局部放電信號(hào)特征的提取

1、 局部放電信號(hào)特征的提取摘 要在局部放電量的實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量的準(zhǔn)確性經(jīng)常會(huì)受到外界干擾的影響。如何正確判斷局放脈沖和干擾脈沖成為一個(gè)重要環(huán)節(jié)。如何全面掌握設(shè)備內(nèi)部局放的信息來進(jìn)行絕緣診斷也一直是很多學(xué)者和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員研究的方向。本文介紹了一種用于正確區(qū)分局部放電脈沖和干擾脈沖，準(zhǔn)確測(cè)量局部放電量，并能夠分析局放發(fā)生過程中所記錄的各種信息的圖形分析方法。文章的第一章，作者從局部放電的產(chǎn)生、危害、一般測(cè)試方法以及測(cè)試技術(shù)的新發(fā)展等方面概述了一些基礎(chǔ)知識(shí)。文章的第二、三、四章，作者從圖形分析方法的原理、具體實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等角度，全面闡述了這種新的局部放電測(cè)試方法。文章最后，作者對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，并展

2、望了今后的工作。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: 局部放電 ；圖形分析 ；應(yīng)用 Characteristic Extraction of Partial Discharge SignalAbstractWhen measur the amount of partial discharge, the accuracy of measurement is varied constantly by outer interference. Its important to distinguish partial discharge pulse from interference pulse. So how to jud

3、ge insulation quality according to partial discharge information became the study direction of many scholars and site personnel. A graphic analysis method is introduced in the paper, which can distinguish partial discharge pulse from interference pulse and measure the amount of partial discharge acc

4、urately, analyze all kinds of graphic that is recorded during the process of partial discharge. In chapter one, some fundamental knowledge of partial discharge is discussed. In chapter two、three and four. The new measurement is elaborated in the principle of graphic analysis and site application. In

5、 the end, the author summarized, and out looked the future.Keywords;Partial discharge ;Graphic analysis;Application 摘 要.1Abstract.21 緒論緒論 .41.1 課題的背景.41.1.1 局部放電定義及其產(chǎn)生原因.51.1.2 局部放電的危害 .61.2 局部放電的測(cè)試方法.71.2.1 非電測(cè)法 .71.2.2 電測(cè)法.71.3 局放測(cè)試技術(shù)的新發(fā)展.81.3.1 傅立葉變換.81.3.2 自適應(yīng)濾波.81.3.3 專用濾波器 .91.3.4 小波變換 .92 局部放

6、電的測(cè)量局部放電的測(cè)量.112. 1 工頻電壓下的局部放電 .112.2 局部放電的參數(shù) .123 圖形分析方法及其實(shí)現(xiàn)圖形分析方法及其實(shí)現(xiàn).143.1 局部放電測(cè)試的圖形分析方法.143.2 圖形分析方法的硬件實(shí)現(xiàn).183.3 圖形分析方法的軟件實(shí)現(xiàn) .194 圖形分析方法的應(yīng)用圖形分析方法的應(yīng)用 .214.1 局部放電脈沖的圖形分析.214.2 局部放電測(cè)量中的干擾圖形分析.26 4.3 圖形分析在局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中的應(yīng)用.324.3.1 局部放電測(cè)量中的電暈圖形.324.3.2 局放圖形的分析 .344.3.3 圖形分析方法在絕緣判斷中的應(yīng)用擴(kuò)展.384.3.4 圖形分析方法應(yīng)用中的遺留

7、問題.40結(jié)論結(jié)論 .43參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).44致謝致謝 .45 1 緒論1.1 課題的背景對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)是具有重大現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景的前沿課題，對(duì)提高電力系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行水平有巨大的作用。國(guó)外對(duì)局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的研究始于20 世紀(jì) 60 年代，但直到 20 世紀(jì) 7080 年代，隨著傳感、計(jì)算機(jī)、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展和引用，在線檢測(cè)技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。我國(guó)對(duì)在線檢測(cè)技術(shù)的重要性也早有認(rèn)識(shí)，早在 20 世紀(jì) 60 年代就提出過不少帶電實(shí)驗(yàn)的方法，但由于操作復(fù)雜，測(cè)量結(jié)果分散性大，沒有得到推廣。20 世紀(jì) 80 年代以來，隨著高新技術(shù)的發(fā)展與引用，我國(guó)的絕緣在線診斷技術(shù)也得到了

8、迅速的發(fā)展1,2，但由于在線診斷技術(shù)的難度，無論是國(guó)內(nèi)，還是國(guó)外，除了個(gè)別項(xiàng)目以外，大多還很不成熟，仍處于研究發(fā)展階段。隨著電力工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，大型電力設(shè)備的容量和電壓等級(jí)都在迅速增長(zhǎng)。單機(jī)容量的增大為提高輸電效率、降低成本，減輕電能傳輸對(duì)環(huán)境的影響提供了可能，同時(shí)也對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行的安全性提出了更高的要求3。由于隨著單機(jī)容量和電壓等級(jí)的增大，更有可能造成絕緣缺陷點(diǎn)的擊穿；而大容量電力設(shè)備事故的波及面大，修理周期長(zhǎng)費(fèi)用昂貴，停運(yùn)損失尤其慘重。大量的實(shí)驗(yàn)表明，不同放電模式對(duì)絕緣的危害程度不同。如：變壓器內(nèi)部的氣隙及油中雜質(zhì)放電對(duì)變壓器絕緣的危害程度較小，只有緩慢地老化作用；高壓線圈端部的靜電

9、板處常發(fā)生的油隙放電、由線圈中的長(zhǎng)墊塊向圍屏發(fā)展的沿面放電以及懸浮電極放電則會(huì)使絕緣在較短時(shí)間內(nèi)損壞。因此監(jiān)測(cè)變壓器的局部放電不但要知道當(dāng)前放電量的大小，而且要知道放電的類型。目前針對(duì)放電模式識(shí)別的研究很多，但實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的在線故障識(shí)別診斷仍是一項(xiàng)具有很大挑戰(zhàn)性的工作。傳統(tǒng)的放電類型識(shí)別主要靠有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員來完成，在不考慮數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的情況下，診斷結(jié)果的合理性主要取決于專業(yè)人員的責(zé)任心和經(jīng)驗(yàn)的積累程度：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，人們提出了許多種自動(dòng)模式識(shí)別方法，如基于隱式馬爾可夫模型(Hidden Markov Models)4，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)5、模糊理論6專家系統(tǒng)7等的

10、模式識(shí)別法,其中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其大規(guī)模處理能力、分布式存儲(chǔ)能力和自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力成為該領(lǐng)域研究人員的首選工具之一。特別是把現(xiàn)代數(shù)學(xué)分析技術(shù)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合用于放電類型的模式識(shí)別中，會(huì)大大提高識(shí)別效果。 在所有的高、低壓設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中，絕緣內(nèi)部小空隙里或者絕緣的表面都有可能發(fā)生局部放電。對(duì)于電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)而言，局部放電是發(fā)生在高壓定子繞阻絕緣中的小電火花。在通常情況下，質(zhì)量良好的定子繞阻在良好的工作條件下僅有少量的局部放電發(fā)生。然而，多年的經(jīng)驗(yàn)表明，由于繞阻長(zhǎng)期受高溫、高電壓、振動(dòng)以及油污、潮濕和化學(xué)物質(zhì)的作用，定子繞阻絕緣將不斷惡化，其產(chǎn)生的局部放電將呈 10 倍以上的速率增長(zhǎng)，同時(shí)局部放

11、電又加速了繞阻絕緣的惡化。因此，通過監(jiān)測(cè)局部放電可有效監(jiān)測(cè)定子繞阻的絕緣狀態(tài)。根據(jù)近年來的事故統(tǒng)計(jì)表明，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的定子繞阻絕緣故障占總事故的 40%以上，其中大部分是由于局部放電造成的。而通過安裝局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行的情況下及時(shí)在線評(píng)估繞阻的絕緣狀態(tài)，掌握繞阻內(nèi)部絕緣可能出現(xiàn)的劣化情況，并能提前給出繞阻絕緣故障的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)，避免突發(fā)性故障的發(fā)生。同時(shí)，通過局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還可以輔助發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致絕緣故障的主要原因。1.1.1 局部放電定義及其產(chǎn)生原因1 定義。絕緣體中只有局部區(qū)域發(fā)生放電，而沒有貫穿于施加電壓的導(dǎo)體之間，這種現(xiàn)象稱之為局部放電。局部放電可能發(fā)生在絕緣體

12、的內(nèi)部，也可能發(fā)生在絕緣體的表面，前者稱為內(nèi)部局部放電，后者稱為表面局部放電。在國(guó)際電工委員會(huì) IEC-270文件中，局部放電的定義為:兩個(gè)導(dǎo)體間的絕緣只有部分被短接的電氣放電。這種放電可以是，也可以不是發(fā)生在導(dǎo)體的附近。固體介質(zhì)中的空穴、液體絕緣中的氣泡，介質(zhì)的層間油隙，局部場(chǎng)強(qiáng)過高的介質(zhì)表面等都能形成局部放電;絕緣表面污染或受潮等也能造成局部放電。2 產(chǎn)生的原因。當(dāng)絕緣體中局部區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就發(fā)生放電。在實(shí)際的絕緣系統(tǒng)中，有的是由復(fù)合材料構(gòu)成的，如液體與固體、氣體與固體等復(fù)合絕緣系統(tǒng)。在這樣的絕緣系統(tǒng)中，不同材料中的電場(chǎng)強(qiáng)度不同，而且擊穿場(chǎng)強(qiáng)也不同，這就可能在某種材料

13、中首先出現(xiàn)局部放電。有的絕緣系統(tǒng)雖然是由單一的材料做成，但由于在制造中殘留的，或在使用中絕緣老化而產(chǎn)生氣泡、裂紋或其他雜質(zhì)，在這些絕緣缺陷中往往會(huì)首先發(fā)生放電。其中最常發(fā)生的是氣泡的放電，因?yàn)闅怏w的介電常數(shù)很小，在交流電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度是與介電常數(shù)成反比的，所以氣泡中的電場(chǎng)強(qiáng)度要比周圍介質(zhì)中高得多，而氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)一般都比液體或固體低得多，因而很 容易在氣泡中首先出現(xiàn)放電。這在固體絕緣，如干式互感器、電機(jī)、膠紙?zhí)坠芤约八芰想娎|等等中，尤為嚴(yán)重。除了介質(zhì)不均勻或有缺陷造成電場(chǎng)集中之外，導(dǎo)體表面的毛刺、導(dǎo)體尖端或?qū)Ь€的直徑太小、在導(dǎo)體附近的電場(chǎng)過于集中也會(huì)造成放電，如電容器的電極邊緣、高壓架空導(dǎo)線、

14、沒有屏蔽好的變壓器高壓端頭、電纜的端頭以及電機(jī)線棒的出槽口等部位，都經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)局部放電。此外，在電氣設(shè)備或電路中，還會(huì)因有懸浮電位的導(dǎo)體而出現(xiàn)感應(yīng)放電，或者有連接點(diǎn)接觸不好而發(fā)生放電等。改善電工設(shè)備的設(shè)計(jì)、工藝和所應(yīng)用的絕緣材料，可以提高局部放電的起始電壓，減小局部放電。但對(duì)于超高壓電氣設(shè)備，要求完全消除局部放電是不實(shí)際的，只能限制它不超過某一水平，以保證設(shè)備能夠安全運(yùn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間。1.1.2 局部放電的危害局部放電的能量雖然很小，但它會(huì)使絕緣材料老化，隨著介質(zhì)放電的通道逐漸增長(zhǎng)，最終可能使整個(gè)絕緣擊穿或閃絡(luò)。局部放電對(duì)絕緣的危害主要表現(xiàn)為:(1) 由僅在局部放電區(qū)域內(nèi)存在的具有強(qiáng)化學(xué)作用的

15、活性基團(tuán)，這些活性生成物以及在放電作用下形成的聚合物支鏈的活性基團(tuán)與氣體介質(zhì)的氧或與由局部放電造成的其它活性物質(zhì)相作用，腐蝕絕緣體，使聚合物氧化。(2) 放電點(diǎn)處介質(zhì)發(fā)熱可達(dá)到很高的溫度，長(zhǎng)期放電的部位很易被燒焦或化。溫度升高會(huì)產(chǎn)生熱裂解、氧化裂解，同時(shí)溫度提高會(huì)增大介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗，由此產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速熱老化。(3) 放電過程產(chǎn)生的電子或離子能量很高，在電場(chǎng)作用下撞擊介質(zhì)表面，可能打斷絕緣體的化學(xué)鍵，使表面腐蝕，開裂或產(chǎn)生氣體。(4) 放電過程中所產(chǎn)生的紫外線與 X 射線的輻照作用，使分子裂解.使高分子分解成單體。對(duì)于某些材料，上述射線會(huì)促使分子間的交聯(lián)，使材料發(fā)脆。(5) 斷續(xù)爆破性的放

16、電和放電產(chǎn)生的高壓力氣體，會(huì)使絕緣體開裂，從而形成新的放電點(diǎn)。放電時(shí)產(chǎn)生的聲波也會(huì)引起機(jī)械化學(xué)作用。機(jī)械振動(dòng)波也會(huì)使高分子裂解成低分子。以上幾種破壞機(jī)理往往同時(shí)存在，對(duì)于不同材料和在不同條件下，可能以其中某一種為主。局部放電主要是在交流正弦電壓下產(chǎn)生的，直接危害著絕緣的正常運(yùn)行.其它如雷電過電壓、操作過電壓，因其時(shí)間歷程短，出現(xiàn)機(jī)率少，不足以引起 大的放電危害.直流電壓下，因放電出現(xiàn)的重復(fù)率比交流電壓低得多，故不為人們重視。1.2 局部放電的測(cè)試方法局部放電測(cè)量的方法很多，都是根據(jù)局部放電過程所發(fā)生的物理和化學(xué)效應(yīng)，通過測(cè)量局部放電所產(chǎn)生的電荷交換、能量的損耗、放射的電磁波、發(fā)出的聲和光以及生

17、成一些新的生成物等信息、 ，來表征局部放電的狀態(tài)。這些信息中有電信息和非電信息兩大類，由此可分為電測(cè)量法和非電測(cè)量法兩大類。1.2.1 非電測(cè)法非電測(cè)法它包括:(l) 聲檢測(cè)法，(2) 光檢測(cè)法，(3) 紅外攝像法，(4) 放電產(chǎn)物分析法，如色譜分析。非電測(cè)法有一明顯的優(yōu)點(diǎn)，即在測(cè)量中不受電氣的干擾其目的在于對(duì)局部放電部位的定位檢測(cè)。目前非電測(cè)量法應(yīng)用最多的是聲測(cè)法，這種方法在電力電容器、電力變壓器等電工設(shè)備的局部放電檢測(cè)中己得到實(shí)際應(yīng)用，而其他非電測(cè)法目前還達(dá)不到電測(cè)法的精度。1.2.2 電測(cè)法電測(cè)量法中有脈沖電流法(ERA)、電橋法、脈沖極性鑒別法以及無線電干擾電壓法(RIV)等等，其中脈

18、沖電流法是最普遍采用的一種方法，它由于靈敏度高和使用方便而被廣泛采用，也是 IEC-Pub-270 關(guān)于局部放電測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)中推薦的方法。1 脈沖電流法(ERA 法)。脈沖電流法就是利用檢測(cè)阻抗檢測(cè)局部放電產(chǎn)生時(shí)出現(xiàn)的電壓脈沖信號(hào)。2 無線電干擾測(cè)量法(RIV)。這種測(cè)量方法是利用無線電干擾儀對(duì)設(shè)備進(jìn)行局部放電測(cè)量，其測(cè)試原理和脈沖電流法的測(cè)試原理相同，RIV 法在美國(guó)和西歐有較廣泛的應(yīng)用，其測(cè)量方法有美國(guó)國(guó)家電氣制造協(xié)會(huì)的 NEMA107-64 及國(guó)際防止無線電干擾委員會(huì)的 ClsPRIA1996，在 IEC-270 也列入了此法。它的結(jié)構(gòu)和操作比較簡(jiǎn)單，對(duì)于氣體中的放電檢測(cè)有較高的靈敏度。對(duì)

19、于放電形成時(shí)間較長(zhǎng)的油中局部放電的情況，檢測(cè)靈敏度將顯著下降，但因 RIV 法頻帶窄及中心頻率可變，故抗干擾性較好。 1.3 局放測(cè)試技術(shù)的新發(fā)展局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展到今天，己經(jīng)有了很大的進(jìn)步。無論是實(shí)驗(yàn)室使用還是現(xiàn)場(chǎng)使用，都對(duì)局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了更高的要求。高速數(shù)據(jù)采集方式和 PCI 總線的數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)是局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在硬件上的發(fā)展趨勢(shì)，這種配置方式有利于局放信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示與分析，從而有利于對(duì)局放的信號(hào)特點(diǎn)和機(jī)理作進(jìn)一步研究。信號(hào)處理，就是對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行所需的變換或按預(yù)定的規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算，使之更便于對(duì)它們進(jìn)行分析、識(shí)別。在局放信號(hào)的提取方面，目前應(yīng)用較廣泛的數(shù)字信號(hào)處理方法主要有四大類:傅立葉變換、自

20、適應(yīng)濾波、專用濾波器、小波變換。1.3.1 傅立葉變換傅立葉變換是數(shù)字信號(hào)處理的一個(gè)強(qiáng)有力工具，它的實(shí)質(zhì)是將時(shí)域信號(hào)變換為頻域信號(hào)，從而信號(hào)處理大為簡(jiǎn)化，直觀地講，用傅立葉變換可將信號(hào)分解成許多不同頻率的正弦波之和，這些頻率的范圍代表信號(hào)的頻譜，傅立葉變換的濾波功能體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:（1）就連續(xù)的正弦信號(hào)而言，傅立葉正變換本身就是濾波器，因?yàn)樗簩⑿盘?hào)分解為不同頻率的正弦信號(hào)，從其變換結(jié)果即可獲得所需要分析的某一頻率信號(hào)的幅值和相位。（2） 就離散的脈沖型信號(hào)而言，傅立葉反變換可成為濾波器，因?yàn)樾盘?hào)經(jīng)過傅立葉正變換后，在頻域可將某一正弦信號(hào)對(duì)應(yīng)的實(shí)部和虛部置零，再經(jīng)過傅立葉反變換后即實(shí)現(xiàn)對(duì)該

21、正弦信號(hào)的帶阻濾波。例如，在 50 Hz 的正弦信號(hào)中混雜若干脈沖信號(hào)，在經(jīng)傅立葉正變換后，將 50 Hz 對(duì)應(yīng)的實(shí)、虛部置零，再經(jīng)傅立葉反變換僅會(huì)剩下脈沖信號(hào)。1.3.2 自適應(yīng)濾波自適應(yīng)濾波與傅立葉變換不同，它是以信號(hào)本身為對(duì)象對(duì)當(dāng)前觀察的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。它自動(dòng)調(diào)節(jié)本身的沖激響應(yīng)特性，或者說，自動(dòng)調(diào)節(jié)數(shù)字濾波器的系數(shù)以適應(yīng)信號(hào)變化的特性，從而達(dá)到最優(yōu)化濾波。自適應(yīng)濾波器不需要關(guān)于輸入信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)，計(jì)算量小，特別適用于實(shí)時(shí)處理，就局放信號(hào)的提取而言，正弦性信號(hào)和其它干擾信 號(hào)被認(rèn)為是噪聲，其自適應(yīng)濾波原理是:一個(gè)輸入信號(hào) Yk含有所要提取的信號(hào) Sk，它淹沒在噪聲 Nk中，Yk=Sk+Nk。

22、另一個(gè)輸入信號(hào) Xk，Xk是 Yk的一種度量，并以某種方式與噪聲 Nk有關(guān)。Xk被數(shù)字濾波器所處理，產(chǎn)生對(duì)噪聲 Nk的估計(jì)值 Nk，這樣就可以從Yk中減去 Nk，得到對(duì)所要提取的信號(hào)的估計(jì)值。1.3.3 專用濾波器濾波器的作用是濾除信號(hào)中某一部分的頻率分量。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過數(shù)字濾波器的處理，其效果就相當(dāng)于對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)經(jīng)過由 RLC 構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)后的輸出。根據(jù)局放監(jiān)測(cè)中可能產(chǎn)生的干擾，并分析這些干擾分布的頻帶，從而設(shè)計(jì)出專用的濾波器，使之對(duì)干擾具有帶阻特性，而對(duì)局放信號(hào)具有帶通特性，這種數(shù)字濾波器也是比較適用于局放信號(hào)監(jiān)測(cè)的。1.3.4 小波變換小波變換是 20 世紀(jì) 90 年代興起的一種新的數(shù)

23、學(xué)工具，在信號(hào)處理方面，小波分析以其優(yōu)良的局部時(shí)頻特性而得到日益廣泛的應(yīng)用。小波變換中的多尺度分析方法可將數(shù)據(jù)分割成一塊塊的信息，不同的信息塊表現(xiàn)為不同頻帶的信號(hào)，并且直接從時(shí)域上反映出來。多尺度分析方法從根本上可以認(rèn)為是由兩個(gè)濾波器組成，一個(gè)帶通濾波器，一個(gè)低通濾波器。同時(shí)，多尺度分析又是一個(gè)遞推算法，即信號(hào)進(jìn)入兩個(gè)濾波器后，由低通濾波器輸入的信號(hào)仍可繼續(xù)由這兩個(gè)濾波器進(jìn)行分解。這兩個(gè)濾波器由小波函數(shù)生成，它們是完全正交的，從而避免了頻帶的混疊或泄漏，與傅立葉變換相比，小波變換具有良好的局部性，即提取信號(hào)并不需要象傅立葉變換那樣需要整個(gè)時(shí)域信號(hào)，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存要求不高，計(jì)算時(shí)間也較短。另外小波

24、變換也是僅在時(shí)域進(jìn)行，信號(hào)的位置、幅值和波形都十分直觀。小波變換與其他信號(hào)分析處理方式相比，其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)丟失時(shí)域信息。綜上所述，在應(yīng)用最廣泛的電測(cè)法中，主要的工作集中在如何區(qū)分局部放電脈沖和干擾信號(hào)，而無論是傅立葉變換、自適應(yīng)濾波，還是專用濾波器、小波變換等，均是此目的。但是，進(jìn)一步考察干擾和信號(hào)的特性，局部放電是脈沖性的，時(shí)間很短(微秒級(jí))，而能量上又不大;而干擾除了有周期性的(如工頻電的干擾及其諧波干擾)，也有階躍性和脈沖性的(如開關(guān)的操作引起的操作干擾、可控硅觸發(fā)的干擾等)；若采用如上 所述的濾波，濾除干擾的同時(shí)，信號(hào)也被大大地縮減，甚至無法再用。本文試圖將信號(hào)與干擾一并直觀地展現(xiàn)給人，

25、由人進(jìn)行剔除和判斷。首先將一種數(shù)字式局部放電儀與計(jì)算機(jī)接口，將局部放電儀測(cè)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的硬盤上；充分利用計(jì)算機(jī)的圖形顯示功能，將局部放電的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以二維(Q-、N-)、三維(N-Q-、Q-t)的形式顯示出來，直觀形象地展現(xiàn)干擾或局放信號(hào)，并通過大量的實(shí)驗(yàn)，分析總結(jié)各干擾、局放的圖形特征和規(guī)律，以便于高壓試驗(yàn)人員掌握并應(yīng)用。 2 局部放電的測(cè)量2. 1 工頻電壓下的局部放電在工頻交流、直流、和沖擊電壓下，局部放電的機(jī)理和種類有很大差別。根據(jù)有關(guān)研究表明，直流電壓和沖擊電壓引起的局部放電所帶來的危害要遠(yuǎn)小于工頻電壓下局部放電所造成的危害。因此只對(duì)工頻電壓下的局部放電進(jìn)行分析。2.1.

26、12.1.1 局部放電形式局部放電形式高壓電氣設(shè)備中發(fā)生的局部放電，形態(tài)雖然各異，但比較典型的主要有以下幾種類型:1 內(nèi)部局部放電。在介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的氣隙放電，都屬于內(nèi)部局部放電。放電的特性與介質(zhì)的特性和氣隙的形狀、大小、位置以及氣隙中氣體的性質(zhì)有關(guān)。局部放電總是首先出現(xiàn)在試驗(yàn)電壓的瞬時(shí)值上升接近 90o的相位。隨著試驗(yàn)電壓的升高，出現(xiàn)放電脈沖的相位范圍逐漸擴(kuò)展，甚至可以超過 0o，但在之后的一段相位總是不會(huì)有放電脈沖的。每次放電大小不等、疏密度不均、放電量小的間隔短，放電次數(shù)多；放電量大的間隔時(shí)間長(zhǎng)，放電次數(shù)少。當(dāng)氣隙的四周都是介質(zhì)時(shí)，在試驗(yàn)電壓的正負(fù)半周出現(xiàn)的放電波形是對(duì)稱的2

27、表面局部放電。絕緣體表面的局部放電過程與內(nèi)部放電過程基本上相同。所不同的是氣泡壁只有一邊是介質(zhì)，另一邊是導(dǎo)體，放電產(chǎn)生的電荷只能累積在介質(zhì)的一邊，因此累積的電荷少了，放電更不容易出現(xiàn)在二、四象限。另外，若兩個(gè)電極是一大一小:放電只發(fā)生在一個(gè)電極的邊緣，則出現(xiàn)的放電圖形是不對(duì)稱的。當(dāng)放電的電極接高壓，不放電的電極接地時(shí)，在外加電壓的負(fù)半周中出現(xiàn)的放電脈沖幅值小而次數(shù)多,而在正半周出現(xiàn)的脈沖出現(xiàn)少而幅值大。這由于導(dǎo)體在負(fù)極性時(shí)容易發(fā)射電子，同時(shí)正離子撞擊陰極，產(chǎn)生二次電子發(fā)射，使得負(fù)極性電極附近的氣體容易產(chǎn)生放電，即起始放電電壓低，于是放電次數(shù)多而放電脈沖的幅值小。在正板性下，情況正好相反，于是出

28、現(xiàn)的放電脈沖次數(shù)少而幅值大。如果電極是對(duì)稱的，在兩個(gè)電極邊緣的電場(chǎng)強(qiáng)度是一樣的，那么在兩個(gè)電極邊緣出現(xiàn)的放電情況也是相同的，在正負(fù)兩個(gè)半周出現(xiàn)的放電的圖形基本上是對(duì)稱的。3. 電暈放電。電暈放電是發(fā)生在導(dǎo)體周圍都是氣體的情況下，以針對(duì)板電極系統(tǒng) 為例，在針尖導(dǎo)體附近的電場(chǎng)強(qiáng)度最高，當(dāng)針尖附近的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，這部分氣體發(fā)生放電。如果針尖施加的電壓是負(fù)極性的，則正離子移向針尖電板，電子在遷移過程附著到中性分子上變?yōu)樨?fù)離子，負(fù)離子遷移比較慢，就在針尖外圍形成了負(fù)離子層，使得針尖附近的電場(chǎng)強(qiáng)度降低，于是放電停止。隨著外加電壓瞬時(shí)值的提高，或者即使電壓不變，負(fù)離子也隨著時(shí)間延長(zhǎng)而移向正電

29、極，則針尖附近的電場(chǎng)又提高，于是又出現(xiàn)第二次放電。這樣放電產(chǎn)生的脈沖，大小一樣而且間隔的時(shí)間也基本相同。由于在負(fù)極性下電子容易發(fā)射，所以放電總是首先出現(xiàn)在負(fù)半周。當(dāng)電壓很高時(shí)，也可能在正半周出現(xiàn)次數(shù)少而幅值大的放電。同時(shí)，由于放電產(chǎn)生的空間電荷都能流動(dòng)而消失，而不會(huì)固定累積起來，所以放電脈沖出現(xiàn)在對(duì)稱于電壓峰值的相位上，即在過峰值的相上也會(huì)出現(xiàn)放電。2.1.12.1.1 局部放電特征局部放電特征從以上的分析，可以看出一些局部放電的基本特征:無淪是絕緣內(nèi)部局部放電還是表面局部放電、電暈放電，都和試驗(yàn)電壓的高低有直接關(guān)系。這些局部放電信號(hào)一般由多個(gè)幅值不等、發(fā)生相位有一定規(guī)律的脈沖組成。絕緣內(nèi)部局

30、部放電和表面局部放電只出現(xiàn)在瞬時(shí)電壓絕對(duì)值上升靠近峰值附近，在第二和第四象限內(nèi)幾乎都沒有放電脈沖;電暈放電則是在峰值(正或負(fù))兩側(cè)呈現(xiàn)出對(duì)稱的特點(diǎn)。這些特征對(duì)于正確區(qū)分放電和干擾是至關(guān)重要的。2.2 局部放電的參數(shù)在一定條件下，試品中發(fā)生的局部放電可以用不同的參量表示。而且也必須通過多種表征參數(shù)才能全面描繪其狀態(tài)，同時(shí)局部放電對(duì)絕緣破壞的機(jī)理也很復(fù)雜，也需要通過不同的參數(shù)來評(píng)定絕緣的情況。1 視在電荷量 q。在試品兩端注入一定電荷量，使試品端電壓的變化和由局部放電本身引起的端電壓的變化相同，此注入量即為局部放電的視在電荷置，一般用皮庫(kù)(pC)表示。應(yīng)注意:（1）視在在電荷量與放電處所涉及的電荷

31、量不相等，后者不能直接測(cè)量。（2）實(shí)際上，由于局部放電引起的電流脈沖在測(cè)量阻抗端子上所產(chǎn)生的電壓脈沖波形可能不同于校準(zhǔn)脈沖引起的波形?？梢哉J(rèn)為視在電荷乃是將此電荷瞬時(shí)注入試品兩端， 在測(cè)量?jī)x器上讀到的數(shù)值與局部放電引起的儀器讀數(shù)相等的電荷。試品具有行波或衰減現(xiàn)象的特殊情況，2 重復(fù)率n。在選定的時(shí)間間隔內(nèi)，所測(cè)得的每秒鐘局部放電脈沖的平均數(shù)。注:實(shí)際上，僅能考慮超過規(guī)定量值或在規(guī)定量值范圍內(nèi)的脈沖。其結(jié)果有時(shí)以局部放電量的累積頻率分布曲線表示。3 平均放電電流I。在某一時(shí)間間隔內(nèi)，電荷絕對(duì)值的平均值。4 放電功率P。某一時(shí)間間隔隔內(nèi)，視在電荷量與產(chǎn)生脈沖時(shí)的瞬時(shí)電壓值乘積的總和除以時(shí)間間隔。5

32、 局部放電起始電壓 Ui。當(dāng)加于試品上的電壓從觀測(cè)不到局部放電的較低值逐漸增加到在試驗(yàn)回路中觀測(cè)到局部放電時(shí)的最低電壓.在實(shí)踐中，起始電壓 Ui 是局部放電幅值等于或小于某一規(guī)定值時(shí)的最低電壓。6 局部放電熄滅電壓Ue。當(dāng)加于試品上的電壓從觀測(cè)到局部放電的較高值逐漸降低到在試驗(yàn)回路中能觀測(cè)到局部放電時(shí)的最低電壓。在實(shí)踐中、熄滅電壓 Ue 是局部放電幅值等于或小于某一定值的最低電壓。7 局部放電試驗(yàn)電壓。局部放電試驗(yàn)電壓，是在某一規(guī)定程序中在試品上所加的規(guī)定電壓，在此電壓下局部放電量不應(yīng)超過某規(guī)定值。 3 圖形分析方法及其實(shí)現(xiàn)3.1 局部放電測(cè)試的圖形分析方法通常，局部放電的測(cè)試是利用脈沖電流測(cè)

33、試法在具有橢圓基線示波器的模擬式局放儀上進(jìn)行的，它可以實(shí)時(shí)地顯示局部放電的脈沖和相位的關(guān)系，測(cè)試波形如圖 3.1。圖圖 3.13.1 橢圓基線上的典型局部放電波形橢圓基線上的典型局部放電波形在通常的測(cè)量過程中，整個(gè)回路和測(cè)試儀器會(huì)受到外界各種干擾的影響，因此，如何判斷、分辨出干擾和局部放電是準(zhǔn)確測(cè)量局部放電的關(guān)鍵。以往，這種判別干擾的經(jīng)驗(yàn)是在模擬式局放儀上長(zhǎng)期積累所得到的，不易被人們認(rèn)識(shí)掌握。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，近幾年國(guó)內(nèi)外局部放電測(cè)試?yán)碚撚辛诵碌倪M(jìn)展，其中之一就是圖形分析方法。圖形分析方法實(shí)際上是將與局部放電有關(guān)的各種指標(biāo)如 N、Q、t 等以一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制成圖形來分析的一種方法。嚴(yán)

34、格說來，前面的橢圓基線上的局部放電波形也是一種圖形分析方法，但是它只反映了某一時(shí)刻放電量 Q 和相位小的關(guān)系，其提供的信息已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代局部放電測(cè)試的需要。需要進(jìn)一步探討的是經(jīng)過統(tǒng)計(jì)處理的某個(gè)時(shí)間段的信息。這些信息組成各種圖譜，使其更能夠表征局部放電的概貌。1 Q-N 圖譜。將測(cè)得的視在放電電荷 Q 按大小排列，并取等區(qū)間，統(tǒng)計(jì)出各區(qū)間內(nèi)的放電次數(shù)，作出分布譜圖，即為 Q-N 譜圖。如圖 3.2 所示為兩電機(jī)線棒的 Q-N 譜圖，A 試品放電量大，放電次數(shù)也多，說明此線棒絕緣狀態(tài)不如線棒 B。 圖 3-3 所示為電機(jī)線棒老化過程。若試品放電量較大的放電出現(xiàn)次數(shù)增多或有新的峰值出現(xiàn)，這種新

35、的峰值可能對(duì)應(yīng)著一種新的放電狀態(tài)。它反映老化進(jìn)入了一個(gè)新的階段。目前許多生產(chǎn)單位都已采用測(cè)量 Q-N 圖譜來診斷絕緣狀態(tài)，當(dāng) Q-N 圖譜有明 顯變化時(shí)，說明絕緣特性明顯劣化。圖圖 3.23.2 電機(jī)線棒的電機(jī)線棒的Q-NQ-N圖圖圖圖 3.33.3 電機(jī)線棒老化過程的電機(jī)線棒老化過程的Q-NQ-N圖變化圖變化2 W-N 圖譜。將測(cè)得的每次放電的放電能量按大小進(jìn)行排列，并按等區(qū)間統(tǒng)計(jì)出各區(qū)間內(nèi)的放電次數(shù)，作出直方圖即為 W-N 圖譜，這時(shí)在試品電老化前后測(cè)得的 W-N圖譜如下，顯然，老化后放電能量大的放電次數(shù)增加了，放電能量小的放電次數(shù)也增加了。如圖 3.4 所示。 圖圖 3.43.4 油紙絕

36、緣老化前后油紙絕緣老化前后W-NW-N的變化的變化3 -N 圖譜。將一周期的試驗(yàn)電壓按相位依次氛分為若干等區(qū)間，統(tǒng)計(jì)出各區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)放電的次數(shù)，作出直方圖即為-N 圖譜。通過這圖譜可以看出，在正負(fù)半周內(nèi)放電是否對(duì)稱，放電是否擴(kuò)展到零相位附近，從而可以判斷放電的類型以及放電的水平。放電向零相位擴(kuò)展，說明絕緣性能變壞。如圖 3-5。圖圖 3.53.5 環(huán)氧內(nèi)部氣隙放電的環(huán)氧內(nèi)部氣隙放電的-N-N圖圖4 q-圖譜。將試驗(yàn)電壓一周期的相位分為若干等區(qū)間，再取不同周期中同一相位區(qū)間內(nèi)的視在放電電荷的平均值作出直方圖即為碌中圖譜。如圖 3-6。以上四種圖譜是已經(jīng)得到了部分應(yīng)用的局部放電圖形分析方法，本文要重

37、點(diǎn)介紹的是在分析了前幾種圖譜的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的 Q-、N-組合圖，N-Q-圖和 Q-t 圖。圖圖 3.63.6 環(huán)氧樹脂電老化過程的環(huán)氧樹脂電老化過程的Q-Q-圖譜圖譜 5 Q-、N-組合圖。它是將一段時(shí)間內(nèi)的局放檢測(cè)系統(tǒng)所采集到的信號(hào)按照局放量與相位的關(guān)系，每個(gè)相位上所發(fā)生的放電次數(shù)的關(guān)系，分別繪制出來，然后進(jìn)行分析和判斷局部放電信息，它代表了一段時(shí)間內(nèi)局部放電的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，具體如圖 3.7 所示。圖圖 3.73.7 局部放電信號(hào)的局部放電信號(hào)的Q-Q-,N-,N-組合圖組合圖此圖是和圖 3.1 的橢圓圖相對(duì)應(yīng)的，可以看出，同樣是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)局部放電信號(hào)的反映，Q-、N-組合圖比橢圓圖的信息量大得多

38、，從圖中我們可以看出，標(biāo)準(zhǔn)的局部放電不是在某個(gè)相位上固定出現(xiàn)，其局部放電量也不是定值，而是在相位分布和放電量上都表現(xiàn)出一定的正態(tài)分布規(guī)律，符合前面對(duì)交流電壓下局部放電產(chǎn)生的機(jī)理分析和特征描述。這些信息是無法在橢圓圖上表現(xiàn)出來的。6 Q-t 圖。是將每一時(shí)刻的放電量和相位的關(guān)系按時(shí)一間先后用三維圖形直觀的展出來。具體如圖 3.8 所示。此圖也是和圖 3.1 的橢圓圖相對(duì)應(yīng)的。這種圖譜是將儀器連續(xù)采集到的 40 組信號(hào)排列在一起，它代表了一段時(shí)間內(nèi)局部放電量的變化過程，對(duì)于觀察局部放電的發(fā)展，區(qū)分局部放電和干擾非常有利。這一點(diǎn)在后面的具體應(yīng)用一章中將會(huì)有更深入的分析。 圖圖 3.83.8 局部放電

39、信號(hào)的局部放電信號(hào)的Q-Q-t-t組合圖組合圖7 N-Q-圖。是將一段時(shí)間內(nèi)采集到的放電次數(shù)，放電量和相應(yīng)的相位用三維圖譜來表征出來。如圖 3.9。圖圖 3.93.9 局部放電信號(hào)的局部放電信號(hào)的N-Q-N-Q-圖圖此圖也是和圖 3.1 的橢圓圖相對(duì)應(yīng)的。從圖中可以看出局部放電量的密度和分散性，能夠準(zhǔn)確反映試品放電的內(nèi)在規(guī)律。以上三種圖形分析的方法，從各個(gè)角度表征了局部放電的特征，為了進(jìn)行全面分析，我們經(jīng)常要將這三種圖形結(jié)合起來綜合判斷，這將在以后的章節(jié)里詳細(xì)介紹。3.2 圖形分析方法的硬件實(shí)現(xiàn)為了使圖形分析方法可以在局部放電測(cè)試中達(dá)到預(yù)想的結(jié)果，以往的模擬測(cè)量系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到所需的局部放電脈沖

40、信息量，所以必須利用數(shù)字式檢測(cè)系統(tǒng)。數(shù)字式局部放電檢測(cè)系統(tǒng)是將局部放電測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合為一體實(shí)驗(yàn)接線如圖 3.10。圖圖 3.103.10 局部放電信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)局部放電信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)Cx為試品；T 為工頻高壓無暈試驗(yàn)變壓器，最高輸出電壓為 30 kV；R 為 10 k的水阻，為試品提供短路保護(hù)；Ck為 50 kV、1 800 pF 的高壓耦合電容，用于耦合試品Cx 產(chǎn)生的局部放電電流。另外，Ck一方面可用于抑制來自電源的干擾，另一方面可用于提高檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度。S 為專門設(shè)計(jì)的高頻脈沖電流傳感器，具有非常高的頻率響應(yīng)特性和良好的線性度。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立在雙層屏蔽試驗(yàn)室內(nèi)。在局部放電測(cè)量中

41、，常用的獲取局部放電信號(hào)的方法是阻抗檢測(cè)法。傳統(tǒng)的阻抗檢測(cè)法需要改變?cè)械碾姎饣芈罚绊懺须姎饣芈返耐暾?，同時(shí)使得實(shí)驗(yàn)主回路與測(cè)量回路有直接的電接觸，容易對(duì)測(cè)量系統(tǒng)造成干擾，且影響測(cè)量系統(tǒng)的安全。為此，采用一種脈沖電流傳感器來獲取局部放電信號(hào)。這種傳感器在獲取局部放電信號(hào)時(shí)不需要改變?cè)械碾姎饣芈?，使?shí)驗(yàn)主回路與測(cè)量回路電隔離，安裝也很方便快捷，同時(shí)又具有較高的靈敏度。3.3 圖形分析方法的軟件實(shí)現(xiàn)通過數(shù)字化局放儀得到了局部放電的數(shù)字信號(hào)后，便可以利用軟件對(duì)其進(jìn)行處理分析。本文利用 C+語言編制的一套程序，可以實(shí)現(xiàn)如前所述的 Q-、N-組合圖，N-Q-圖和 Q-t 圖。程序?qū)?shù)字局放儀采集

42、到的 40 組局部放電信息，包括局部放電量 Q、發(fā)生的相位，進(jìn)行組織、統(tǒng)計(jì)，得到各種圖譜。具體程序結(jié)構(gòu)不再贅述。 4 圖形分析方法的應(yīng)用 4.1 局部放電脈沖的圖形分析在交流電壓下，被試品中其內(nèi)部的局部放電，一般發(fā)生在正弦波的 I, III 象限中，如圖 4.1 橢圓圖所示。圖圖 4.14.1 局部放電脈沖的橢圓圖形局部放電脈沖的橢圓圖形如果將一段時(shí)間內(nèi)所得局部放電脈沖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理，就得到如圖 4.2 , 4.3 , 4.4所示的局放圖形。圖圖 4.24.2 局部放電脈沖的局部放電脈沖的Q-Q-,N-,N-組合圖組合圖 圖圖 4.34.3 局部放電脈沖的局部放電脈沖的Q-Q-N-N圖圖圖圖

43、4.44.4 局部放電脈沖的局部放電脈沖的N-Q-N-Q-圖圖從以上的局部放電圖形中，可以看到，利用多周波局部放電信號(hào)所形成的圖形，由于它是一個(gè)的局放脈沖信息的集合概念，因此它比利用一個(gè)周波中局放脈沖橢圓圖形，更能形象的分析和判斷局部放電現(xiàn)象及試品的局放量大小，更由于局放圖形反映的局放信息量增大，因此，它也更充分反映試品其內(nèi)部的局部放電規(guī)律。同時(shí)，可以看到，由于試品其內(nèi)部放電，是一個(gè)能量的積累，釋放過程，因此，其局放脈沖是在正弦波 I , III 象限中，以 45 度, 225 度為中心，在試品發(fā)生的放電量、放電次數(shù)等參數(shù)上，形成一個(gè)正態(tài)分布過程，由此，可以看到局部放電脈沖它不可能是出現(xiàn)在固定

44、相位，固定幅值的脈沖。由于是將整個(gè)放電的過程展開表現(xiàn)出來，因此可以通過這些圖譜清晰地看出放電的變化。下面的三組圖即反映在試驗(yàn)過程中隨電壓的變化局部放電量也隨之變化的過 程。圖圖 4.54.5 起始放電階段的起始放電階段的Q-Q-,N-,N-組合圖組合圖, ,N-Q-N-Q-圖和圖和Q-Q-t-t圖圖 圖圖 4.64.6 預(yù)加電壓階段的預(yù)加電壓階段的Q-Q-,N-,N-組合圖，組合圖，N-Q-N-Q-圖和圖和Q-Q-t-t圖圖 圖圖 4.74.7 持續(xù)電壓階段的持續(xù)電壓階段的Q-Q-,N-,N-組合圖，組合圖，N-Q-N-Q-圖和圖和Q-Q-t-t圖圖 4.2 局部放電測(cè)量中的干擾圖形分析在局部

45、放電測(cè)量時(shí)，受到的外界干擾是各種各樣的，但按照其特性可大致分為兩大類:一類是連續(xù)波形出現(xiàn)的；如電源中的諧波，空間無線電干擾，電磁輻射等；另一類是屬于脈沖型干擾，如發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)電刷火花，可控硅觸發(fā)脈沖等。對(duì)于第一類干擾，由于它具有波形的連續(xù)性，因此，在一般的局放儀上較容易和局部放電脈沖分辨開來，也可以通過相應(yīng)的濾波措施消除它的影響。而對(duì)于第二類型的干擾，由于其高頻脈沖特性與局部放電的脈沖特性極為相似，因此，在一般的橢圓上較難予以區(qū)分，需有經(jīng)驗(yàn)者才能識(shí)別，這給局部放電測(cè)量也帶來極大困難。但是，在局部放電圖形分析模式下，無論它是哪一種干擾信號(hào)，都可以以圖形的方式得以充分的展現(xiàn)，并能夠根據(jù)各種干擾和

46、真正局部放電脈沖的特征區(qū)別開來。一般情況下干擾可能有以下四種。 (l) 具有固定相位的脈沖干擾，如圖 4.8 和圖 4.9 所示(a)為在二維分析圖上的圖形:(b)、(c)為在三維分析圖譜上的圖形。從圖 4.8 和 4.9 中可以看到，此類干擾，它在每個(gè)正弦周波上，都出現(xiàn)在相同位置且具有相同或不同的幅值，因此，這種性質(zhì)的干擾山于它的固定性，在N-，N-Q-的統(tǒng)計(jì)上展現(xiàn)出單個(gè)的次數(shù)峰值，在Q-t上展現(xiàn)出整齊的排列，這樣在圖形上較易與前述的局部放電圖形分別出來。(2) 與正波電壓相位有時(shí)間相關(guān)規(guī)律的干擾脈沖，如圖 4.10 所示。由于這種脈沖干擾與相位、時(shí)間有關(guān)，因此，它會(huì)在正弦波電壓的某一相位范

47、圍內(nèi)擺動(dòng)，這樣它在Q-t三維圖譜上呈現(xiàn)出有規(guī)律的圖形(如橢圓形、圓形、S形、斜線型等)。這樣就有利于運(yùn)用摳圖技術(shù)，將此類干擾從局放圖形中剔出。 (3) 隨機(jī)出現(xiàn)的干擾脈沖，如圖 4.12 所示。隨機(jī)出現(xiàn)的干擾脈沖，由于它在出現(xiàn)的相位、幅值、次數(shù)的不確定性，因此，它在三維圖形(Q-t)上表現(xiàn)出相位的雜亂:可能與局放脈沖相混:但是，通過N-Q-三維圖譜的統(tǒng)計(jì)顯示，它不可能具此，這種干擾較容易區(qū)分。 (4) 各種類型干擾的混合在實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)遇到的不是某一種單一的干擾，而是多種干擾的組合，我們實(shí)測(cè)到的波形如圖 4.13。 圖圖 4.84.8 固定相位的干擾脈沖圖形固定相位的干擾脈沖圖形 圖圖 4

48、.94.9 固定相位的干擾脈沖圖形固定相位的干擾脈沖圖形 圖圖 4.104.10 呈斜線排列的干擾脈沖圖形呈斜線排列的干擾脈沖圖形 圖圖 4.114.11 其他有規(guī)律，周期出現(xiàn)的干擾其他有規(guī)律，周期出現(xiàn)的干擾 a 隨機(jī)干擾脈沖圖形 1b 隨機(jī)干擾脈沖圖形 2圖圖 4.124.12 2 2 種隨機(jī)干擾脈沖圖形種隨機(jī)干擾脈沖圖形 圖圖 4.134.13 各種干擾的混合各種干擾的混合4.3 圖形分析在局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中的應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)中，所測(cè)量到的局部放電信號(hào)，總是和干擾脈沖混在一起，這些干擾脈沖雖然與局放脈沖互相影響，但是在Q-、N-，N-Q-，Q-t等統(tǒng)計(jì)圖形中總會(huì)找到局放脈沖和干擾脈沖的特征規(guī)律。

49、因此，只要通過圖形分析、比較后，在測(cè)量中進(jìn)行必要的開窗處理，就能避開這些干擾的影響。4.3.1 局部放電測(cè)量中的電暈圖形電暈發(fā)生的情況有兩種。當(dāng)電暈發(fā)生在設(shè)備內(nèi)部時(shí)，即是設(shè)備內(nèi)部的局部放電;當(dāng)電暈發(fā)生在設(shè)備以外時(shí)，則是局放測(cè)試過程中的千擾。一般認(rèn)為，如果電暈是發(fā)生在空氣介質(zhì)中，則是外部電暈;若發(fā)生在液體介質(zhì)中，則認(rèn)為是內(nèi)部電暈，這兩種 電暈從圖譜分析中可以看出明顯區(qū)別。圖 4.14 是高壓尖端電暈的一組圖形。如前所述，此種電暈嚴(yán)格出現(xiàn)在電壓的負(fù)峰值處，由圖中也可以看出，其放電次數(shù)在270 度兩 側(cè)呈現(xiàn)出正態(tài)分布規(guī)律；其放電量也是從低到高各個(gè)段都有。圖中還混雜了一些固定相位的干擾，它表現(xiàn)在 N-

50、 圖和 N-Q-圖上則表現(xiàn)出某個(gè)固定相位處出現(xiàn)放電次數(shù)的獨(dú)立峰值，很容易和真正的電暈區(qū)分開來。圖圖 4.144.14 高壓尖端電暈（含有固定相位干擾）高壓尖端電暈（含有固定相位干擾） 圖 4.15 是地電位尖端電暈的圖形。這種電暈和前一種電暈的區(qū)別在于它出現(xiàn)在電壓的正峰值處。圖圖 4.154.15 地電位尖端電暈地電位尖端電暈4.3.2 局放圖形的分析為說明圖形分析方法在現(xiàn)場(chǎng)局部放電測(cè)試中的應(yīng)用效果，下面羅列出一些現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果，并進(jìn)行分析。圖 4.16 是某設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果?？梢钥闯觯瑘D中有固定相位的干擾，通過開窗或摳圖技術(shù)，可以很輕松地將干擾排除。又如圖 4.17 所示，圖 a 是該試品

51、在合閘但未加壓時(shí)的干擾背景圖形，圖 b 是試品的局部放電起始電壓時(shí)的局放脈沖與干擾脈沖圖形，圖 C 則記錄了將試品施加電壓從測(cè)量電壓升到激發(fā)電壓，及降到測(cè)量 電壓的整個(gè)局部放電脈沖的變化過程。將此 3 幅圖進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，干擾脈沖的圖形，在試品加壓過程中，未發(fā)生變化，而局部放電量卻隨著電壓的變化而變化。因此，可以利用 Q-t 的圖形來分析局部放電隨電壓時(shí)間的變化過程。 圖 4-18 絕緣在外施電壓變化時(shí)，局部放電的特性發(fā)生變化的 N-Q-圖，圖 4-18 為絕緣在外施電壓變化時(shí)，局部放電的特性發(fā)生變化的一組 N-Q-圖。比較可知，當(dāng)電壓升高到 12 kV 時(shí)，在負(fù)半周出現(xiàn)了更大量值的局部放電

52、，并且密度很高，而 8 kv 時(shí)發(fā)生的局部放電圖譜輪廓依然保留，變化不大。 圖圖 4.164.16 某設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)局部放電圖形某設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)局部放電圖形 圖圖 4.174.17 電壓互感器的現(xiàn)場(chǎng)局放圖形電壓互感器的現(xiàn)場(chǎng)局放圖形 a. 絕緣 8 kV 時(shí) N-Q-圖譜 b 絕緣 12 kV 時(shí) N-Q-圖譜圖圖 4.18 不同電壓時(shí)的不同電壓時(shí)的 N-Q-圖譜圖譜4.3.3 圖形分析方法在絕緣判斷中的應(yīng)用擴(kuò)展由于N-Q-圖反映了試品發(fā)生放電的內(nèi)在規(guī)律，我們可以利用這些圖形來分析放電的特征，還可以通過觀察它的變化來判斷絕緣狀態(tài)的變化。如圖 4.19 是一絕緣沿面爬電的圖譜，從中可知在正負(fù)半周其放電量的

53、大小和次數(shù)密度是不一樣的，而且在同一半周相位區(qū)域內(nèi)，放電量的大小也并非是一常數(shù)，大量值和小量值的放電均有發(fā)生。 圖 4.20 中的一組圖則說明了絕緣在持續(xù)的局部放電的作用下絕緣老化，局部放電特性也隨之改變的情況。圖 4.20 絕緣在持續(xù)的局部放電的作用下絕緣逐漸老化的N-Q-圖從上面一組圖可以看出，圖 a 是絕緣在某一電壓下開始發(fā)生局放時(shí)的圖譜，其放 電發(fā)生在正圖圖 4.194.19 絕緣沿面爬電的絕緣沿面爬電的N-Q-N-Q-圖譜圖譜a. 絕緣初始局放 N-Q-圖譜b. 絕緣局放 4 小時(shí) N-Q-圖譜圖圖 4.204.20 絕緣在持續(xù)的局部放電的作用下絕緣逐漸老化的絕緣在持續(xù)的局部放電的作用下絕緣逐漸老化的N-Q-N-Q-圖圖半周區(qū)域內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)一定量值范圍的局部放電次數(shù)較高。保持此電壓不變，維持 4 小時(shí)，其局放圖譜如圖 4.2b 所示，與前圖比較可知，在另一半周也發(fā)生了局放，其量值在一范圍內(nèi)擺動(dòng)，且次數(shù)較少。而正半周的局放量值有一定增加，次數(shù)密度也 發(fā)生了變化。顯然絕緣的局放特征發(fā)生了變化。從這一實(shí)例可以看出，我們能夠利用圖形分析方法的這種分析優(yōu)勢(shì)，充分地進(jìn)行絕緣狀態(tài)的診斷，即可以先對(duì)某設(shè)備測(cè)試一組圖譜作為局部放電資料檔案，到下一次試驗(yàn)時(shí)，我們只需要將再次測(cè)到的圖譜與基礎(chǔ)資料進(jìn)行比較，就能夠分析出這一段時(shí)間內(nèi)設(shè)備絕緣狀態(tài)的變化，從而掌握設(shè)備的絕緣變化趨