基于特高壓主變壓器在線監測技術的探討

阿滿姑麗·庫熱西+古力米吉日·阿布力米提

摘 要：該文基于對特高壓主變壓器在線監測技術的探討和研究，分析了特高壓主變壓器的在線監測系統原理及系統結構，并對特高壓主變壓器局部放電在線監測的關鍵技術做了詳細的分析和闡述。

關鍵詞：特高壓 主變壓器 在線監測技術 探討

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0020-02

1 在線監測系統原理及結構

1.1 系統原理

針對特高壓主變壓器而言，當出現局部放電現象時，其外殼接地電纜處或者變壓器的中性點等，通過將羅柯科夫斯基線圈加裝起來，就能對電流脈沖進行檢測，當干擾被抑制之后就可識別模式，且DSP就能實時的對變壓器一段時間內的局部放電信號以高采樣率的方式進行采集，然后就能獲得一定時間內三維放電指紋特征數據譜圖，即放電相位-放電電荷量-放電次數。同時DSP還能按照標準的通訊協議，將放電數據傳輸到局放工作站，以便實施下一步的診斷。另外該系統還能對工作站的遠程指令進行接收，并完成相應的操作。

1.2 系統結構

在主變壓器在線監測的整個系統中，其主要包括兩個子系統，即前臺信號采集與后臺監控。其中前臺信號采集系統一般包括兩部分，即計算機測試和現象信號采集等，通過雙屏蔽帶鎧電纜，可將這兩個部分連接起來。而采集到的現場信號可利用網絡向后臺監控進行傳輸，然后由后者對信號進行分析。通常是由設備管理人員或者技術人員對瀏覽和分析在線監測到的各種數據。

2 在線監測關鍵技術

對于特高壓主變壓器而言，其局部放電信號通常會受到各種現場因素的影響和干擾，因此獲得的結果一般不夠確切。因此必須對電流傳感器進行合理的選擇，以便能夠對干擾因素進行有效的抑制，從而獲得可靠的局部放電信號。

2.1 傳感器設置

（1）電流傳感器。一般在線監測系統中，設置傳感器的目的主要是為了從試驗品中提取出局部放電的脈沖信號，且傳感器的性能對在線監測整個系統的性能具有決定性作用，因此，是組成在線監測系統的關鍵部分。在線監測系統中，所采用的電流傳感器必須考慮到干擾信號的頻率范圍，因此其特點應當為具有自積分式有源寬帶、開口結構、環形、超高頻等，這種傳感器的測量頻率為10～250 kHz，靈敏度為8～10 uV/uA，且帶寬為300 Hz。通常可利用羅柯夫斯基線圈制作傳感器，其沒有電氣連接，且與被測量的主變壓器之間只存在磁耦合，因此滿足在線監測的要求，可在主變壓器的各個部位進行安裝。

（2）安裝技術。在安裝傳感器的過程中，需結合現場情況，在高壓套管及其鐵芯接地線、繞組中性點接地線以及末屏接地線上進行套裝。針對在線監測系統，在對特高壓主變壓器進行監測時，可在高壓套管底座法蘭處，選擇安裝尺寸較大的電流傳感器，由諧振式空心羅氏線圈所制。也可在其末屏接地線上選擇一個小磁芯式的進行安裝。

2.2 定位局部放電

在對主變壓器局放進行在線監測的過程中，其局放定位的方法主要有3種：（1）電器定位法。即借助特定頻率范圍內，主變壓器等值電路的特點、產生局部放電時、放電點位置、以及繞組內部手膜端電流比值或者電流比值的關系，對局部放電的部位進行確定。（2）超聲定位法。即將聲波傳感器放置在電氣設備外壁，通過對輻射出的聲能進行探測，并判斷絕緣的狀態，然后對局部放電的位置進行確定。使用這種方法進行定位時，不需要其他電源進行供電，且不需要高壓電容器，因此具有非常靈敏的定位效果。（3）聲-電聯合定位法。即觸發基準信號以局部放電脈沖為準，將多路超聲信號以及電脈沖信號進行同時記錄，通過兩種信號之間的時差，計算出局部放電的位置。

2.3 抗干擾技術

（1）干擾分析。在測量特高壓主變壓器的局放時，其現場環境中存在各種干擾信號，且這些信號可能會將局部放電的脈沖信號完全覆蓋。而一般在在線監測局部放電時，其干擾源主要為兩類：一是變電站種的干擾源，如通信設備以及整流設備等；二是監測系統存在的干擾源，如設計系統不合理而產生了噪聲干擾等，因此，需要對系統結構加以改進，增強屏蔽以及對電路進行合理設計。在變電站中，在線監測系統的各種干擾進入途徑可分為4種，即測量點、電源、地線以及空間藕合等。其中后3種途徑可利用單獨接地、電源濾波以及增強屏蔽的方式進行抑制，從而使得干擾能夠降低到最低水平。而通過主變壓器的各個測量點，與局部放電信號儀器進入監測系統的干擾信號，則可在其進入電流傳感器之前就將其徹底消除，例如確保外殼單點接地等。在線監測系統中，通過傳感器測量點與局放信號一同進入其中的干擾信號，根據信號的時域特征，可將其分為三類，即白噪聲、周期脈沖干擾以及周期性窄帶干擾等。其中周期性窄帶干擾信號主要包括無線電通信、載波通信、高頻保護、高次諧波等。而脈沖干擾信號主要包括周期脈沖干擾信號以及隨機脈沖干擾信號等。其中周期脈沖干擾信號一般由地網中的脈沖干擾以及可控硅動作等產生，而隨機脈沖干擾信號則由分接開關動作、局部放電、高壓線路上電暈等產生。白噪聲則指的是各種隨機產生的噪聲，例如地網噪聲以及繞組熱噪聲等。

（2）干擾抑制。在抑制干擾信號時，一般采用的是脈沖電流法，該種方法主要是從特高壓變壓器的套管側根部，以及藕合的末屏接地線信號，對各種類型不同的干擾信號采用各種手段進行濾除，而具體措施為：窄帶周期波干擾信號采用小波包自適應濾除；周期性脈沖干擾信號采用相位開窗濾除；隨機性脈沖干擾采用極性鑒別技術進行濾除；白噪聲干擾信號則采用小波變換模極大值原理進行去除。

3 結語

綜上所述，該文通過對特高壓主變壓器在線監測技術的研究和分析，對主變壓器局部放電的定位，在線監測系統的原理以及結構等做了詳細的分析，同時對干擾信號的抑制方法以及具體措施做了介紹，可以看出脈沖電流法對于特高壓主變壓器的局放監測的干擾信號具有良好的抑制作用。

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