基于特高压主变压器在线监测技术的探讨

阿满姑丽·库热西+古力米吉日·阿布力米提

摘 要：该文基于对特高压主变压器在线监测技术的探讨和研究，分析了特高压主变压器的在线监测系统原理及系统结构，并对特高压主变压器局部放电在线监测的关键技术做了详细的分析和阐述。

关键词：特高压 主变压器 在线监测技术 探讨

中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0020-02

1 在线监测系统原理及结构

1.1 系统原理

针对特高压主变压器而言，当出现局部放电现象时，其外壳接地电缆处或者变压器的中性点等，通过将罗柯科夫斯基线圈加装起来，就能对电流脉冲进行检测，当干扰被抑制之后就可识别模式，且DSP就能实时的对变压器一段时间内的局部放电信号以高采样率的方式进行采集，然后就能获得一定时间内三维放电指纹特征数据谱图，即放电相位-放电电荷量-放电次数。同时DSP还能按照标准的通讯协议，将放电数据传输到局放工作站，以便实施下一步的诊断。另外该系统还能对工作站的远程指令进行接收，并完成相应的操作。

1.2 系统结构

在主变压器在线监测的整个系统中，其主要包括两个子系统，即前台信号采集与后台监控。其中前台信号采集系统一般包括两部分，即计算机测试和现象信号采集等，通过双屏蔽带铠电缆，可将这两个部分连接起来。而采集到的现场信号可利用网络向后台监控进行传输，然后由后者对信号进行分析。通常是由设备管理人员或者技术人员对浏览和分析在线监测到的各种数据。

2 在线监测关键技术

对于特高压主变压器而言，其局部放电信号通常会受到各种现场因素的影响和干扰，因此获得的结果一般不够确切。因此必须对电流传感器进行合理的选择，以便能够对干扰因素进行有效的抑制，从而获得可靠的局部放电信号。

2.1 传感器设置

（1）电流传感器。一般在线监测系统中，设置传感器的目的主要是为了从试验品中提取出局部放电的脉冲信号，且传感器的性能对在线监测整个系统的性能具有决定性作用，因此，是组成在线监测系统的关键部分。在线监测系统中，所采用的电流传感器必须考虑到干扰信号的频率范围，因此其特点应当为具有自积分式有源宽带、开口结构、环形、超高频等，这种传感器的测量频率为10～250 kHz，灵敏度为8～10 uV/uA，且带宽为300 Hz。通常可利用罗柯夫斯基线圈制作传感器，其没有电气连接，且与被测量的主变压器之间只存在磁耦合，因此满足在线监测的要求，可在主变压器的各个部位进行安装。

（2）安装技术。在安装传感器的过程中，需结合现场情况，在高压套管及其铁芯接地线、绕组中性点接地线以及末屏接地线上进行套装。针对在线监测系统，在对特高压主变压器进行监测时，可在高压套管底座法兰处，选择安装尺寸较大的电流传感器，由谐振式空心罗氏线圈所制。也可在其末屏接地线上选择一个小磁芯式的进行安装。

2.2 定位局部放电

在对主变压器局放进行在线监测的过程中，其局放定位的方法主要有3种：（1）电器定位法。即借助特定频率范围内，主变压器等值电路的特点、产生局部放电时、放电点位置、以及绕组内部手膜端电流比值或者电流比值的关系，对局部放电的部位进行确定。（2）超声定位法。即将声波传感器放置在电气设备外壁，通过对辐射出的声能进行探测，并判断绝缘的状态，然后对局部放电的位置进行确定。使用这种方法进行定位时，不需要其他電源进行供电，且不需要高压电容器，因此具有非常灵敏的定位效果。（3）声-电联合定位法。即触发基准信号以局部放电脉冲为准，将多路超声信号以及电脉冲信号进行同时记录，通过两种信号之间的时差，计算出局部放电的位置。

2.3 抗干扰技术

（1）干扰分析。在测量特高压主变压器的局放时，其现场环境中存在各种干扰信号，且这些信号可能会将局部放电的脉冲信号完全覆盖。而一般在在线监测局部放电时，其干扰源主要为两类：一是变电站种的干扰源，如通信设备以及整流设备等；二是监测系统存在的干扰源，如设计系统不合理而产生了噪声干扰等，因此，需要对系统结构加以改进，增强屏蔽以及对电路进行合理设计。在变电站中，在线监测系统的各种干扰进入途径可分为4种，即测量点、电源、地线以及空间藕合等。其中后3种途径可利用单独接地、电源滤波以及增强屏蔽的方式进行抑制，从而使得干扰能够降低到最低水平。而通过主变压器的各个测量点，与局部放电信号仪器进入监测系统的干扰信号，则可在其进入电流传感器之前就将其彻底消除，例如确保外壳单点接地等。在线监测系统中，通过传感器测量点与局放信号一同进入其中的干扰信号，根据信号的时域特征，可将其分为三类，即白噪声、周期脉冲干扰以及周期性窄带干扰等。其中周期性窄带干扰信号主要包括无线电通信、载波通信、高频保护、高次谐波等。而脉冲干扰信号主要包括周期脉冲干扰信号以及随机脉冲干扰信号等。其中周期脉冲干扰信号一般由地网中的脉冲干扰以及可控硅动作等产生，而随机脉冲干扰信号则由分接开关动作、局部放电、高压线路上电晕等产生。白噪声则指的是各种随机产生的噪声，例如地网噪声以及绕组热噪声等。

（2）干扰抑制。在抑制干扰信号时，一般采用的是脉冲电流法，该种方法主要是从特高压变压器的套管侧根部，以及藕合的末屏接地线信号，对各种类型不同的干扰信号采用各种手段进行滤除，而具体措施为：窄带周期波干扰信号采用小波包自适应滤除；周期性脉冲干扰信号采用相位开窗滤除；随机性脉冲干扰采用极性鉴别技术进行滤除；白噪声干扰信号则采用小波变换模极大值原理进行去除。

3 结语

综上所述，该文通过对特高压主变压器在线监测技术的研究和分析，对主变压器局部放电的定位，在线监测系统的原理以及结构等做了详细的分析，同时对干扰信号的抑制方法以及具体措施做了介绍，可以看出脉冲电流法对于特高压主变压器的局放监测的干扰信号具有良好的抑制作用。

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