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覆冰绝缘子泄漏电流信号双谱分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:邵士雯   2012/3/28 10:28:01   

 关键词:  绝缘子 双谱 泄漏电流

0引言

绝缘子覆冰是一种特殊形式的污秽。覆冰绝缘子闪络机理与污秽放电一样,也是由泄漏电流引起的,泄漏电流变化与发展是导致其是否发展成完全闪络的主要因素之一。高压输电线路由于强电、磁场环境的干扰,泄漏电流的噪声影响显著,所以利用先进的信号处理方法研究泄漏电流有着重要的意义。

长期以来,国内外学者对泄漏电流的分析理论和方法做了大量的研究,提出了各种各样的泄漏电流信号处理方法。利用先进的信号处理方法,提取了泄漏电流信号的有用特征量。常用的泄漏电流信号处理方法主要包括时域法(临闪前最大泄漏电流法、泄漏电流变化率法、脉冲计数法等)和频域法(FFT分析法、小波分形判别法、功率谱分析方法等)。本文从检测冰闪全过程的泄漏电流信号入手,采用双谱分析的新方法,分析了冰闪放电过程中不同阶段泄漏电流变化。实验证明:双谱是分析非高斯信号的有力工具,它从更高阶概率结构表征随机信号。双谱分析为冰闪区段预警提供新的理论指导。

1双谱估计的原理

1.1双谱的定义

对零均值平稳随机信号x(t),把二阶累积量定义为

式中:E(·)为数学期望,由式(1)可以看出二阶累积量就是随机信号的自相关。

三阶累积量为

功率谱定义为自相关函数的傅立叶变换,仿照这个定义,可以定义随机信号的高阶谱。其中二阶谱定义为功率谱:

三阶谱定义为双谱:

1.2参数化双谱估计的原理

双谱的计算方法有2种:

1)直接法(定义法)2)间接法。本研究利用直接法估计算法来估计双谱。

双谱的直接法估计算法步骤如下:

1)将长度为N的实验数据{x(k)}(k=1,2,…,N)分为k段,每段为M个数据。

2) 对k段数据依次进行FFT计算,对于第i段数据{x(i)(k)}有

3)根据各段数据FFT的结果,分别求它们的双谱估计

4)对步骤3)求得的结果进行统计平均,即得双谱估计值

2实验与分析

泄漏电流数据取自以下绝缘子覆冰闪络实验:实验采用绝缘子带电覆冰,恒压、融冰闪络实验。实验原理图如图1所示。实验时使用带电覆冰的方法对试品喷水覆冰,覆冰达到重覆冰程度(一般覆冰桥接位置厚度>20mm)后停止覆冰,停止带电,冷冻15min以上进行冰的硬化,然后开始融冰,当冰面湿润并开始有水滴时加压进行融冰闪络试验,加压采用耐受法。支柱绝缘子布置图如图2所示。实验一共有3组支柱绝缘子试品!试品参数如表1和表2所示",按照污秽度由重到轻分No.1~No.3,分别取ρESDD=0.1mg/cm2,ρNSDD=1.0mg/cm2;ρESDD=0.05mg/cm2,ρNSDD=0.5mg/cm2;ρESDD=0.025mg/cm2,ρNSDD=0.25mg/cm2。

表1 500KV支柱绝缘子试品参数

表2 支柱绝缘子均压环参数

图1 实验原理接线图

图2 500KV支柱绝缘子布置图

本文分析了重污秽度下No.1覆冰绝缘子的泄漏电流双谱特性。根据实验室观测到覆冰绝缘子电弧的发展和冰层的融化状态,可以将泄漏电流划分3个区段,初始阶段、发展阶段、临闪阶段。当绝缘子覆冰后施加电压时,外观上观察不到放电现象,泄漏电流波形平稳,随着电压的升高,泄漏电流增大,高压端绝缘子钢脚出现蓝紫色局部电晕放电%进入发展阶段,伞群间冰棱尖端空气间隙的流注放电特别明显,融冰现象也逐渐加剧,蓝紫色的火花放电变成粉红色电弧放电,随后将变成间歇性白弧%进入临闪阶段,白弧迅速连通,连接串长的40%~70%左右,融冰大片散落,白弧与接地端的小弧连通而完成全面闪络。如图3所示,全过程泄漏电流波形图初始、发展、临闪阶段根据放电的发展已用虚线隔开。

来源:现代电力 2011第5期
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