基于超高頻法的敞開式變電站局部放電信號監(jiān)測的研究.pdf

1、局部放電（Partial Discharge，簡稱PD）不僅危害電氣設(shè)備的安全，而且是設(shè)備絕緣完整性退化的標志，因此對電氣設(shè)備PD檢測和診斷的研究具有重要的科學意義和廣泛的實用價值。為了保障變電站安全運行，有必要對變電站內(nèi)所有高壓設(shè)備的PD水平進行監(jiān)測，之前往往是對單臺電氣設(shè)備內(nèi)部PD的監(jiān)測方法進行研究，而將這些專門的監(jiān)測系統(tǒng)配備給相對次要、成本偏低的電氣設(shè)備和電氣設(shè)備附件來實現(xiàn)對變電站內(nèi)所有電氣設(shè)備PD的監(jiān)測費用將十分高昂。為此，本文

2、基于超高頻（Ultra High Frequency，簡稱UHF）法，結(jié)合電磁場分析理論、電氣測量技術(shù)和微波與天線理論，研究用固定天線陣列監(jiān)測敞開式變電站PD信號的方法，該方法主要用于對敞開式變電站中電氣設(shè)備外部絕緣及附件PD的監(jiān)測，可長時間監(jiān)測并采集變電站內(nèi)的UHF信號進行分析和計算，傳感器的安裝和檢測不同電氣設(shè)備發(fā)生接觸，與監(jiān)測單臺電氣設(shè)備內(nèi)部PD的方法結(jié)合可以有效提高變電站的整體安全性。本文主要研究工作如下：
　　對基于UH

3、F法的固定天線陣列監(jiān)測敞開式變電站PD的原理和PD電磁波在敞開式變電站空間中的傳播特性進行研究。首先介紹了基于UHF法的固定天線陣列監(jiān)測敞開式變電站PD信號的原理、實施方法和應用范圍，然后從UHF電磁波傳播的角度研究了PD電磁波在變電站空間中傳播的衰減和時延情況，分析了造成PD信號衰減和時延的主要原因，并就盡量減小PD信號衰減和時延的方法進行了討論。
　　設(shè)計了一種用于檢測敞開式變電站空間內(nèi)PD信號的盤錐天線。首先，對盤錐天線進行

4、分析計算，通過仿真得到了天線幾何結(jié)構(gòu)與天線性能之間的關(guān)系，總結(jié)了指導盤錐天線設(shè)計的一些方法，并據(jù)此優(yōu)化出適用于敞開式變電站PD信號檢測的盤錐天線的幾何結(jié)構(gòu)；接下來，用離散化方法加工出錐角25°、錐臺高度30cm、圓盤半徑20cm的盤錐天線，該天線體積小、重量輕、安裝方便并且可拆卸；最后對天線進行實測發(fā)現(xiàn)該天線駐波比小于2的阻抗帶寬約為200MHz~2GHz以上，平均增益大于4dB，E面方向圖最大增益方向在天線下方，另外，該天線在測試中表

5、現(xiàn)出了良好的UHF信號接收能力。
　　進行了基于UHF法的固定天線陣列監(jiān)測敞開式變電站PD的試驗研究。在室外足球場進行試驗，發(fā)現(xiàn)天線陣列接收到信號的時間差與理論時間差基本一致，并且時間差讀取的準確性對放電源的正確定位至關(guān)重要；在某220kV敞開式變電站進行試驗，安裝于主控室樓頂?shù)?全向天線陣列成功檢測到了水平距離35米外發(fā)出的放電信號，信號能量頻譜主要分布于350MHz以下，根據(jù)檢測到的信號對放電源所在位置進行了較為準確的計算，經(jīng)