Главная » Новости

Спектральный анализ электрических сигналов при регистрации частичных разрядов в силовых автотрансформаторах

Опубликовано: 06.09.2018

Голенко О.В. (НСПБ «Электросетьсервис», Новосибирск)

Объект испытаний.

Автотрансформатор АТ – 2 типа АТДЦТН – 250000/220/110 – У1, зав. № 145989, дата выпуска: август 1991 г. Объект оснащен устройствами присоединения (УПО) к ПИН вводов 220 и 110 кВ для измерения параметров комплексной проводимости под рабочим напряжением. Сигналы с УПО коаксиальными кабелями передаются на групповые коммутационные сборки КИВ-220 и КИВ-110.

В качестве регистратора частичных разрядов (ЧР) использовался цифровой осциллограф (ЦО) типа PCS-641 фирмы «Velleman». Исследовались попарно измеренные сигналы на ПИН вводов одного класса напряжения, но разных фаз, а также сигналы на ПИН вводов 220 и 110 кВ одной фазы. При этом производилась фильтрация сигналов путем последовательного включения в цепь фильтров верхних частот, и согласование волнового сопротивления кабеля с нагрузкой. В процессе регистрации изменялись полярность и уровень запуска развертки, масштабы по осям осциллограмм и т.д.

Методика анализа.

Исходные данные представляют собой числовые результаты измерений, записанные цифровым осциллографом на компьютер согласно методике измерений.

Анализ проводился при помощи программы Microsoft Excel 7.0.

Анализу подвергались 16 точек числовых данных, что составляет 500 не. Первая точка находится на нулевой линии, остальные принадлежат сигналу. Выбор такого диапазона обусловлен особенностью программы Excel — для анализа Фурье ей требуется 2П точек, где п – целое число [1]. В итоге получается 2П’1 значений в комплексном виде. Из теории рядов Фурье известно, что последовательность модулей комплексных чисел, из которых состоит ряд Фурье, представляет собой амплитудный спектр функции [2, стр. 685]. Согласно той же теории, период первой гармоники равен анализируемому промежутку. Тогда имеем частоту первой гармоники

Частота же k-й гармоники определится как fк = k*f1

Таким образом, в результате анализа имеем 8 значений амплитудного спектра Фурье (постоянная составляющая и 7 гармонических). Осциллограммы сигналов и графики амплитудных спектров для обоих каналов измерения представлены на рис. 1-4.

Рис. 2. Сигнал ЧР отрицательной полярности

Рис. 4. Сигнал короны

Рис.1. Сигнал ЧР положительной полярности

Рис. 3. Сигнал частотных разрядов отрицательной полярности (разряд в масле)

Первоначальный вывод о принадлежности сигнала к короне или ЧР делался на основании критериев, описанных в [3].

Результаты анализа.

По полученным частотным спектрам можно сделать следующие выводы:

  Импульсы ЧР имеют характерные спектры Фурье (рис. 1-3). Причем имеются два типа спектра: первый (рис.1) имеет максимальную 4-ю гармонику (8 МГц) и минимальную 6-ю (12 МГц), а второй (рис.2) — максимум 5-й гармонической составляющей (10 МГц) и минимум 6-й (12 МГц). .   Сигналы, индуцированные на соседних фазах, имеют тот же спектр, что и исходный сигнал, только меньшей амплитуды.         Все импульсы ЧР положительной полярности имеют первый тип спектра, а импульсы отрицательной полярности — второй. Такой результат можно объяснить либо принципиальным различием дефектов, либо местом возникновения разрядов — обмотка или ввод, либо разной реакцией обмотки и схемы измерения на положительный и отрицательный импульсы. Учитывая, что один разряд (рис 3) имеет явно другое происхождение, нежели остальные (это, скорее всего, разряд в масле), но амплитудный спектр у него тот же, что и у остальных разрядов отрицательной полярности, более вероятно, что такое различие спектров обусловлено реакцией обмотки либо схемы измерения. Кроме того, в пользу этой версии говорит то, что сигналы принадлежат различным фазам и дефекты однозначно не повторяют друг друга.         У сигналов короны характерного спектра не выделено, хотя и наблюдается тенденция к смещению спектра в область высоких частот (рис 4). Впрочем, тут тоже может сказаться ограниченность полосы частот осциллографа, а также возможностей анализа программой Excel.

В дальнейшем для исследований спектрального состава импульсов необходимо применить более качественную программную обработку сигнала (например, Wavelet-анализ), а также желательно применять более широкополосный осциллограф.

Литература

А. Колесников. Excel 7.0 для Windows 95. —К: BHV, 1996 – 480с. А. Ф. Бермант, И. Г. Араманович. Краткий курс математического анализа. – М: Наука, 1973 г – 720 с. Голенко О.В., Живодерников С.В., Овсянников А.Г. Регистрация частичных разрядов в действующем оборудовании цифровым осциллографом. // Региональный совет специалистов по диагностике электрооборудования при Уралэнерго. Инф бюллетень №11 – Екатеринбург, 1999 г.

Ещё по теме: