基于超高頻法的敞開(kāi)式變電站局部放電信號(hào)監(jiān)測(cè)的研究.pdf

1、局部放電（Partial Discharge，簡(jiǎn)稱(chēng)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(biāo)志，因此對(duì)電氣設(shè)備PD檢測(cè)和診斷的研究具有重要的科學(xué)意義和廣泛的實(shí)用價(jià)值。為了保障變電站安全運(yùn)行，有必要對(duì)變電站內(nèi)所有高壓設(shè)備的PD水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，之前往往是對(duì)單臺(tái)電氣設(shè)備內(nèi)部PD的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行研究，而將這些專(zhuān)門(mén)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配備給相對(duì)次要、成本偏低的電氣設(shè)備和電氣設(shè)備附件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)所有電氣設(shè)備PD的監(jiān)測(cè)費(fèi)用將十分高昂。為此，本文

2、基于超高頻（Ultra High Frequency，簡(jiǎn)稱(chēng)UHF）法，結(jié)合電磁場(chǎng)分析理論、電氣測(cè)量技術(shù)和微波與天線(xiàn)理論，研究用固定天線(xiàn)陣列監(jiān)測(cè)敞開(kāi)式變電站PD信號(hào)的方法，該方法主要用于對(duì)敞開(kāi)式變電站中電氣設(shè)備外部絕緣及附件PD的監(jiān)測(cè)，可長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)并采集變電站內(nèi)的UHF信號(hào)進(jìn)行分析和計(jì)算，傳感器的安裝和檢測(cè)不同電氣設(shè)備發(fā)生接觸，與監(jiān)測(cè)單臺(tái)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(duì)基于UH

3、F法的固定天線(xiàn)陣列監(jiān)測(cè)敞開(kāi)式變電站PD的原理和PD電磁波在敞開(kāi)式變電站空間中的傳播特性進(jìn)行研究。首先介紹了基于UHF法的固定天線(xiàn)陣列監(jiān)測(cè)敞開(kāi)式變電站PD信號(hào)的原理、實(shí)施方法和應(yīng)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(shí)延情況，分析了造成PD信號(hào)衰減和時(shí)延的主要原因，并就盡量減小PD信號(hào)衰減和時(shí)延的方法進(jìn)行了討論。
　　設(shè)計(jì)了一種用于檢測(cè)敞開(kāi)式變電站空間內(nèi)PD信號(hào)的盤(pán)錐天線(xiàn)。首先，對(duì)盤(pán)錐天線(xiàn)進(jìn)行

4、分析計(jì)算，通過(guò)仿真得到了天線(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)與天線(xiàn)性能之間的關(guān)系，總結(jié)了指導(dǎo)盤(pán)錐天線(xiàn)設(shè)計(jì)的一些方法，并據(jù)此優(yōu)化出適用于敞開(kāi)式變電站PD信號(hào)檢測(cè)的盤(pán)錐天線(xiàn)的幾何結(jié)構(gòu)；接下來(lái)，用離散化方法加工出錐角25°、錐臺(tái)高度30cm、圓盤(pán)半徑20cm的盤(pán)錐天線(xiàn)，該天線(xiàn)體積小、重量輕、安裝方便并且可拆卸；最后對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)該天線(xiàn)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(xiàn)下方，另外，該天線(xiàn)在測(cè)試中表

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