UHF局部放电传感器
基于UHF技术的油浸式主变压器局部放电监测研究
基于UHF技术的油浸式主变压器局部放电监测研究【摘要】本文通过对油浸式主变压器局部放电监测研究展开讨论，采用UHF技术作为监测手段。
在介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
正文部分包括油浸式主变压器介绍、局部放电监测技术概述、UHF技术在油浸式主变压器中的应用、局部放电监测参数分析以及监测系统设计与实现。
最后结论部分总结了基于UHF技术的油浸式主变压器局部放电监测研究成果，并提出未来研究方向。
通过本文的研究，将有助于提高油浸式主变压器的安全性和稳定性，为电力系统的运行提供更可靠的保障。
【关键词】关键词：UHF技术、油浸式主变压器、局部放电监测、监测系统、参数分析、研究成果、未来研究方向。
1. 引言1.1 研究背景油浸式主变压器作为电力系统中重要的设备，在运行过程中存在着各种故障风险，其中局部放电是主要的故障形式之一。
局部放电的发生会导致绝缘材料逐渐老化，最终导致设备损坏甚至爆炸，给电网运行带来严重的安全隐患。
对油浸式主变压器的局部放电进行及时、准确的监测具有重要意义。
传统的局部放电监测方法存在着监测范围狭窄、实时性差、监测精度低等问题，无法满足对油浸式主变压器的实时监测需求。
基于UHF技术的局部放电监测方法应运而生。
UHF技术具有监测范围广泛、响应速度快、监测精度高等优点，能够有效地解决传统监测方法存在的问题，提高油浸式主变压器的故障诊断能力和运行安全性。
开展基于UHF技术的油浸式主变压器局部放电监测研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
1.2 研究意义短。
部分的内容如下：油浸式主变压器是电力系统中非常重要的设备之一，其正常运行对电网稳定供电至关重要。
局部放电是油浸式主变压器内部最为常见的故障形式之一，如果不及时发现和处理，会导致设备损坏甚至爆炸，造成严重的安全事故和电网中断。
开展油浸式主变压器局部放电监测研究对于提高电力系统设备的安全可靠运行具有极其重要的意义。
传统的局部放电监测技术存在着监测范围窄、精度低、实时性差等问题，而基于UHF技术的油浸式主变压器局部放电监测系统具有监测范围广、精度高、响应速度快等优势，能够更准确地监测油浸式主变压器内部的放电情况，及时发现故障并进行预警，保障设备的安全运行。
变压器局部放电的特高频(UHF)在线监测
油 田 、 矿 山 、 电 力 设 备 管 理 与 技 术
变压器局部放 电的特高频 （ ＵＨＦ） 线监测 在
李征宇 焦泽强
山西 超 （ ）高压 输 变 电分公 司 山西 省 太原 ０ ０ ３ 特 ３０２
摘要 ： 高频（ 特 ＵＨＦ） 放 电测量 法 与传 统的脉 冲电流 法 不同， 局部 它采 集的信 号是局 部放 电产 生的特 高频 电磁 波 。 用ｕＨＦ 利 法进 行 电力 变压 器局 部放 电的在 线 监测 具有很 强的 抗干扰 性和 高灵敏 度 。 文简单 介绍 了局部 放 电特 高频 在 线监测 的原 理 与装置 ， 过研 究油 中纸板 沿 面放 电 、 本 通 油 中纸板 内部放 电、 中悬浮放 电、 中气泡放 电及 油 中尖板 放 电５ 油 油 种典型 局放模 型 的特 高频 放 电信 号， 对局部 放 电信 号 的模式 识别 方法进行 了分 析 。 关键词 ： 变压辐射的电磁波的频谱特性与局放源 的几何形状 以及放 电间隙的绝缘 强度有关 。 当放 电间隙比较小或者 局部放 电是指绝缘结构中由于 电场分布不均匀、 局部场强过高 放 电间隙的绝缘强度 比较高时 ， 电过程的 时间 比较短 ， 放 电流脉冲 而导致的绝缘介质 中局部范围内的放 电或击穿现象， 是造成 绝缘劣 的陡度 比较大， 辐射 高频 电磁 波的能力 比较强。 变压器油纸结构 的 化的主要原 因， 也是劣化 的重要征兆 ， 与绝缘材料的劣化和击穿密 因此变压器 中的局部放 电能够辐射很高频率 的电 切相 关。 因此 ， 对局 部放 电的有效检测对于 电力设备的安全运行具 绝缘 强度 比较高 ， 磁波 ， 最高频率能够达到数Ｇ 。 Ｈｚ这样 特高 频的监测频带一般可为 有重要 意义。 ３０ ０ＭＨｚ Ｇ 。 ～３ Ｈｚ 由于所采取的频段较高 ， 能有效地避开 背景 噪音 局部放 电的检 测是 以局部放 电所产生的各种现象为依据， 通过 （ ０ＭＨｚ 在２ ０ 以下） 和常规 测量 中的 电晕、 关操作等 多种 电气干扰 开 能表述该 现象 的物理量来表征局部放电的状态及特性 。 由于局部放 物， 并引起局部过热 相应地 出现了脉冲电流法 、 高频 （ 特 ＵＨＦ 法 、 ） 超 声 波 法 、 测 法 、 学 检 测 法 等 多 种 检 测 方法 。 光 化 一般小于３０ ０ ＭＨｚ ； ）而对特 高频 通信 、 广播 电视信号 ， 由于它们有 电的 过程 中会 产 生 电脉 冲 、 电磁 辐 射 、 声 波 、 以及一 些 化 学 生 成 （ 超 光 固定的中心频率 ， 因而可用合适 的频带 将其 与局 放信号加以区别。
特高频检测技术发现GIS设备内部局部放电故障
特高频检测技术发现GIS设备内部局部放电故障特高频法（Ultra High Frequency，简称UHF），是近年发展起来的一种新的GIS设备局部放电的检测技术。
设备的故障排查关系到电网运行的稳定。
运用不同的方法对设备内部放电进行检测判别才能更高效的对故障进行有针对性的故障处理。
标签：特高频法（Ultra High Frequency）检测;特高频（UHF）故障定位引言随着GIS在特高压电网及其电力相关系统中的广泛应用，GIS设备的稳定安全运行成为了电网维护的重要环节。
其中，断路器内部局部放电故障是常见的GIS设备内部局部放电案例，检测GIS设备内部局部放电的方法有很多种，包括了化学检测法、振动测量法、电气检测法和特高频法（UHF）。
1 特高频检测技术（UHF）1.1 特高频检测原理电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电在很小的范围内发生时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，其上升时间小于1ns，并激发频率高达数GHz的电磁波。
应用宽带高频天线（300MHz-1.5GHz传感器）检测GIS内部局放电流激发的电磁波信号，从而反应GIS内部局部放电的类型及大体位置。
根据传感器安装位置不同，该方法分为内置法与外置法两种。
由于现场的晕干扰主要集中在300MHz频段以下，因此特高频法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。
2 利用特高频检测技术（UHF）检测GIS设备内部局部放电案例2.1 案例经过国网新疆电力有限公司检修公司750kV五家渠变电站2018年11月13日，五家渠750千伏Ⅱ母带电后，运维人员巡视时发现750千伏Ⅱ母避雷器B、C相有异常声响。
检修公司试验人员随即开展了特高频局放测试等测试工作。
经测试发现750千伏Ⅱ母避雷器B、C相存在疑似悬浮放电局放信号，且SO2组份含量超过规程注意值;A相无异常。
为验证五家渠750千伏Ⅰ母避雷器是否具有同样问题，2018年11月16日，五家渠750千伏Ⅰ母母线带电后，发现750千伏Ⅰ母避雷器B相出现同样异常声响，且通过测试发现750千伏Ⅰ母避雷器B相存在疑似悬浮电位局放信号，且SO2组份含量超过规程注意值。
GIS局部放电带电检测技术的分析与现场应用
GIS局部放电带电检测技术的分析与现场应用摘要：GIS设备在制造、运输、组装和调试等环节可能会存在高压导体毛刺、绝缘子内部气隙、金属零部件悬浮电位等故障隐患，而局部放电检测是一种发现缺陷的有效手段。
基于此，本文就GIS局部放电带电检测技术进行分析，以供参考。
关键词：GIS；局部放电；带电检测技术1GIS局部放电主要带电检测方法1.1特高频法（UHF）绝缘内部发生局部放电时，会产生陡度较大的电流脉冲，并激发出数GHz的特高频电磁波信号。
通过特高频传感器测量局部放电所激励的特高频信号，实现局部放电测量和定位。
特高频局部放电检测灵敏度高、抗电晕干扰能力强、可实现放电源定位缺陷类型识别，但尚未实现缺陷劣化程度的量化描述、对部分内部绝缘缺陷不敏感。
1.2超声波法在电力设备外壳或设备附近安装超声波传感器，耦合该超声波信号，可以判断电力设备的局部放电情况，进而间接地反映设备的绝缘状况。
超声波技术抗电磁干扰能力强，便于实现放电源定位，但存在对绝缘内部缺陷不敏感、受机械振动干扰较大、放电类型模式识别难度大、检测范围较小等问题。
1.3声电联合检测法声电联合检测法同时对局部放电源产生的超声信号和特高频信号进行检测。
利用两者互补的特性，使其相比于单一超声法和特高频法有更强的抗干扰能力，并能提高定位精度。
其现场检测步骤如下：将外置式特高频传感器a、b分别贴在可测得异常信号的盆式绝缘子上。
若局放点位于如图1所示位置，则特高频传感器b测得信号超前特高频传感器a测得信号。
可初步判定局放源位置处于传感器b两侧的气室，即气室B或气室C。
图1声电联合法确定局放点位置示意图（2）特高频传感器b位置不变，将两个超声传感器分别贴在绝缘子两侧气室。
利用超声波在GIS常用材料介质中衰减较大的特性，比较两位置测得超声信号的幅值。
如图2所示情况，则2号位置的超声传感器幅值较大，将放电位置进一步缩小在气室B。
（3）以外置式特高频传感器b测得信号作为时间基点，保持一个超声传感器在2位置不变，在气室B外壁上移动另外一个超声传感器。
浅议放油阀式UHF传感器探入深度对其检测灵敏度的影响
参考文献
［ １ ］王伟 ，唐志 国 ，李成榕 ．用 Ｕ Ｈ Ｆ法检测 电
力变压 器局部 放 电的研 究 ［ Ｊ ］ ．高 电压 技 术 ， ２ ０ ０ ３ （ １ ０ ） ．
１放 油阀式Ｕ Ｈ Ｆ 传感器
将 ＵＨＦ传感器 植入油 管道 内可 以接收变 距 离有 关 ， 其 关 系 如 下 ：
灵 敏 度 ， 应 选 择 闸 阀 或 球 阀 ， 使 传 感 器 探 入
器植入变 压器。然而，如何合理利用这种安装
方法 ，其检测灵敏度如何 ，这是摆在检测人 员
面 前 的 关键 问题 。
目前 常见 的 ２ ２ ０ ｋ Ｖ 及 以上的 电力变 压器
的放油 管道有两 种规格 ，即 Ｄ Ｎ８ ０ 、ＤＮ１ ５ ０ 。
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ● 电力电子
浅议放油 阀式 Ｕ Ｈ Ｆ传感器探入深度对其检测灵敏度的影响
文／ 郑 书 生
特 高 频 （ Ｕ １ ｔ ｒ ａ — Ｈｉ ｇ ｈ — Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ，Ｕ Ｈ Ｆ）检 测 方 法 适 用
为 此 依 据 电 磁 波 传 播 理 论 分 析 了 ＵＨＦ电
磁波经 过这种安装结构的衰减特性 ，基于此初 步评价 了这种 安装方式的灵敏度。
０ ． ７ ８ ＧＨｚ 。圆波 导实质上 是高通滤波 器，它对 在其 截止 频率 以下 的所 有频 率都 具有衰 减作
用 。ＵＨＦ电 磁 波 在 其 内 部 的 衰 减 程 度 与 传 播
Ｔ Ｅｌ １波 型是 圆波导 中的主波 型 （ 主模 ），其
截 止波长 （ ）最 长 ，截 止 频 率 （ｆ ＝ ： ）最 低 。 截止 频 率 的 计 算 方 法 如 下 ：
GIS局部放电特高频检测技术的研究
GIS局部放电特高频检测技术的研究一、概述随着电力系统的不断发展，气体绝缘组合电器（GIS）因其优异的绝缘性能和紧凑的结构设计，在电力传输和分配中得到了广泛的应用。
GIS设备在运行过程中，由于设计制造缺陷、安装过程中的不当操作以及运行环境的恶化等原因，可能会产生局部放电现象。
局部放电是GIS设备绝缘性能恶化的重要征兆，长期存在将严重影响设备的正常运行，甚至导致整个电力系统的故障。
对GIS局部放电的检测与监测显得尤为重要。
特高频（UHF）检测技术作为一种新型的局部放电检测手段，因其具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点，近年来在GIS局部放电检测中得到了广泛的应用。
特高频检测技术通过接收GIS设备内部局部放电产生的特高频电磁波信号，实现对局部放电的有效检测和定位。
该技术不仅可以用于设备的预防性维护，还可以在设备运行过程中进行实时监测，及时发现并处理潜在的绝缘缺陷，从而提高GIS设备的运行可靠性和电力系统的稳定性。
本文旨在深入研究GIS局部放电特高频检测技术，分析其检测原理、方法及应用现状，并探讨该技术在GIS局部放电检测和定位中的优化与改进。
通过本文的研究，期望能为GIS设备的故障诊断和预防性维护提供更为准确、有效的技术手段，为电力系统的安全稳定运行提供有力保障。
1. GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）的重要性及其在电力系统中的应用GIS，即气体绝缘金属封闭开关设备，是现代电力系统中不可或缺的关键组成部分。
其重要性不仅体现在提高电力系统的运行效率和稳定性上，更在于对电力输送和分配过程的安全保障。
GIS设备以其独特的结构和性能优势，在电力系统中发挥着日益重要的作用。
GIS设备具有出色的绝缘性能。
相比于传统的空气绝缘开关设备，GIS采用气体绝缘，大大提高了设备的绝缘强度，使其能够承受更高的电压等级，满足大规模、远距离电力输送的需求。
GIS 设备结构紧凑、占地面积小，有效解决了传统开关设备占地面积大、空间利用率低的问题，特别适用于城市电网和工矿企业等空间有限的场所。
UHF超高频局放检测技术介绍
窗口耦合
内部耦合
外置式UHF传感器的几种实现方式
接收原理：标准宽带天线 接收方式：UHF电磁波 频带范围：0.3-1.5GHz 相对增益：4dB（平坦） 驻 波 比：<2（能量损失很小） 波束宽度：60°定向 应用范围：外置式选频测量
接收原理：电场天线 接收方式：电场耦合+电磁波 频带范围：0-1.5GHz 相对增益：不平坦，与频率有关 应用范围：内置式宽带测量
AE检测技术的优点和缺点
抗干扰能力较好，对电气干扰不敏感，但易受机械 或电磁振动的影响； 对自由颗粒缺陷具有较高的检测灵敏度，但对固体 绝缘表面及内部的缺陷敏感度较低； 能发现弹垫松动、粉尘飞舞等非放电性缺陷； 传播衰减很大，检测范围小，适合缺陷定位； AE信号强度取决于脉冲幅度和传播途径，而传统法 的 pC值仅取决于脉冲幅度，两者之间没有固定关 系，仅存在粗略的对应特征；
第二部分：
变压器、互感器及套管局部放电缺陷的 在线检测
用UHF法检测变压器局部放电的研究
荷兰KEMA通过放油阀安装UHF传 感器； 采用40MHz或80MHz窄带检测技 术，可在300-1200MHz范围内选 择的检测频段； 检测灵敏度可达到50pC水平 英国Strathclyde大学通过变压器上 的检修孔，预先安装UHF传感器； 采用500-1500MHz宽带检测技术，易 受通讯干扰的影响； 检测灵敏度可达到20pC水平。
开展GIS局部放电检测的意义
随着城市电网建设的发展，GIS变电站的数量不断增加； GIS的内部空间极为有限，工作场强很高，且绝缘裕度相 对较小； GIS内部一旦出现绝缘缺陷，极易造成设备故障，引起的 停电时间较长，检修费用也很高； 国内已经发生了数起较为严重的GIS事故，过去那种认为 GIS设备免维护的观点已不被认同； GIGRE调查表明，50％以上的GIS故障是可预先发现的； 在GIS的交接试验中监视局部放电信号，对运行中的GIS 进行定期监测，均是保障安全运行的有效手段 。
TEV、UT、UHF技术在开关柜局部放电检测中的应用
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ １ ０ ｋ Ｖ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｃ ａ ｂ ｉ ｎ ｅ ｔ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ， ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｒ ｉ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｃ ｅ ，
ｊ ｕ ｄ ｇ ｅ ｓ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ｒｇ ａ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｐ ｕ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｗ ｒｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ
结果表 明： 该联合方法对开关柜设备缺陷的检测与定位非常有效 ， 提 高了开关柜局部放 电检测
GIS局部放电在线检测技术及UHF法介绍
这 种方 法 的优 点是 结构 简 单 、较 为 实用 ，其缺
点是 易受 外界干 扰 。 ３ ３ ２ 内部 电极法 ．．
一
每 一次 局部 放 电都 发 生正 负 电荷 中和 ，伴 随有 个 陡 电流 脉 冲 ，并 向周 围辐 射 电磁 波 。局 部放 电 的间 隙 比较 小 时 ，放 电过 程 的时 间 比较短 ，电流脉
１ ６
甘
肃
电
力
技
术
ＧＳ局部放 电在线检测技术及 Ｕ Ｆ法介绍 Ｉ Ｈ
温定筠 彭 鹏 孙亚明
（ 甘肃电力科学研究院 甘肃省兰州市 ７ ０５ ） ３００ 【 摘 要 】 气体绝缘金属封闭开关设备 （ Ｉ ） ＧＳ 因其优异的性 能在甘肃 电力系统应用 日 趋广泛，在 Ｇ Ｓ Ｉ 设备 加工、现场安装及运行期间不可避免地产生一些缺 陷，引发局部放电，积累发展可能导致绝缘击穿。在线检
放大 最 终得 到 Ｇ Ｓ放 电水 平 。 Ｉ
１ ７
部放电有效检测范围大 ，因此需要安装传感器的检 测 点较 少 。 ‘
ＣＧＥ经 过 多年 的研 究 认为 ，目前光 学和化 学检 ＩＲ
测法灵敏度较低 ，还难 以应用于实际；声学检测法、 常规 电测法 和 ＵＦ 法都有 良好 的灵敏 度 ；声学检测 Ｈ
Ｇ Ｓ 的安 全运 行对 整 个 电力 系统 的稳定 至 关重 Ｉ
通道气体压力骤增，在 Ｇ Ｓ内部气体 中产生纵波或 Ｉ 超 声波 ，并在 金属 外 壳上 出现各 种声 波 ；局 部放 电
还会 导致 Ｓ Ｆ气体 分解或 发光 。 这些物 理和 化学变 化
特 征 ，都可作 为局 部放 电信 号检 测 的对 象 。 ３１ 化学检测 法 ． 在 ＧＳ内部 电弧放 电的作用 下 ， 分 Ｓ Ｉ 部 基体会
GIS局部放电检测方法及原理
GIS局部放电在线检测特点：实时在线，对设备重点部位进行不间断监测。
系统结构：传感器(天线)，放大器，信号过滤器，采集卡，工频信号触发器，工业控制计算机，机柜，局部放电故障分析软件，高精度数字示波器（选配），高频电缆，机械附件。
方法：1.超高频检测法(UHF法)原理：GIS发生绝缘故障的原因是其内部电场的畸变，往往伴随着局部放电现象，产生脉冲电流，电流脉冲上升时间及持续时间仅为纳秒( nS ) 级，该电流脉冲将激发出高频电磁波，其主要频段为0.3—3GHz，该电磁波可以从GIS上的盘式绝缘子处泄露出来，采用超高频传感器(频段为0.3—3GHz )测量绝缘缝隙处的电磁波，然后根据接收的信号强度来分析局部放电的严重程度。
优点:可以带电测量，测量方法不改变设备的运行方式，并且可以实现在线连续监测。
可有效地抑制背景噪声，如空气电晕等产生的电磁干扰频率一般均较低,超高频方法可对其进行有效抑制。
抗干扰能力强。
缺点：仅仅能知道发生了故障，但不能对发生故障的点进行准确的定位。
而且目前没有相应的国际及国内标准，不能给出一个放电量大小的结果。
目前难点：主要问题在于如何进一步提高灵敏度,解决各种干扰问题，进一步实现准确的定位。
应用：2.超声波法原理：GIS内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音，GIS局部放电会产生声波，其类型包括纵波、横波和表面波。
纵波通过气体传到外壳、横波则需要通过固体介质（比如绝缘子等）传到外壳。
通过贴在GIS外壳表面的压电式传感器接收这些声波信号，以达到监测GIS局放的目的。
因此可以用在腔体外壁上安装的超声波传感器来测量局部放电信号。
优点：传感器与GIS设备的电气回路无任何联系，不受电气方面的干扰。
设备使用简便，技术相对比较成熟，现场应用经验比较丰富，可不改变设备的运行方式进行带电测量，由于测量的是超声波信号，因此对电磁干扰的抗干扰能力比较强，可以对缺陷进行定位。
缺点：声音信号在气体中的传输速率很低(约140m/s )，且信号中的高频部分衰减很快，信号通过不同介质的时候传播速率不同，且在不同材料的边界处会产生反射，因此信号模式变得很复杂。
基于UHF的新型GIS局放传感器设计的开题报告
基于UHF的新型GIS局放传感器设计的开题报告1. 研究背景和研究意义GIS（气体绝缘开关）作为一种重要的高压电器设备，广泛应用于输电线路和变电站等配电系统中。
由于长时间使用和运行，GIS设备内部可能出现一些故障，其中最常见的是局部放电（PD）。
局部放电会产生一定的放电信号，会影响到依靠这种设备的电力系统性能和设备寿命。
传统的PD检测方法主要基于电信号采集系统，通过有效距离来采集信号。
然而，这种方法的探测能力受限于受信幅度、噪声等因素的影响。
基于无线电技术和天线阵列的UHF（超高频）技术不仅可以通过墙壁和绝缘实现非接触式PD监测，而且还可以提高信噪比并提高信号探测的灵敏度和准确性。
因此，本研究旨在开发一种基于UHF技术的新型GIS局放传感器，以提高PD监测的准确性和可靠性，从而提高GIS设备的可靠性和使用寿命。
2. 研究内容和方案本研究将基于UHF技术设计一种新型GIS局放传感器，该传感器的主要设计内容包括：（1）天线阵列设计该传感器主要包括天线阵列，通过阵列设计提高信噪比和准确性。
将设计出软件定义无线电（SDR）方案中所需的多通道和高带宽接口。
该天线阵列将由多个单元组成，每个单元具有以下特征：1. 宽带：该单元将在UHF频段（300MHz至3GHz）中工作，以采集PD信号。
2. 多通道：每个单元将有多个通道，可控制发射和接收电磁波。
（2）数据处理与分析本研究将设计数据处理和分析方法来评估局部放电的大小和位置。
将使用计算机程序对采集到的PD信号进行处理和分析，以获得关键信息，如PD开始的时间，PD类型和PD发生的位置等。
3. 研究进展目前，我们已完成了阵列天线的设计和制造，并进行了性能测试。
我们设计的阵列天线可以实现宽带运行，并具有良好的增益和截止频率。
接下来，我们将进行数据处理方法和算法的研究和开发。
4. 研究计划本研究预计将在6个月内完成。
计划如下：（1）月份1-2：项目初期准备，阵列天线的设计和制造。
特高频局部放电检测细则
1特高频局部放电检测细则1检测条件1.1环境要求除非另有规定，检测均在当地大气条件下进行，且检测期间，大气环境条件应相对稳定。
a)环境温度不宜低于5ºC 。
b)环境相对湿度不宜大于80%，若在室外不应在有雷、雨、雾、雪的环境下进行检测。
c)在检测时应避免手机、雷达、电动马达、照相机闪光灯等无线信号的干扰。
d)室内检测避免气体放电灯、电子捕鼠器等对检测数据的影响。
e)进行检测时应避免大型设备振动源等带来的影响。
1.2待测设备要求a)设备处于运行状态（或加压到额定运行电压）。
b)设备外壳清洁、无覆冰。
c)绝缘盆子为非金属封闭或者有金属屏蔽但有浇注口或内置有UHF 传感器，并具备检测条件。
d)设备上无各种外部作业。
e)气体绝缘设备应处于额定气体压力状态。
1.3人员要求进行电力设备特高频局部放电带电检测的人员应具备如下条件:a)熟悉特高频局部放电检测技术的基本原理、诊断分析方法。
b)了解特高频局部放电检测仪的工作原理、技术参数和性能。
c)掌握特高频局部放电检测仪的操作方法。
d)了解被测设备的结构特点、工作原理、运行状况和导致设备故障的基本因素。
e)具有一定的现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的相关安全管理规定。
f)经过上岗培训并考试合格。
1.4安全要求a)应严格执行国家电网公司《电力安全工作规程（变电部分）》的相关要求。
b)带电检测工作不得少于两人。
检测负责人应由有经验的人员担任，开始检测前，检测负责人应向全体检测人员详细布置安全注意事项。
c)应在良好的天气下进行，户外作业如遇雷、雨、雪、雾不得进行该项工作，风力大于5级时，不宜进行该项工作。
d)检测时应与设备带电部位保持足够的安全距离，并避开设备防爆口或压力释放口。
e)在进行检测时，要防止误碰误动设备。
f)行走中注意脚下，防止踩踏设备管道。
冷月无声2g)防止传感器坠落而误碰运行设备和试验设备。
h)保证被测设备绝缘良好，防止低压触电。
GIS特高频局部放电检测方法总结
GIS特高频局部放电检测方法总结GIS（气体绝缘开关设备）是一种广泛应用于输电和配电系统中的高压开关设备。
由于其具有高可靠性和良好的局部放电性能，使得GIS得到了广泛的应用。
而局部放电是其最重要的故障指标之一、因此，开发高频局部放电检测方法对于确保GIS设备的安全运行至关重要。
下面将对GIS 特高频局部放电检测方法进行综述。
特高频（UHF）局部放电检测方法（UHFPD）是一种常用的非接触式局部放电检测方法。
它利用特高频天线测量GIS设备中产生的电磁波，通过判断电磁波的幅值、频率和相位等信息来确定局部放电的发生和位置。
UHFPD检测方法具有灵敏度高、响应速度快、适应范围广等优点，已经得到了广泛的应用。
除了UHFPD检测方法外，还有一些其他的特高频方法用于局部放电检测，如宽带频率扫描（BFS）、传递函数法（TFA）、特征频率谱分析（CFSA）等。
这些方法通过对特定频率范围的电磁信号进行分析来判断局部放电的存在与否。
这些方法具有不同的特点和应用范围，可以根据具体的检测要求选择合适的方法。
在实际应用中，不同的局部放电检测方法可以互补使用，以提高检测的准确性和可靠性。
例如，结合UHFPD和BFS方法可以实现在线监测和离线验证的结合，提高了故障的诊断准确性。
另外，还可以结合地电波法、光纤检测等其他检测方法，形成多元化的局部放电监测体系。
与传统的局部放电检测方法相比，特高频局部放电检测方法具有许多优势。
首先，特高频局部放电检测方法可以实现非接触式检测，避免了对设备的干扰。
其次，特高频局部放电检测方法具有灵敏度高、响应速度快的特点，可以对局部放电进行实时监测和阈值预警。
此外，特高频局部放电检测方法可以实现在线检测，无需停电，提高了检测的效率和准确性。
总之，特高频局部放电检测方法在GIS设备的检测和故障诊断中起着重要的作用。
通过采用不同的特高频方法，可以实现对局部放电的快速、准确、非接触式的监测和诊断。
为了确保GIS设备的安全运行，需要不断完善和发展特高频局部放电检测技术，提高其检测的灵敏度、可靠性和适应性。
电气设备状态监测的新技术有哪些
电气设备状态监测的新技术有哪些在当今的工业生产和电力系统中，电气设备的稳定运行至关重要。
为了确保电气设备的可靠性、安全性和高效性，状态监测技术不断发展和创新。
以下将为您介绍一些电气设备状态监测的新技术。
一、局部放电监测技术局部放电是电气设备绝缘系统中的一种局部的、微弱的放电现象。
它虽然不会立即导致设备故障，但却是绝缘劣化的重要征兆。
传统的局部放电监测方法存在一些局限性，而新的局部放电监测技术则具有更高的灵敏度和准确性。
超高频局部放电监测技术利用超高频传感器（UHF）来检测局部放电产生的电磁波信号。
UHF 传感器能够捕捉到频率在 300MHz 至3GHz 之间的信号，具有抗干扰能力强、检测灵敏度高的优点。
通过对超高频信号的分析，可以获取局部放电的类型、强度、位置等信息，有助于及时发现潜在的绝缘缺陷。
此外，声学局部放电监测技术也是一种有效的手段。
它通过安装在设备表面的声学传感器来检测局部放电产生的声波信号。
这种技术可以与其他监测方法相结合，提供更全面的局部放电监测方案。
二、红外热成像监测技术电气设备在运行过程中，由于电流通过导体、接触不良、过载等原因会产生热量。
红外热成像技术利用红外探测器接收物体发出的红外辐射，并将其转化为热图像。
通过分析热图像，可以直观地了解设备的温度分布情况，从而发现过热故障。
例如，在变压器中，如果绕组或铁芯过热，在热图像中会呈现出明显的高温区域。
通过定期对电气设备进行红外热成像监测，可以及时发现发热异常，采取相应的维护措施，避免故障的发生。
同时，随着技术的发展，便携式红外热成像仪的性能不断提升，操作更加简便，能够在现场快速进行监测，为设备的状态评估提供了有力支持。
三、油中溶解气体分析技术对于油浸式电气设备，如变压器、电抗器等，油中溶解气体分析是一种重要的状态监测技术。
设备内部的故障会导致绝缘油分解产生各种气体，如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等。
通过对油中溶解气体的种类、含量和比例进行分析，可以判断设备内部是否存在故障以及故障的类型和严重程度。
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UHF局部放电传感器的设计
本文首先阐述了局部放电的原理，分为常见原因、频带范围及技术瓶颈；其次给出了局部放电信号接收原理，即接收天线的设计理念；然后给出了传感器的结构设计，分为内置式和外置式；最后进行了讨论。
相关内容还需进一步的分析研究。
1UHF检测局部放电的原理
变压器
超高频法（UHF法）是通过超高频信号传感器接收局部放电过程辐射的超高频电磁波，实现局部放电的检测。
研究认为：变压器每一次局部放电都发生正负电荷中和，伴随有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。
试验结果表明：局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局放源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。
当放电间隙比较小时，放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强；而放电间隙的绝缘强度比较高时，击穿过程比较快，此时电流脉冲的陡度比较，辐射高频电磁波的能力比较强。
变压器油－隔板结构的绝缘强度比较高，因此变压器中的局部放电能够辐射很高频率的电磁波，最高频率能够达到数GHz。
荷兰KEMA 实验室的Rutgers 等人和英国Strathclyde 大学的Judd 等人的研究表明：油中放电上升沿很陡，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起1GHz 以上的超高频电磁信号。
它可以通过超高频传感器加以耦合接收，这就为进一步研究超高频检测技术在电力变压器中的应用提供了依据。
在超高频范围内（300MHz～3000 MHz）提取局部放电产生的电磁波信号，外界干扰信号几乎不存在，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大地提高变压器局部放电检测（特别是在线检测）的可靠性和灵敏度。
GIS
GIS内部发生局部放电时，由于放电点处电荷的迅速转移，形成持续时间很短的电流脉冲（ns级），并产生频率分量极其丰富的电磁信号（高达GHz），通过传感局部放电所产生的电信号进行局部放电检测，有可能实现较高的灵敏度，并能够及时发现早期的局部放电。
局部放电电信号传感面临的关键困难是电磁干扰问题。
GIS局部放电在线检测要求在GIS运行的现场条件下进行检测，由于电晕放电等原因，现场条件下存在大量的电磁干扰信号。
尤其常规局部放电检测所使用的频段（几十kHz~几百kHz），干扰信号的强度有可能远远大于所要检测的局部放电信号，使得局部放电检测的电信号传感器无法实现。
GIS局部
放电检测的UHF传感方法正是针对抗电磁干扰问题提出的，并在UHF频段内选择合适的频段进行局部放电的电信号传感。
GIS运行现场的干扰源主要有：架空线和变电站母线上的电晕放电，导体接触不良产生的电弧放电，站内可控硅产生的强点脉冲，其他设备内部的放电，无线电波，载波通讯，系统内开关动作等。
2局部放电信号接收原理
将导体放置在磁场变化的空间，导体有可能产生谐振而将空间的自由波动转换成传输结构的导波，从而实现电磁波的接收。
实际中常常称导体为接收天线（天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒体中传播的电磁波，或者进行相反的变换。
在无线电设备中用来发射或者接收电磁波的部件），其结构往往决定了接收电磁波信号的能力，设计合理，天线可以接收到局部放电所产生的超高频信号。
与接收天线对应的是发射天线，工作时是接收天线的逆过程——把传输结构上的导波转换成空间的电磁波，这两种工作在不同状态的天线是互易的，即天线用于发射和接收时性能参数相同。
UHF法是目前局部放电检测的一种新方法，该方法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局部放电的检测。
在80年代末，UHF法测量局部放电首先应用在GIS设备中。
在UHF法中传感器并非起耦合的作用，而是接收UHF信号的天线，所有UHF 法的原理与脉冲电流法是不同的。
天线除了能有效地辐射或接收无线电波外，还能完成高频电流或导波（能量）到同频率无线电波（能量）的转换，或者完成无线电波（能量）到同频率的高频电流或导波（能量）的转换。
所以，天线还是一个能量转换器。
一副好的天线，就是一个好的能量转换器。
任何利用无线电波传递信息的系统，都包括“发射端-无线电波传播-接收端”三个环节。
为此就必须有能够辐射和接收电磁波的设备，这个设备就是天线。
所以说，天线的重要作用就是辐射或接收电磁波。
下图是进行无线电广播线路的简图。
局部放电传感器的设计主要是接收天线的设计，表征天线性能的参数主要有：方向图、方向性、增益、极化特性、天线效率、带宽以及输入阻抗等。
图1无线电传播线路图
该技术的特点在于：检测频段较高，可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰；检测频带宽，所以其检测灵敏度很高；而且可识别故障类型和进行定位。
UHF检测的特点使其在局部放电检测领域具有其他方法无法比拟的优点，因而在近年来得到了迅速的发展和广泛的应用。
但它对传感器的采集精度和宽带要求很高，因此造价较高。
3结构设计
UHF检测系统由特高频天线(标准增益喇叭天线、圆柱／锥螺旋天线、等角螺旋天线)、50Q射频同轴电缆、数字式示波器、计算机及其分析软件等组成。
从结构上，UHF传感器分为内置式和外置式两种，如图2所示。
图2UHF传感器结构
下面是某公司针对GIS的UHF外置式传感器构造。
UHF传感器主要是用来采集GIS 内部发生局放时产生的高频信号，此传感器直接固定在绝缘盆子上，盘子上除了放置传感器的地方外其他的地方用屏蔽带屏蔽，这样的好处是保证高频传感器采集的高频信号是从GIS
内部出来的第一手信号，有效防止了外界干扰信号从盆子处进入高频传感器，保证了高频传感器采集高频信号的纯净度和可信对。
图3外置式UHF传感器
超高频传感器主要参数：
由于雷达信号、马达、航空、电弧等产生的高频信号存在，会影响传感器对放电信号的判定，所以需要噪音传感器，将其放在GIS站里面，用于采集外界一切干扰信号。
噪音传感器采集的高频信号传输到检测模块单元里面，与高频传感器在绝缘盆子处采集的高频信号进行相位比较，再次对高频传感器采集的高频信号进行判断，用来防止外界干扰信号从GIS 进线端或者出线端进入GIS内部对高频传感器在盆子上采集的高频信号的干扰。
图4 噪音传感器
噪音传感器主要参数：
4 讨论
设计时，需要对设备变压器和GIS 分别进行分析，技术重点为接收天线的设计。
特征参数的确定，主要有：方向图、方向性、增益、极化特性、天线效率、带宽以及输入阻抗等。
最后确定其工艺结构，以及可能需要的辅助配合设备。