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1、电力变压器局部放电在线监测中抗干扰技术应用第3O卷第4期2006年8月2O日水电自动化与大坝监测~IydropowerAutomationandDamMonitoringVoI_3ONo.4Aug.2O,200635电力变压器局部放电在线监测中抗干扰技术应用杨为城,焦永强.(1.华电福建发电有限公司,福建省福州市350003;2.西安交通大学科技园博源电气有限公司,陕西省西安市710045)摘要:局部放电测量是监测绝缘系统所存缺陷的一种较为常见的非破坏性试验方法.变压器局部放电在线监测的关键技术之一是抗干扰技术.文中主
2、要分析了现场干扰的特性,设计了相对应的数字滤波,极性鉴别,相位开窗的软件处理算法.实验室模拟试验和现场测试结果表明,该方法能够有效地抑制干扰和反映局部放电信号特征.关键词:电力变压器;局部放电;在线监测;抗干扰技术中图分类号:TM41;TM8550引言电力变压器是输变电系统中的主要电力设备,其可靠性对电力系统影响很大.局部放电是绝缘故障(绝缘击穿)最普遍,最灵敏的先兆信息,在线监测?电力变压器内部的局部放电,及时观察其发展情况,有助于对电力变压器的绝缘状况进行判断,有效地预报设备故障,提高变压器的运行可靠性.但是,由于
3、在线监测过程中大量干扰信号的存在,严重影响了在线监测的可靠性和灵敏度.因此,抗干扰方法及绝缘状态诊断技术成为近10年来国内外研究的热点.本文主要结合福建省安砂水力发电厂电力变压器绝缘在线监测系统的测量结果,研究变压器的局部放电在线监测及绝缘状态诊断技术.1现场信号分析在局部放电测试过程中,现场干扰信号按时域特征可大致分为4类n]:①背景噪声,其幅值较小,且在一定范围内变化,分布密集;②窄带干扰,如工频及其谐波,电力载波和高频振荡干扰等,频率约为30kHz～500kHz,是低频系统中的主要干扰;③周期性脉冲型干扰,它出现
4、在固定的相位区间,如可控硅,周期性火花放电干扰等;④随机性脉冲型干扰,它与局部放电信号很相似.2抗干扰方法常用的抗干扰方法主要包括滤波,动态阈值,开相位窗等.其中,滤波用来抑制窄带干扰,动态阈值用来排除背景噪声,开相位窗用来排除周期性脉冲收稿日期:2006—02—27;修回日期:2006—05-22.干扰,如可控硅.但这些方法对随机型脉冲干扰没有办法.随着计算机技术和数字信号处理技术的发展,采用双传感器定向耦合信号,并通过软件来识别和剔除这种干扰的方法取得了明显效果.极性鉴别的关键是能否正确区分信号波形的极性.本文采用
5、3种有效措施来改善信号波形,提高极性判别的准确率一引.1)为使2个传感器采到的波形尽量相似,选择在几何和电气上都尽量接近的位置安装传感器,不是在中心线而是在套管底部,如图1所示.图1传感器安装位置2)提高测量频带,频带由400kHz提高到3MHz.放电是上升沿很陡的脉冲波形,有很宽的频带,在现有技术允许的情况下采用宽频带可获得更为真实的波形.3)采用软件鉴别,判断脉冲极性,剔除同极性脉冲,保留异极性脉冲.经过上述改进之后的极性鉴别的等效电路如图2所示.对来自电网耦合电容器Ck的干扰L,在T1,T2上产生同极性感应电势;
6、而来自变压器等效入口电容器Cx局部放电产生的脉冲电流f,在T1,T2上产生异极性感应电势.通过极性鉴别后,只保留异极性的信号.同时,应用虚拟仪器技术通36拉电自劫让与太坝监测过软件编程加以实现,程序流程如图3所示.Ck(a)外部干扰(b)内部放电Cb,电容式套管电容器;T1:装在套管底部的大传感器;T2:装在末屏接地线上的小传感器图2极性鉴别原理豳...........l一计算动态阈l堡丝:兰J—I堕呈2Ii户l3试验测试/图3抗干扰程序流程为了初步检验该程序的测试效果,将其应用于福建省安砂水力发电厂电力变压器绝缘在
7、线监测系统,并在西安交通大学屏蔽实验室内进行与Heafely的局部放电测量系统TE571的对比试验.试验线路如图4所示.其中,S为标准电晕放电源,用来模拟变压器内部放电;高压电容器Cb为430pF,用来模拟变压器末屏电容;高压电容器Cx容量为3000pF,用来模拟变压器入口电容;传感器T1为安装在套管底部的大传感器,T2为安装在套管末屏的小传感器.测得安砂在线监测系统BYTM—I的Q=230pC,TE571的Q一226pC,且测得的放电图形相同.因此,该程序在测试过程中能够正确反映放电信号特征.图4测试试验电路接线示意
8、图4现场测试在福建省安砂水力发电厂利用变压器绝缘在线监测系统对2号主变压器(90MW,110kV)进行局部放电试验,检验此抗干扰方法的应用效果.首先,在变压器离线状态下做如下试验.4.1模拟干扰测试,在B相中压端测试,模拟外部干扰,系统测得原始信号如图5所示.滤波后任意拉开其中一个脉冲信号,如图6所示0..1血JLJ儿】』【..f
