變壓器局部放電信號中噪聲的研究概況

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年05月11日 07:08

隨著電力工業的迅速發展，電網容量的增大，需檢修電氣設備數量的急劇增加，對電力系統穩定性和可靠性提出了更高的要求。電力變壓器是電力系統中最關鍵的設備之一，它承擔著電壓變換，電能分配和傳輸，它的運行狀況直接關系到電力系統安全經濟運行。變壓器的正常運行是對電力系統安全、可靠、優質、經濟運行的重要保證，必須限度地防止和減少變壓器故障和事故的發生。

我國曾對110kV及以上的變壓器事故的統計表明，50%的事故是匝間絕緣事故。大量資料表明，變壓器故障主要原因是絕緣性能的劣化。絕緣故障在變壓器故障中所占的比重及帶來的巨大經濟損失，電力運行部門歷來十分重視對變壓器等大型電氣設備的絕緣監督。對電氣設備進行絕緣監督的主要手段，以往一直采用定期進行絕緣預防性試驗，即根據電力部所頒發的《電力設備預防性試驗規程》，對不同設備所規定的項目和相應的試驗周期，定期在停電狀態下進行絕緣性能的檢查性試驗。這種預防性維修和試驗有許多不足：設備必須停電，試驗工作量大；試驗周期長，有效數據少；試驗電壓低，所得的數據有時不能真實反映出設備的絕緣狀態；高壓設備的絕緣劣化是一個累積和發展的過程，在很多情況下預防性維修和試驗無法發現潛在的缺陷。因此對電力設備進行實時或定時的在線監測，及時反映絕緣的劣化程度，以便采取預防措施，避免停電事故的發生是國內外目前研究熱點。

研究表明，局部放電發展進程能夠有效的反映其絕緣結構的劣化度，局部放電的發展會造成絕緣性能的進一步惡化。對變壓器內部絕緣的局部放電進行在線監測，是預防變壓器絕緣突發性事故的手段之一。

局部放電(Partial Discharge，簡稱PD)是大型電力設備中某些絕緣薄弱環節在局部高電場的作用下發生的一種放電現象。局部放電對絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質點直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并逐步擴大，使絕緣擊穿。另一種是放電產生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學作用，使局部絕緣受到腐蝕，介質損耗增大，最后導致熱擊穿。

變壓器局部放電在線監測系統中，其關鍵、難點部分之一是局部放電信號的提取，它是局部放電模式識別的基礎和前提。由于變壓器處在復雜的電磁干擾環境中，使得局部放電信號淹沒在很強的各種干擾當中，給局部放電信號的在線監測帶來了很大的困難。局部放電波形在時域上以幾納秒至幾百納秒數量級的脈沖形式出現，是覆蓋幾千赫茲至百兆赫茲頻域的寬帶信號。進入監測系統的干擾有脈沖干擾信號、周期性窄帶干擾信號、白噪聲等。對于脈沖干擾信號可分成隨機脈沖干擾和周期脈沖干擾。隨機脈沖干擾由高壓線路上電暈及分接開關動作等因素產生；周期脈沖干擾主要由可控硅動作(直流電源整流和調相機勵磁整流)以及地網中的脈沖干擾產生。對于隨機脈沖干擾信號和周期脈沖干擾，目前有相應的有效抑制算法。周期性窄帶干擾信號主要來自電力系統的高次諧波、通信載波以及無線電通信電波等。周期性窄帶干擾信號是局部放電在線監測系統中重要的干擾源，在監測過程中持續存在，其能量非常強大，是目前研究的熱點。白噪聲干擾主要由變壓器繞組的熱噪聲、配電線路以及變壓器繼電保護線路的熱噪聲和監測電路中半導體器件的散粒噪聲造成。白噪聲干擾的頻譜在整個頻率范圍內都是有值的，且與局部放電信號有相似的時域和頻域特性，因此很難用傅立葉分析分辨出白噪聲和局部放電信號。因此濾除局部放電信號中白噪聲是目前國內外研究的熱門課題，也是目前待以研究解決得重要課題之一。

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