基于特高频法的GIS局部放电典型缺陷检测及模式识别

张鑫秦孝来唐振威崔悦

（国网辽宁营口供电公司，辽宁营口115000）

摘要：GIS局部放电检测是GIS绝缘状态监测的一种科学有效的方法。当今，局部放电信号类型的识别越来越受到电气试验技术人员的重视。现基于特高频检测方法，对GIS局部放电中几种典型缺陷的检测及模式识别进行研究。

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关键词 ：特高频；局部放电；典型缺陷；模式识别

0引言

气体绝缘组合电器具有安全运行可靠性高、占地面积小、受外界干扰小等优点，因此在城市供电的封闭式变电站中得到广泛应用。GIS事故主要由绝缘故障引起，而绝缘故障早期的主要表现形式是局部放电（PartialDischarge，PD），它既是引起绝缘劣化的主要原因，又是表征绝缘状况的特征量。

1GIS局部放电典型缺陷

国内外研究者根据大量的现场实际经验研究，归纳出以下几种PD典型缺陷：

（1）自由金属颗粒放电。设备制造、组装和操作过程中容易产生微粒，这些微粒在交流电场中发生随机性位移，在移动过程中靠近GIS腔体高压导体部分，在接触前极易引发局部放电。自由金属颗粒比固定金属颗粒产生局部放电的可能性高出10倍以上。

（2）悬浮电位放电。此指设备内部元器件松动形成反复放电特征，此放电信号比较容易检测出来。

（3）金属尖端放电。GIS由于制造和组装过程中工艺不良，不小心在腔体内壁产生的锋利毛刺，在正常工频状态下不会发生击穿放电，但在快速暂态过电压作用下，会成为引发局放的很大的安全隐患。

（4）沿面放电。绝缘表面脏污、其他异物引发的绝缘沿面放电。

（5）内部气隙放电。由于制造工艺不良，绝缘器件存在间隙、裂痕或气泡等缺陷，导致在试验电压下发生闪络所形成的表面树形放电迹象。

2特高频法基本原理

GIS腔体中PD源会产生电脉冲、气体分解物、超声波、电磁辐射、光、热以及能量的损耗等特征，我们可以依据这些特征分别采用多种检测手段对GIS腔体进行PD检测。目前，特高频（Ultra?highFrequency，UHF）法检测技术在电力系统中应用比较广泛。

PD会产生频率在300MHz以上的特高频电磁波信号，且传播过程中衰减较快，但此频段可有效避开电晕干扰，提高信噪比。GIS设备属于金属同轴构造，电磁信号可以沿着它有效地进行远距离传播，并通过GIS上众多的盆式绝缘子等非铁磁材料透射出来，再通过安置在不同位置的传感器运用有限时域差分法对放电源进行定位。

3模式识别

3.1特征参量的提取

不同的PD类型对应的二维图谱（PRPD）不同，得到的统计参数值也不同。本文采用统计参数法提取特征参量，进而描述各类图谱的特征。通过提取PRPD图谱的统计算子，进而可对局部放电进行模式识别，分析放电过程、放电类型、放电特性。统计算子就是对各类图谱反映的信息量分布进行统计分析，得到定量参数描述图谱的特征。统计算子包括：偏斜度SK、突出度KU、放电量因数Q、相位不对称度Φ和互相关系数cc。

3.1.1偏斜度

当cc≈1时，表示图谱正负半周的轮廓相似；cc≈0时，表示图谱轮廓差异较大。

3.2识别的结果

现对GIS中局部放电UHF的几种典型图谱介绍如下：

3.2.1自由金属颗粒放电

放电幅值分布较广，放电时间间隔不稳定，其极性效应不明显，在整个工频周期相位均有放电信号分布，如图1所示。

3.2.2悬浮电位放电

放电脉冲幅值稳定，且相邻放电时间间隔基本一致。当悬浮金属体不对称时，正负半波检测信号有极性差异，如图2所示。

3.2.3金属尖端放电

放电次数较多，放电幅值分散性小，时间间隔均匀。放电初期通常仅在工频相位的负半周出现；放电变强时，正负半周会出现一强一弱的情况，如图3所示。

3.2.4沿面放电

放电幅值分散性较大，放电时间间隔不稳定，极性效应不明显，如图4所示。

3.2.5内部气隙放电

放电次数少，周期重复性低。放电幅值也较分散，但放电相位较稳定，无明显极性效应，如图5所示。

4结语

当今，局部放电信号类型的识别越来越受到电气试验技术人员的重视。本文基于特高频检测方法，对GIS局部放电几种典型缺陷的检测及模式识别进行研究，具有一定的应用指导价值。鉴于现场环境中，不排除有一定的干扰信号，所以以上图谱与试验现场环境下可能有所差距。因此，研究更高级别的专家诊断识别系统，有利于提升模式识别的精准性。

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参考文献］

［1］杨圆，李成榕.典型GIS局部放电超声波信号特征研究［J］.现代电力，2009，26（5）：18?23.

［2］律方成，张波.基于超声波法的GIS绝缘缺陷类型识别［J］.电测与仪表，2014，51（14）：22?26.

［3］丁登伟，唐诚，高文胜，等.GIS中典型局部放电的频谱特征及传播特性［J］.高电压技术，2014，40（10）：3243?3251.

［4］程序，颜廷利，詹花茂，等.GIS中局部放电UHF信号传播特性研究［J］.高压电器，2014，50（5）：30?35.

收稿日期：2015?07?23

作者简介：张鑫（1982—），男，辽宁营口人，技师，工程师，从事高电压与绝缘监测工作。