用于高电压应用中的局部放电识别的方法以及使用该方法的单元技术

本发明专利技术涉及用于高电压应用中的局部放电识别的方法以及使用该方法的高电压单元，该方法包括以下步骤：检测信号；将信号从时域变换到频域；截去定义阈值以上的频率；以及将截断信号从频域重新变换到时域。确定并比较检测到的信号的信息量和截断信号的信息量。的信号的信息量和截断信号的信息量。的信号的信息量和截断信号的信息量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高电压应用中的局部放电识别的方法以及使用该方法的单元
[0001]本专利技术涉及用于高电压应用中的局部放电识别的方法以及使用该方法的高电压单元，该方法包括以下步骤：检测信号；将信号从时域变换到频域；截去定义阈值以上的频率；以及将截断信号从频域重新变换到时域。
[0002]局部放电是高电压下电绝缘的局部电介质击穿。在高电压应用中，例如在仪用变压器中，对于在几千伏至高于几千千伏范围内的电压，局部放电可能导致故障、测量误差、损坏、直至单元的完全毁坏和电网的故障。电介质击穿发生在跨越绝缘体的导体之间，绝缘体特别是诸如陶瓷、硅和/或非导电复合材料的固体绝缘体或者诸如油和/或气体(如SF6或清洁空气)的流体，该绝缘体未横跨导体之间的全部空间。在诸如油的流体中，局部放电可能导致气泡，但是一般不可见。在固体绝缘体中或跨越固体绝缘体，局部放电通常不可见，直到设备的不可逆损坏。
[0003]在固体绝缘体处或在固体绝缘体中的局部放电在空隙、裂缝、污染物或夹杂物内特别是在导体
‑
电介质界面处开始，而在液体中，局部放电特别是在气泡、污染物或夹杂物中开始。由于局部放电仅限于绝缘的一部分，因此放电仅部分地横跨导体之间的距离。当局部放电开始时，高频瞬态电流脉冲将出现并且持续数纳秒至数微秒。
[0004]然后，电流脉冲在正弦波经过过零点时重复地消失和再出现。由于高电压和高水平的电背景噪声，局部放电的检测和测量是困难的、复杂的且成本密集的。特别是在操作中，难以识别和确定高电压应用中的局部放电，并且损坏和/或电损耗可能是巨大的。
[0005]特别是对例如由于变电站中的电晕信号、串扰信号、电磁信号和其他源而引入的噪声与局部放电进行区分是困难的，并且由于隐藏真实信号的高噪声水平，在现场和在线上的正确局部放电测量是非常复杂的。由于短的持续时间以及由于以纳秒为单位的局部放电电流的上升时间，对局部放电量值进行量化的通常方式是以微微库仑为单位。为了研究局部放电，相对于时间显示强度。例如，在示波器上，局部放电表现为正弦波的峰值处的均匀间隔的突发事件，而电弧和火花随机发生。
[0006]执行局部放电测量以用于质量评估和诊断问题二者。局部放电例如是被测试的设备的状态的指示器。局部放电测量例如在工厂质量测试中特别是在法拉第笼中并且在限定的通电电源的情况下执行或者在电网中的操作中在大量背景噪声的情况下执行。特别是对于对高电压单元(例如高电压开关、套管和/或变压器)的测试和/或在线监测，发展了不同的方法。一种方法是基于瞬态接地电压，即在周围接地的金属件的表面上的感应电压尖峰。
[0007]检测和测量局部放电的其他方法使用超声声音传感器、超高频传感器/天线、高频电流互感器传感器和/或定向耦合器。观察反射波形(特别是以局部放电映射格式显示的反射波形)的时域反射技术实现绝缘不规则性的空间定位。使记录的信号和施加的电压相关的相位分辨局部放电图案、以及使用记录的信号的特征对不同的源进行区分的时间频率图以及对记录的信号的互相关分析实现对局部放电的研究。
[0008]特别是在现场测量期间，以上所描述的方法仅提供低的灵敏度，需要具有高复杂度的成本密集型设备。
[0009]本专利技术的目的是克服上述问题。特别地，本专利技术的目的是通过使用较不复杂的设备实现局部放电测量来降低成本、提高局部放电识别和确定的灵敏度，从而降低噪声并且改进测量结果。
[0010]以上目的通过一种用于高电压应用中的局部放电识别的方法来实现，该方法包括以下步骤：
[0011]‑
检测信号
[0012]‑
将信号从时域变换到频域
[0013]‑
截去定义阈值以上的频率
[0014]‑
将截断信号从频域重新变换到时域。确定并比较检测到的信号的信息量和截断信号的信息量。
[0015]在高电压应用中，区分噪声信号与局部放电信号是非常困难的。与纯噪声信号相比，局部放电信号小但包括信息。局部放电信号的直接检测、识别和测量特别是监测需要昂贵、复杂的设备，并且不总是能以可靠的方式实现。通过测量，分别地，检测信号，将信号变换到频域，截去定义阈值以上的频率，以及将截断信号从频域重新变换到时域，并且确定并比较检测到的信号的信息量和截断信号的信息量，可以以较少的测量工作、较高的可靠性并且以较低的成本区分噪声与局部放电。可以在外观上更可靠地识别局部放电，并且可以启动措施，例如关闭单元和/或设备以及/或者切断与电网的电连接，以避免损坏和/或故障。以降低的成本、以改进的灵敏度识别和确定局部放电。根据本专利技术的方法通过在将测量的信号的在特定阈值以上的较高频率截去之后对信号的信息量进行分析来识别和区分局部放电和噪声，实现了利用较不复杂的设备的局部放电测量，从而减少噪声并改进测量结果。
[0016]该方法可以包括：在检测到的信号和截断信号具有可比较的特别是相同的信息量的情况下，将信号识别为噪声，并且/或者在与检测到的信号的信息量相比截断信号具有较低的信息量的情况下，将信号识别为包括局部放电信息的信号。这使得能够在具有如上所述的优点的情况下可靠地区分噪声信号与局部放电信号。
[0017]可以计算检测到的信号的信息量和截断信号的信息量以及/或者通过减法和/或除法执行信息量的比较。减法和除法易于执行，特别是自动地和在短时间内(分别地，与测量同时)执行。可以利用计算机和/或在线执行检测到的信号的信息量和/或截断信号的信息量的确定和/或比较，特别是实时地和/或自动地执行的确定和/或比较。信息量的快速并且特别是自动的确定和/或比较使得能够例如监测局部放电事件的时间，并且使得能够快速反应以例如通过切断电线来保护设备。可以对显示一次和/或更多次局部放电事件的设备(分别地，单元)启动维护。可以例如经由互联网或移动网络在线和/或在某侧产生和/或发送警告信号，或者可以例如经由互联网在一段时间内在线监测局部放电事件。
[0018]可以在固定的时间段内特别是周期性地重复根据本专利技术的方法的步骤特别是所有步骤，以增加结果的可靠性。
[0019]可以通过香农(Shannon)熵的计算来执行信息量的确定。熵是信息的信息量的平均值的量度。可以计算信号的信息量。克劳德
·
艾尔伍德
·
香农(Claude Elwood Shannon)针对确定数目的字符z定义了离散的、无记忆的信息源的熵(分别地，离散的随机变量H)。为事件z(分别地，信号值)的每个概率p分配信息量I(z)＝I(z)＝
‑
log2p
z
。字符z的熵被定义为
信息量的期望值H1＝
‑
∑p
z
log2p
z
，其中字符z出现的概率为p
z
。具有不同概率的被加数不会加到按定义的和。具有长度n的符号w的熵是H
n
＝
‑
∑p
w
log2p
w
，其中符号w出现的概率为p
w
。概率H被得出为极限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于高电压应用中的局部放电识别的方法，包括以下步骤：
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检测信号，
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将所述信号从时域变换到频域，
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截去定义阈值以上的频率，
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将截断信号从频域重新变换到时域，其特征在于，确定并比较检测到的信号的信息量和所述截断信号的信息量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在检测到的信号和截断信号具有可比较的特别是相同的信息量的情况下，将信号识别为噪声，并且/或者在与检测到的信号的信息量相比截断信号具有较低信息量的情况下，将信号识别为包括局部放电信息的信号。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，计算检测到的信号的信息量和截断信号的信息量，以及/或者通过减法和/或除法执行信息量的比较。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，实时地、特别是自动地、特别是利用计算机和/或在线自动地执行检测到的信号的信息量和/或截断信号的信息量的确定和/或比较。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在固定的时间段内特别是周期性地重复步骤，以增加结果的可靠性。6.根据权利要求1至5中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：法布里齐奥，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：