變壓器局部放電檢測研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述1國外研究現(xiàn)狀據(jù)相關(guān)記載指出，目前國外關(guān)于局部放電檢測技術(shù)的研發(fā)，是要領(lǐng)先于國內(nèi)的。一九四零年，研制技術(shù)的人員們首次把超聲波測量技術(shù)投入于測量電力設(shè)備的局部放電。但被限制于當(dāng)時比較落后的電力電子技術(shù)，再加上當(dāng)時的傳感器原有的功率轉(zhuǎn)換效率較低，使得儀器檢測靈敏度達(dá)不到預(yù)期要求。直到1950至1960年間，歐美、東南亞等不少國家的技術(shù)人員繼續(xù)傾注大量科研資金，并研制許多測量局部放電的儀器。一九八零年，和研究初期階段相比，此時的信號處理技術(shù)和電力電子技術(shù)都有了質(zhì)的飛越，比如，知名的德國Vallen和美國PhysicalAcoustics等企業(yè)就相繼發(fā)布了聲發(fā)射信號傳感器產(chǎn)品，其功能主要是可以增強(qiáng)對超聲波檢測的敏感度和抗干擾能力。因此，由于傳感器的優(yōu)化與改進(jìn)，超聲波測量技術(shù)已在電力設(shè)備的實(shí)際測量中被大量應(yīng)用[6]。一九九零年，隨著科技的進(jìn)步，超聲波檢測局部放電技術(shù)的應(yīng)用在電力設(shè)備研究中再次有了顯著的進(jìn)展，那時的科研工作者們通過對對超聲波信號在電力設(shè)備中的傳播為實(shí)驗(yàn)，并取得了初步的原理和規(guī)律[7,8]?；谝陨涎芯?，一些研究人員還發(fā)現(xiàn)了當(dāng)設(shè)備的故障類型不同時，與之對應(yīng)的超聲信號的時域和頻域頻譜圖也不相同。因此，研究人員進(jìn)一步采用超聲波檢測方法來分析譜圖的差異，最終發(fā)現(xiàn)該方法能夠診斷電力設(shè)備內(nèi)部是否存在故障。進(jìn)入2000年后，對于局部放電信號的超聲波檢測法研究有了明顯的進(jìn)步。2000年，為了進(jìn)一步改進(jìn)超聲波檢測技術(shù)，來自澳大利亞的研究機(jī)構(gòu)Siemens的研究人員首次對超聲局部放電典型信號的擴(kuò)散和衰減進(jìn)行了比較，并對比較結(jié)果進(jìn)行了分析。2005年，基于對局部放電信號的優(yōu)化處理，德國科學(xué)家KurtFeser和EkardGrossman大膽創(chuàng)新，利用二維傅里葉變換原理，通過數(shù)學(xué)模型公式處理局部放電信號，并成功改進(jìn)了局部放電的超聲波檢測方法，使檢測靈敏度提高到10pC。同年，來自韓國的科學(xué)家總結(jié)了其他研究人員對于局部放電信號的改進(jìn)處理的方法，結(jié)合自己的一些研究發(fā)表了一篇關(guān)于電力變壓器超聲信號和局部放電噪聲分析的論文[9]。經(jīng)過多年的研究，挪威著名公司TransiNorAs的研究人員設(shè)計了一種超聲波局部放電真空隔離分析儀[10]。該儀器主要通過測量設(shè)備內(nèi)的突出物體、漂浮物、自由移動的顆粒和靜止的顆粒來檢測局部放電。該儀器的優(yōu)勢是操作簡易便捷,可以隨時對已出現(xiàn)故障的電力設(shè)備進(jìn)行局部放電測試，測量結(jié)束后儀表會自行解析并得到簡單易懂的報告，最后還會提供詳盡的調(diào)整意見和解決辦法。雖然目前該儀器使用方法已經(jīng)非常人性化，而且對用戶的專業(yè)技術(shù)水平要求也非常低，但是因?yàn)樵搩x器僅能用來測量某些特殊模型的局部放電，導(dǎo)致其泛用性并不強(qiáng)，應(yīng)用場合少。在二十世紀(jì)初，英國Strathclyde學(xué)院的科研人員Judd利用電磁效應(yīng)來測量裝置中的局部放電，其工作機(jī)理是將有限時域差分和有限元相結(jié)合分析的方法并且利用數(shù)學(xué)分析求解，以便進(jìn)行對局部放電訊號的測量[11]?；诰植糠烹娝a(chǎn)生的電場模型構(gòu)造繁雜，頻譜特征繁多且很容易產(chǎn)生變化，因此Judd通過運(yùn)用差分方程表達(dá)式描述了局部放電信號的運(yùn)動過程。最后的試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了該方法對于測定局部的放電信號變化有著重要性。在同一時期，日本研究人員川田利用了電磁波在不同的局部放電條件下會產(chǎn)生不同的頻譜特征的基本原理，運(yùn)用小波分析測算出了電磁波在較廣頻譜區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的動態(tài)頻率圖譜效應(yīng)特征[12]，并通過選擇在Gabor函數(shù)中能夠用作母小波的真實(shí)部，從而能夠有效測量出由局部放電電流所形成的電磁波波形以及經(jīng)過小波變換后的實(shí)際放電電流波形。經(jīng)過兩年的打磨，日本研究人員川田又開發(fā)出了一個超寬頻帶UHF的無線電抗干擾控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的功能是為了定位當(dāng)電力設(shè)備在正常工作中，出現(xiàn)局部放電時的實(shí)際放電位置[13]。近年來，除了電力電子技術(shù)和信號處理取得重大進(jìn)展，光纖技術(shù)的快速發(fā)展逐漸被研究人員們所重視，一些研究人員嘗試著利用光纖本身或?qū)ν獠棵舾械脑⒊暡ㄐ盘栟D(zhuǎn)換為光強(qiáng)信號，以及利用光敏元件進(jìn)行超聲波局部放電檢測，這一發(fā)現(xiàn)使得檢測靈敏度再次得到了巨大提升。直到現(xiàn)在的22世紀(jì)，超聲波光學(xué)檢測技術(shù)仍在被使用，通常采用法布里-珀羅、邁克爾遜和馬赫-澤恩德等三種干涉原理作為該檢測法的依據(jù)[14,15]。2國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國從七十年代就有不少電力科學(xué)研究人員傾注巨大心血研發(fā)局部放電測試技術(shù)。由于局部放電量十分的微弱，且容易遭受外部各種因素的影響，加上當(dāng)時有關(guān)局部放電基礎(chǔ)理論還沒有完備，這給研制技術(shù)人員提出了不少問題和挑戰(zhàn)，且研究進(jìn)展速度緩慢,在實(shí)際使用中仍面臨著測量靈敏度低下，易受外部影響的問題。盡管當(dāng)時的限制條件特別多，而我國的研究人員并沒有被這些困難挫敗，再投入了大量的精力和財力后，依舊取得了令人欣喜的研究成果。國網(wǎng)電科院武漢南瑞的科研技術(shù)人員，經(jīng)過多年的研究設(shè)計出了JFD系列超聲波定位與測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了性能強(qiáng)悍的處理器和敏感度超高的感應(yīng)器，并與軟硬件互相合理配合從而使檢測精度大幅度提升。針對中小型變壓器進(jìn)行局部放電測量時，可以把定位偏差限制在十幾厘米范圍內(nèi)，同時該系統(tǒng)還可以測量局部放電量低于二百皮庫侖的超聲波信號[16]。不僅如此，我國許多所高校也對局部放電檢測的研究做出了可觀的貢獻(xiàn)。近年來，北京清華大學(xué)的高壓輸電線與絕緣技術(shù)研究院設(shè)計了一種主要用于發(fā)電廠的局部放電檢測系統(tǒng)，這套檢測系統(tǒng)主要使用了脈沖電流法對發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)了局部放電監(jiān)測，同時系統(tǒng)中還使用了先進(jìn)傳感器技術(shù)、信息收集和處理技術(shù)及計算機(jī)，可以對釋放信息進(jìn)行計算、大數(shù)據(jù)分析、特征提煉，以及故障診斷模型辨識。上海交通大學(xué)在對局部放電在線監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)中，引入了數(shù)字信號處理器來對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，在放電訊號的數(shù)據(jù)收集上也獲得了很大的提高。來自華北電力大學(xué)的吳立增老師，利用灰色理論分析了電力變壓器在未來的工作狀況,并利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)通過對歷史、當(dāng)前以及預(yù)測未來狀態(tài)進(jìn)行綜合處理,來確定變壓器的工作狀況。這種方式極大地提高了狀態(tài)評估的精確度，但評估結(jié)果對變壓器未來狀況的預(yù)估精度有嚴(yán)苛的規(guī)定，存在很大的依賴性[17]。來自吉林省高校的鄭蕊蕊教授等人運(yùn)用了灰色理論對變壓器設(shè)備的絕緣故障程度做出了分類，該辦法是運(yùn)用灰色理論對沒有標(biāo)準(zhǔn)故障模式的設(shè)備絕緣故障狀況做出了分類識別[18]。盡管超聲波法已經(jīng)發(fā)展的十分先進(jìn)了，但該方法對使用的要求仍有一定的局限性，例如多用于單一源的定位、不能判斷局放的嚴(yán)重性、主要用