基于無(wú)線通信的電力變壓器局放帶電檢測(cè)方法

摘要：電力變壓器局放檢測(cè)方法較依賴于有線通信方式，在應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境時(shí)，往往表現(xiàn)出較大的局限性，因此，文章提出了基于無(wú)線通信的電力變壓器局放帶電檢測(cè)方法。基于無(wú)線通信采集電力變壓器數(shù)據(jù)，提取帶電檢測(cè)中的信號(hào)特征，分析高頻局放信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電力變壓器的局放帶電檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效識(shí)別出電力變壓器的局放幅值，并進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，檢測(cè)效果較好。

關(guān)鍵詞：局放帶電檢測(cè)；電力變壓器；無(wú)線通信技術(shù)；局放帶電檢測(cè)

中圖分類號(hào)：D26.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

局放作為電力變壓器絕緣劣化的重要征兆，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)的檢測(cè)，對(duì)于預(yù)防變壓器故障、保障電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義^［1］。隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，其在電力變壓器局放帶電檢測(cè)中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注^［2］。無(wú)線通信技術(shù)以其高靈活性、低成本和易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，在電力變壓器局放帶電檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，可以實(shí)時(shí)地將檢測(cè)到的局部放電信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理和分析。

周晨輝等^［3］提出了基于寬頻等值電路的變壓器局部放電電氣定位研究，建立了配電變壓器的寬頻等效電路模型，探討在不同位置、不同種類的局部放電脈沖電流信號(hào)在配電變壓器繞組中的傳播特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電變壓器局部放電的檢測(cè)。季宇豪等^［4］提出了基于分布油色譜和超聲技術(shù)的換流變壓器放電缺陷定位，采用分布式油中溶解氣體分析法來(lái)初步定位缺陷，規(guī)劃超聲波傳感器的布置策略。利用超聲波定位算法和經(jīng)過(guò)優(yōu)化的傳播路徑搜索算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)缺陷的精確定位。在上述研究基礎(chǔ)上，本文提出一種基于無(wú)線通信的電力變壓器局放帶電檢測(cè)方法。該方法不僅解決了傳統(tǒng)有線通信方式存在的問(wèn)題，還提高了局放檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，為電力變壓器的故障診斷與預(yù)防提供了有力支持。

1 電力變壓器局放帶電檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)

1.1 基于無(wú)線通信的電力變壓器數(shù)據(jù)采集

無(wú)線通信技術(shù)在電力變壓器局放帶電檢測(cè)中用于采集電力變壓器數(shù)據(jù)。如圖1所示為高頻電流傳感器進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)的等效電路。

在圖1中，I（t）表示被測(cè)導(dǎo)體中經(jīng)過(guò)的局部放電脈沖電流，L_s表示線圈自身的自感，M表示被測(cè)導(dǎo)體與高頻電流互感器線圈之間的互感效應(yīng)，u₀（t）表示高頻電流互感器的輸出電壓，C_s表示線圈的等效雜散電容，R表示負(fù)載積分電阻。

電力變壓器數(shù)據(jù)的采集結(jié)果，如下所示：

公式中，f_i表示區(qū)間中的第i個(gè)采樣點(diǎn)；f表示區(qū)間中采集大數(shù)據(jù)的均值；n表示采集次數(shù)。

1.2 無(wú)線通信下局部放電信號(hào)類型特征提取

無(wú)線通信允許遠(yuǎn)程監(jiān)控中心對(duì)電力變壓器局放信號(hào)類型特征進(jìn)行提取。通過(guò)無(wú)線信號(hào)，監(jiān)控中心可以發(fā)送指令給檢測(cè)設(shè)備，調(diào)整檢測(cè)參數(shù)、啟動(dòng)或停止檢測(cè)過(guò)程等，這種特征提取功能提高了檢測(cè)的靈活性和效率^［5］。

根據(jù)信號(hào)特征涉及的主要局放類型有懸浮、尖

端、電暈、沿面放電4種，根據(jù)以往電力變壓器數(shù)據(jù)樣本，可以得出4種局部放電的信號(hào)類型的特征數(shù)據(jù)，如表1所示。

1.3 電力變壓器的局放帶電檢測(cè)

根據(jù)上述識(shí)別出的信號(hào)特征，進(jìn)行電力變壓器的局放帶電檢測(cè)，具體步驟如下。

步驟一：利用傳感器檢測(cè)變壓器周圍是否存在明顯的局部放電信號(hào)，將2個(gè)參數(shù)相同的檢測(cè)傳感器、寬帶信號(hào)放大器以及射頻同軸電纜連接到高速示波器上。

步驟二：在三維空間中，調(diào)整2個(gè)傳感器的位置，直至2路局部放電信號(hào)的起始點(diǎn)完全重合。

步驟三：調(diào)整2個(gè)傳感器的位置，確保它們之間的連線與已有的連線保持垂直狀態(tài)。運(yùn)用與步驟二相似的手段，確定第二個(gè)中垂面的具體位置，2個(gè)中垂面會(huì)交會(huì)于一條直線上。

步驟四：假設(shè)放電源位于由2個(gè)中垂面確定的直線遠(yuǎn)端，將高頻傳感器1置于該直線與地面的交點(diǎn)處。為準(zhǔn)確讀取2路信號(hào)的時(shí)延，在一段距離外放置了高頻傳感器2。測(cè)量2傳感器之間的距離b，并記錄下2路特高頻信號(hào)的時(shí)差Δt。由于此時(shí)2個(gè)傳感器與信號(hào)源三者形成了一個(gè)直角三角形，利用下列公式來(lái)計(jì)算放電源與傳感器1之間的距離a。實(shí)現(xiàn)電力變壓器的局放帶電檢測(cè)，其表達(dá)公式如下：

Δt=Δf₀×a×b×c（2）

公式中，a、b、c表示距離。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為驗(yàn)證本文提出的基于無(wú)線通信的電力變壓器局放帶電檢測(cè)方法的有效性，以一個(gè)220 kV變電站為例進(jìn)行測(cè)試分析，選取該變電站中的一臺(tái)電力變壓器作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，該變壓器的基本參數(shù)如表2所示。

在上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，具體環(huán)境結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本次實(shí)驗(yàn)設(shè)定在測(cè)試至15 s時(shí)變壓器的套管處設(shè)置懸浮局部放電，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以周晨輝等^［3］方法、季宇豪等^［4］方法作為對(duì)照組，本文方法作為實(shí)驗(yàn)組，檢測(cè)3種方法的局部放電帶電檢測(cè)性能。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

將3種方法進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

根據(jù)圖3可知，本文方法能夠有效識(shí)別出電力變壓器的局放幅值并進(jìn)行準(zhǔn)確定位，相比周晨輝等^［3］方法、季宇豪等^［4］方法，本文方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠反映變壓器在帶電運(yùn)行狀態(tài)下的局部放電情況，為變壓器的運(yùn)行和維護(hù)提供重要的參考信息。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器局部放電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，從而有效避免了傳統(tǒng)有線檢測(cè)方式中存在的布線困難、維護(hù)成本高等問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法表現(xiàn)出了良好的檢測(cè)效果，能夠準(zhǔn)確捕捉變壓器局部放電的信號(hào)，為故障預(yù)警和診斷提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

在未來(lái)的研究和應(yīng)用中，須要進(jìn)一步探索和優(yōu)化該方法的性能，提高其抗干擾能力和檢測(cè)精度，以更好地滿足電力系統(tǒng)的實(shí)際需求。

參考文獻(xiàn)

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（編輯 沈 強(qiáng)）

Detection method of power transformer discharge based on wireless communication

HOU Chicheng， SHI Yanfei

（State Grid Shandong Electric Power Company Zaozhuang Power Supply Company， Zaozhuang 277000， China）

Abstract：The detection method of partial discharge in power transformer depends on wired communication， which often shows great limitations when dealing with complex and changeable field environment. Therefore， a method of live detection of partial discharge in power transformer based on wireless communication is proposed. Based on wireless communication， the data of power transformer is collected， the signal characteristics in live detection are extracted， and the high-frequency partial discharge signal is analyzed to realize the live detection of power transformer. The experimental results show that this method can effectively identify the partial discharge amplitude of power transformer and detect it accurately， and the detection effect is good.

Key words：local detection; power transformer; wireless communication technology; Partial discharge live detection