[发明专利]一种电声联合的变压器局部放电带电检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电声联合的变压器局部放电带电检测方法及系统。

背景技术

在电力系统中，变压器所发生的故障主要是绝缘故障，即使是一些非绝缘性的原发性故障大多数也会随着故障的加剧而演变成为绝缘故障，变压器的绝缘性能的下降和劣化不是一种因素造成的，而是在电、磁、热环境中多种因素互相共同作用的结果。局部放电不仅是变压器绝缘下降的重要原因，而且也是其绝缘下降劣化的主要表征和表现形式，即随着局部放电量的增加，会在油纸、纸板等固体绝缘上面留下逐渐加深的损伤痕迹，而且随着局部放电进一步加深，会在变压器内部固体绝缘上形成明显的损伤痕迹。这些损伤是由变压器内部绕组导线绝缘表面发生局部放电逐步向外发展，逐渐演变的结果。其局部放电的发展演变，不仅会引起变压器内部绝缘下降和劣化，同时绝缘的劣化会引起匝间绝缘发生大面积击穿烧毁故障，严重时可能引起匝间、层间短路故障发生吗，并引起变压器烧损以至于大面积停电事故的发生，带来巨大的经济损失和社会影响。

目前，局部放电检测依旧是能够及时发现并反映变压器内部绝缘可能存在故障的重要手段，尤其对突发性的故障早期发现要比介质损耗测量、油中气体分析等方法有效，其便于工作人员采取有针对性的处理措施，预防潜伏性、突发性的恶劣事故发生。

变压器内部绝缘的检测主要还是依据局部放电过程中的产生的现象和特征参数，通过对特征量的采集、传输、分析以对局部放电现象进行定性的分析，来反映出变压器的局部放电状态。变压器在局部放电中会产生一系列的光、声、电磁波和机械振动等物理和化学变化，表现为脉冲电流、气体生成物、光、超声波、电磁波和能量损耗等，依据不同的表现现象可以使用不同的检测方法，如脉冲电流法，气相色谱化学检测法、光检测法、超声波检测法、超高频电磁波检测法等。

在常用的几种局部放电检测方法中，脉冲电流法主要检测脉冲电信号的低频部分，其带宽较低，检测灵敏度不高、模式识别困难，而且检测灵敏度随着试品电容的增加而下降，如果对大容量电容进行测试分析，甚至会出现无法检测的问题，其检测信息覆盖面不全，信息量较少，也容易出现数据信息的丢失，很难准确反映变压器内部的局部放电真实情况。

光测法主要对变压器内部局部放电发生时发出的光辐射进行检测，其可以对局部放电缺陷模式进行准确识别，但是由于其检测设备极其复杂，成本较高，灵敏度受限制因素也较多，在实践中实用性不大。

化学检测主要通过测量在局部放电中产生的各种气体的浓度来判别变压器内部的故障发生情况，但是由于气体的产生是一个不断积累的过程，其检测具有一定的延时性，对于突发性的局部放电故障存在较大的滞后性，难以满足实时性检测要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电声联合的变压器局部放电带电检测方法及系统，它将超声波和超高频电磁波检测技术相结合实现联合检测，可以实现两组测量方法的优势互补，实现局部放电故障的精确定位。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电声联合的变压器局部放电带电检测方法，包括如下步骤：

步骤(1)：将套筒单极子天线安装在变压器的放油阀或法兰盘上，利用套筒单极子天线接收变压器内部局部放电过程中产生的超高频信号；

步骤(2)：同时，将超声波传感器放在套筒单极子天线上，利用超声波传感器接收变压器内部局部放电过程中产生的超声波信号；

步骤(3)：基于乘积型混频器将超高频信号与本振信号进行混频处理，将超高频信号的频率的载频变换到一个新的频率中频上，而保持调制类型和参数不变；使经过处理后的超高频信号达到普通A/D采集卡的处理频率范围，保留超高频信号的峰值及相位特征；

步骤(4)：假设接收到超高频信号的时刻为局部放电发生的时刻，而超声波信号到达各个超声波传感器存在时延，将超高频信号作为触发信号，读取各个超声波传感器采集到超声波的时刻与局部放电发生时刻的之间的时间差，选择设定个数的超声波传感器，利用检测到的超声波的时刻与采集到超高频信号时刻之间的时间差T_i，作为局部放电源P(x,y,z)到各超声波传感器S_i(x_i，y_i，z_i)的传播时间，以超声波速度v乘以时间差得到距离，建立方程组如下：