高压电力设备元件状态的监测方法

摘要

高压电力设备元件状态的监测方法，涉及一种高压电力设备元件状态的监测方法。现有的高压电力设备元件状态的监测方法没有描述明确的外部干扰分离有用信号的标准，导致对状态的评估有误的问题。它包括如下步骤：一：确定被检测的高压电力设备的多个自身频率；二：当高压电力设备附近的高频波段中电磁辐射光谱稳定时，进行测量并记录电磁辐射的光谱；三：比较步骤一中确定的多个自身频率的数值和步骤二中的电磁辐射光谱的频率，建立光谱的信息分波段；四：在建立的光谱的信息分波段中取得光谱值，确定标准定值；五：根据步骤四所述的标准定值，判断高压电力设备的整个技术状态和个别零件的技术状态是否有缺陷。它用于监测高压电力设备元件的状态。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压电力设备元件状态的监测方法。

背景技术

高压电力设备的早期诊断（状态监测）在现有变压设备的运行控制中具有特殊的作用。 在开发这种技术时，在工作电压下使用过程中无须切断设备而对设备进行早期诊断具有最 大意义。

在正常运行过程中对设备元件自身电磁辐射的监视和解释是监测设备元件的状态重 要方法之一。

利用处于工作电压下的电力设备自身电磁辐射以便监测电力设备状态的方法已为人 所知。对高压电力设备电磁辐射的光谱分析可得到关于能确定在绝缘、高压电力设备结构 元件中产生的放电过程强度的信息，这种方法对工艺流程没有干扰。放电过程（电磁辐射 来源）和至今设备状态之间的联系已经研究得非常透彻。

电力设备状态监测方法已为人所知，如专利号为RU№2311652的《电力设备状态监 测方法》，МПКG01R31/00（2006.01）。出于工作电压下电力设备的状态按照该设备 的电磁辐射确定，因此建议辐射频率由天线确定，为此采用电力设备输入线外部立式元件， 与接地的金属外壳绝缘。按照以下顺序对监测的电力设备状态进行评价：

计算天线辐射的共振频率；

形成与共振频率值有联系的正常辐射频率带；

根据监控设备和标准设备在正常频率带中电磁辐射集成强度的比较，对电力设备的状 态做出结论。

在电力设备中形成的自身电气辐射是这种方法明显的确定，为了计算共振频率，采用 外部立式零件的参数。

高压电力设备元件的状态监测方法也为人所知，如专利号为RU№2368914《高压电 力设备元件状态的监测方法》，МПКG01R31/302，（2006.01）。建议对变电设备的自身 电磁辐射光谱进行分析，这种分析在于：

在高压电力设备元件附近对电磁辐射进行初步试验研究；

从电磁辐射登记光谱中划分出电磁辐射部分，这在内部绝缘中产生了部分放电；

然后，在内部绝缘产生部分放电而生成电磁辐射，对它们记录光谱的数值进行分析， 形成了一套定量标准，这使得确定高压电力设备整个的状态和/或在它个别零件中有缺陷；

在现有方法中“从记录的电磁辐射中划分出电磁辐射光谱的频率分波段，电磁辐射由 内部绝缘中的部分放电生成”；但没有说明从记录的电磁辐射总光谱中划分出内部绝缘中 符合部分放电的标准。同时，在使用的高压变电器附近，电磁有很大的干扰，干扰来自外 部因素和附近其它的变压器、母线、断路器和变电站其它设备。为了利用自身电磁辐射作 为设备元件状态的符号，要求从外部干扰中分离出有用信号。现有方法中没有描述明确的 外部干扰分离有用信号的标准，因此这实际上不能实施，或导致对状态的评估有误。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的高压电力设备元件状态的监测方法没有描述明确的 外部干扰分离有用信号的标准，导致对状态的评估有误的问题，本发明提供一种高压电力 设备元件状态的监测方法。

高压电力设备元件状态的监测方法，它包括如下步骤：

步骤一：确定被检测的高压电力设备的多个自身频率；

步骤二：当高压电力设备附近的高频波段中电磁辐射光谱稳定时，进行测量并记录电 磁辐射的光谱；

步骤三：比较步骤一中确定的多个自身频率的数值和步骤二中的电磁辐射光谱的频 率，建立光谱的信息分波段；

步骤四：在建立的光谱的信息分波段中取得光谱值，确定标准定值；

步骤五：根据步骤四所述的标准定值，判断高压电力设备的整个技术状态和个别零件 的技术状态是否有缺陷。

所述步骤一中的被检测的高压电力设备的多个自身频率包括高压电力设备的整个自 身频率和内部主要零部件的自身频率。

所述确定的标准定值包括单独频率、波段中信号的最大值、波段中信号的最小值、波 段中信号平均振幅值、波段中信号振幅值平均根偏差、光谱能源值和上述各值的函数中的 一种或几种。

本发明致力解决的任务反映了提高高压电力设备整个状态、诊断绝缘和结构件单独元 件中缺陷的准确性和可靠性，必须提前确定设备的多个自身频率，如果在记录的电磁辐射 中找到了电力设备自身频率附近的频率分波段，即在这种自身频率中找到了明显的反射信 号，则这种频率分波段可以视为是信息分波段。根据信息分波段中光谱振幅数值，形成了 关于电力设备技术状态的定量标准，即标准定值。由于保证了信息和反干扰能力的选择， 本发明所述的方法取得的技术效果在于提高了监测高压电力设备的运行状态的准确性，为 高压电力设备的早期诊断提供了数据依据，提高了在使用状态下运行的高压电力设备技术 状态的可靠性。

附图说明

图1为本发明所述的高压电力设备元件状态的监测方法的流程图。

图2为具体实施方式一中实施例的变电站区域内高压电力设备附近在高频波段中电 磁辐射光谱的示意图。横坐标为频率，纵坐标为振幅。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，高压电力设备元件状态的监测方法， 它包括如下步骤：

步骤一：确定被检测的高压电力设备的多个自身频率；

步骤二：当高压电力设备附近的高频波段中电磁辐射光谱稳定时，进行测量并记录电 磁辐射的光谱；

步骤三：比较步骤一中确定的多个自身频率的数值和步骤二中的电磁辐射光谱的频 率，建立光谱的信息分波段；

步骤四：在建立的光谱的信息分波段中取得光谱值，确定标准定值；

步骤五：根据步骤四所述的标准定值，判断高压电力设备的整个技术状态和个别零件 的技术状态是否有缺陷。

变压器是复杂的高因数电路，它的频率特征具有多次共振（自身）频率。内部共振振 荡系统的频率由变压器结构性元件的尺寸和配置决定，因此，有针对性的对设备的每个元 件确定信息频率波段。部分放电的能量在变压器中对自身高频电磁振荡进行励磁，在符合 自身频率的频率波段中辐射它们。

因此，由内部绝缘部分放电生成的电磁辐射，它们的光谱符合光谱线-设备元件自身 频率。但不是来自变压器内产生的所有电磁振荡光谱线都可以在外部电磁辐射中有效发 现。一些产生的振荡由于在变压器输出线结构件中吸收，因此不在变压器外出现。其它的 光谱线在高级外部干扰的背景下也不能发现。最后，第三种光谱线可以在电磁辐射记录仪 器测量波段外。

本实施方式具体说明了一种监测方法，利用在俄罗斯西伯利亚和远东变电站进行的一 个实施试验中取得的光谱图。

步骤一：首先，确定被检测的高压电力设备的多个自身频率；所述多个自身频率是由 {f₁、f₂、……f₆},组成，在图2中横坐标；

步骤二、当变电站区域内高压电力设备附近的高频波段中电磁辐射光谱稳定时，进行 测量并记录电磁辐射的光谱；

步骤三：比较步骤一中确定的多个自身频率的数值和步骤二中的电磁辐射光谱的频 率，建立光谱的信息分波段；在图2中，，可以得出以下结论：

-在自身频率f1周围，电磁辐射在整个光谱中反射的非常清楚；

-一个实际光谱中的光谱线符合频率f₂；

-在强大的外部信号中，不能划分出设备元件在频率f₂上的自身电磁辐射；

-在自身频率хf₄和f₆中能很好看到信号；

在频率f₅中看到不大的信号，它很小，可以不用关注它。

因此，根据四个自身频率f₁、f₂、f₄和f₆可以成立在该举例中的信息分波段。综 合测量仪器误差和定值计算错误的数据，以及可以列出储量系数К>1，我们采用透射带 的数值-频率间隔。所有波段的透射带可以采用等于自身的透射带，最终针对该例，取 得了信息分波段的频率间隔：[f₁±Δ/2],[f₂±Δ/2],[f₄±Δ/2],[f₆±Δ/2]；

步骤四：在建立的光谱的信息分波段中取得光谱值，确定标准定值；

步骤五：根据步骤四所述的标准定值，判断高压电力设备的整个技术状态和个别零件 的技术状态是否有缺陷。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的高压电力设备元件状态的监 测方法的进一步限定，所述步骤一中的被检测的高压电力设备的多个自身频率包括高压电 力设备的整个自身频率和内部主要零部件的自身频率。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的高压电力设备元件状态的 监测方法的进一步限定，步骤二中利用电磁辐射无接触式记录的仪器、光谱分析仪、宽频 接收器和示波器测量并记录高压电力设备附近的高频波段中电磁辐射的光谱，并确定所记 录电磁辐射光谱的类型。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的高压电力设备元件状态的监 测方法的进一步限定，确定的标准定值包括单独频率、波段中信号的最大值、波段中信号 的最小值、波段中信号平均振幅值、波段中信号振幅值平均根偏差、光谱能源值和上述各 值的函数中的一种或几种。

单独频率、一定波段中信号的最大值、一定波段中信号的最小值、平均振幅值、振 幅值平均根偏差、光谱能源值和上述各值的函数都属于整套定量标准。这些数值单独和各 种结合时都是评价高压电力设备状态的标准。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式三所述的高压电力设备元件状态的监 测方法的进一步限定，步骤二中的光谱分析仪、宽频接收器和示波器灵敏度均为从kHz单 位到MHz单位。

光谱分析仪、宽频接收器和示波器灵敏度为从kHz单位到MHz单位的波段中能记录 可靠电磁辐射的信号。

本发明属于对电压作用下的电力设备元件技术状态进行遥控的方法（如电力变压器）， 可用于建立诊断信息测量综合体。技术结果：由于保证了信息和反干扰能力的选择，提高 了确定所在地精度和瑕疵发展等级，最终结果是提高了在使用状态下运行的高压电力设备 技术状态的客观性。高压电力设备状态监测方法，包括自身电磁辐射记录和它的光谱分析， 其特点如下：

-由计算或者试验样品确定电力设备大量的自身频率；

-通过比较电力设备大量的自身频率和记录的电磁辐射光谱，选择信息频率分波段， 带有超过附近噪音不低于20-40分贝的稳定重复信号。

-基于信息分波段中光谱振幅定值，形成了可评价电力设备技术状态水平的一套定量 标准。