā)射信號的特征，然后對這些波形特征參數(shù)進行分析和處理；另一種為存貯和記錄聲發(fā)射信號的波形，對波形進行頻譜分析。幾乎所有聲發(fā)射檢測標準對聲發(fā)射源的判據(jù)均采用簡化波形特征參數(shù)。

三、聲發(fā)射信號的分析方法

3.1頻譜分析方法

頻譜分析方法可以獲得信號的譜特征。譜分析可分為兩大類，經(jīng)典譜和現(xiàn)代譜分析。經(jīng)典譜分析以傅里葉變換為基礎(chǔ)，又稱為線性譜分析方法。經(jīng)典譜分析主要包括相關(guān)圖法和周期圖法，以及在此基礎(chǔ)上的改進方法。其中最基本和最重要的方法就是快速傅里葉變換（FFT）。現(xiàn)代譜分析方法以非傅里葉分析為基礎(chǔ)，大致可分為參數(shù)模型法和非參數(shù)模型法兩大類。參數(shù)模型法包括有理參數(shù)模型和特殊參數(shù)模型，有理參數(shù)模型可用有理系統(tǒng)函數(shù)表示，它包括自回歸（AR）模型，滑動平均（MA）模型和自回歸滑動平均（ARMA）模型。特殊參數(shù)模型即指數(shù)模型，它把信號定義為一些指數(shù)信號的線性組合。非參數(shù)模型法包括不需建立參數(shù)模型的以基于自相關(guān)矩陣或數(shù)據(jù)矩陣進行特征分離為主的其它現(xiàn)代譜分析方法，主要有最小方差法、迭代濾波法、皮薩年科法等。

3.2小波分析

小波變換是近20年來發(fā)展起來的一種信號處理方法，與前面提及的時域分析和頻域分析不同的是，小波變換具有同時在時域和頻域表征信號局部特征的能力，既能夠刻劃某個局部時間段信號的頻譜信息，又可以描述某一頻譜信息對應(yīng)的時域信息。這對于分析含有瞬態(tài)現(xiàn)象的聲發(fā)射信號是最合適的。

四、總結(jié)

通過對這三種變壓器典型模型局部放電超聲波相位統(tǒng)計譜圖以及AE飛行時間譜圖分析：不同的放電類型有著不同的相位分布特征以及不同的飛行時間特征，這些特征可以作為放電類型的“指紋”，為研究局部放電的模式識別提供了依據(jù)，有利于局部放電的故障診斷的研究。超聲波局部放電檢測方法是目前針對變壓器設(shè)備的局部放電帶電檢測最主要的方法之一，建設(shè)和完善AE圖譜庫必須采取有效的信號處理方法，對基本特征參數(shù)進行統(tǒng)計處理。

參 考 文 獻

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