基于超声波法的变压器局部放电监测系统设计.pdf

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1、维普资讯http://www.cqvip.com箜鲞塑湖北电力VFo1．30No12006年2月eb．2006基于超声波法的变压器局部放电监测系统设计张江，李朝晖，王宏(华中科技大学水电与数字化工程学院，湖北武汉430074)[摘要]应用超声波法对主变压器局部放电进行监测，根据变压器绝缘结构，确定传感器布置方式，对数据进行频谱分析，并对放电源进行定位。[关键词]变压器；局部放电；超声波；超声波布置[中圈分类号]TM401．i[文献标识码]A[文章编号]1006—3986(2006)01—0028—03TheDesignofParticalDischargeMonitoringBasedonUl

2、trasonicMethodforPowerTransformerZHANGJiang，LIZhao—hui，WANGHong(HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)[-Abstract]Usingultrasonicmethodtoinspectpartialdischargeofthemaintransformer，accordingtoitsinsulationstucturearrangingthemeasuringpointsofsensor，analyzingthespectraofdataandloc

3、a—tingthePDsources．[Keywords]transformer；partialdischarge；ultrasonic；ultrasonicarranggement在众多监测局部放电的方法中，超声波法监测局部放电是一种比较成熟和有效的辅助方法。在绝缘油或油纸绝缘中出现局部放电时，放电区域内分子间剧烈撞击，在宏观上表现为脉冲性压力波。放电点可看作点脉冲声源，声波以球面波的形式向四周传播。超声波通过各种介质，如油、金属等传播到变压器箱壁。在变压器箱壁外侧安装多个宽带超声波传感器，传感器放在变压器箱壁的不同位置，当局部放电发生时，几个超声波传感器测量到信号的时间将不同，利用传感器坐

4、标和信号接受的时问差，通过定位计算得到局部放电源的坐标。图1系统总体结构图1系统概况局部放电产生的超声波信号的频带比较宽，所以采用宽带压电晶体超声波传感器。换能元件的灵本系统分为信号采集调理单元和上位机软件平敏度以每dPa声压产生的电压(V)来表示，即V／台2个部分(见图1)。信号调理单元包括超声波传dPa。在液体材料中，局放产生的超声波声压比较感器、前置放大单元、高速采集单元。上位机软件平台的主要功能是数据采集、数据存储、状态显示、网大，表1列出了距离放电位置10m处测得不同放电络通讯、工况分析和性能评价。本系统与变压器超源产生的频率为45kHz超声波的声压。用超声波法监测油中局部放电是比较

5、灵敏的。当放电量为1高频监测子系统共同投入运行，使用超高频系统所pC时，距离放电位置1000m的地方也可以测量出监测到的局部放电时问作为基准时间，超声波传感器所监测到的时间与基准时间取时间差，所得到的来。通过钢板外壳时，超声波声强会衰减1O倍。由时间差及时延用于放电源的定位。于变压器内部发生局部放电时，其声发射频谱比较宽，能量大都集中在4O～200kHz频段，而铁芯的[收稿日期]2005—11-10铁磁噪声和变压器的机械振动噪声的频率在4O[作者简介]张江(198O一)，男，湖南株州人，硕士kHz以下，正好可以避开。故超声定位系统通带取·28·维普资讯http://www.cqvip.comV

6、o1．30No1湖北电力筮2鲞塑Feb．2006006年2月45～2o0kHz。为了进行频谱分析，选用的传感器和变压器油中悬浮的气泡造成的薄弱点，其部位是频带最好取40~250kHz。不确定的，因此传感器布置不考虑这个因素。线圈表1放电量和声压对应衰线匝之间的绝缘缺陷由于深入变压器内部，超声波信号几乎不可能传到箱壁，因此这个因素也不考虑。3数据处理与分析因为使用的压电晶体超过的输出为电荷量，信号微弱，必须经过放大才能减少干扰信号的影响，从采集卡送进来的数据是二进制数，经过转换提高信噪比。而且压电晶体的带负载能力差，要求成为浮点数，在时域和频域上分别进行分析。在分前置放大电路有较大的输入阻抗，噪

7、声要低。因此析之前要经过滤波。在压电传感器和A／D转换电路问设计有电荷或电由于信号通过硬件滤波单元后，采集单元的供压放大电路。因为需要测量的频段主要集中在45电板也带来了比较大的杂波干扰，所以对信号进行～2o0kHz之间，需要对信号进行滤波，同时为了使数字滤波。采用FIR系统，因为FIR系统总是稳定信号截止频率不受负载的影响，所以在前置放大器的，易实现移位功能。FIR滤波器的设计方法有很后端加入滤