GIS内多绝缘缺陷产生混合局部放电信号的分离研究

郭海 李德

摘要：为对GIS内多绝缘缺陷所产生的单-PD信号予以辨别，文章对多PD信号特点予以分析，借此对PD信号于GIS内传播及混合机制开展深层次分析，并对GIS内多绝缘缺陷同时所产生的多PD信号开展深层次研究，无限逼近信号混合模型、真实物理模型间差距。以考虑PD信号延迟为基础，对多PD信号予以辨别，以此对GIS内多绝缘缺陷加以辨别。

关键词：GIS;多绝缘缺陷;混合局部放电信号

中图分类号：TM835 文献标志码：A 文章编号：2095-2945{2019）12-0014-02

气体绝缘组合电器内部结构所具备的复杂性及绝缘缺陷类型所具备的多态性导致存在多种绝缘缺陷可能性较高，因此，需对两种组合绝缘缺陷产生局部放电混合信号开展分离研究，结合PD混合信号开展分离研究，借助小波去噪手段，将PD信号所受到的信号干扰降至较低，实现PD信号的一定还原，将此作为GIS内多绝缘缺陷产生辨别依据。此外，也借助实测等方式对多PD信号进行有效分离，对多PD信号产生原因予以部分辨别，对GIS内多绝缘缺陷予以辨别。

1GIS概述

气体绝缘组合电器（Gas Insulated Switchgear，GIS）具备维护工作量小、占地面积较小及运行稳定等优势，于城市电网建设、城市电网改造中得以广泛应用。据国内外相关文献显示，因GIS内部多会无可避免的产生多种绝缘缺陷致使局部放电（Partial Discharge，PD）产生。因GIS组成具备体积庞大、内部结构复杂及组建单元较多等特点，为各类绝缘缺陷于GIS内不同部位发展、产生创造相应条件，此外，因PD信号所具备的分散性、随机性，使得GIS内多绝缘缺陷辨别具备较高复杂程度。

2多PD信号特点

GIS内单一绝缘缺陷产生的PD信号于沿近似同轴波导的腔体传播过程中，腔体内交叉接头、弯角部件、盆式绝缘子等同SF6共同组成传播介质，此种传播介质具备不均匀等特点，使得电磁波于腔体内产生透射、色散及反射等物理传播过程，衰减电磁波能量，使得PD特点波形衰退时间较长。此外，若PD信号沿同轴波导路径向腔内尽头传播，且产生多次反射，此时经反射电磁波将再次被相同传感器检测。于PD信号波形呈现方面则为落后在PD特性波形的振荡信号。反射波能量同PD信号特性相较而言具备较大衰竭幅度。所以，PD信号实则为反映电磁波传播间距反射波形、表征绝缘缺陷种类的特性波形二者的叠加、混合。PD信号借助物理传播流程可让将电磁波能量于传播途中不断衰减，所以，GIS外置传感器于实际检测中产生PD距离是有限的。绝缘缺陷于不同位置的相同时间所产生的多PD信号，据相同传感器位置较近PD源能量同相距传感器较远的PD源能量相较而言，能量较大。PD信号产生来源即为对PD信号波形的主要反映。所以，实际上，结合某一传感器开展分析可得，其余较远信号均可视作干扰予以消除，仅将主要信号予以保留即可。此外，针对GIS内多绝缘缺陷所构成的PD信号于腔体内开展异向，或同向传播时，除具备信号混合、幅值加减外，还具备不同信号的相对传播时延过程，使得外置传感器所检查到的信号并非均为PD信号的简单叠加，此类信号具备互相干扰、幅值衰减、相对传播时延等复杂性较强的混合流程。

3多PD信号分离

3.1单-PD信号检测及分析

借助实验室GIS模拟研究平台，先对所创建的4类典型绝缘缺陷分别独立开展产生PD实验，随后将4类典型绝缘缺陷以两两组合方式开展PD实验，借助外置UHF传感器对PD信号加以检测并实行分离，将分裂信号同单一信号予以比对分析。借助已创建高压导体金属突出物（简称为N类缺陷）、绝缘子气隙（简称为G类缺陷）、自由金属微粒（简称为P类缺陷）及绝缘子污染（简称为M类缺陷），将此四类典型缺陷模型分别放置在GIS内，外部施电压，当各绝缘缺陷产生稳定PD信号时停止，借助安装于绝缘子外侧UHF传感器对各PD信号行检测，分别所测得信号波形如图1。

结合表1对去噪前后所估计信噪比行比较发现，各PD信号经去噪后信噪比均得以大幅升高且均至少为20dB，借此可充分表明噪声对各PD信号干扰已降至较小。于理论角度而言，任何去噪手段均无法将噪声干扰予以彻底消除，对真实信号予以还原。所以，本研究将去噪后所得各PD信号视作单独绝缘缺陷多产生的真实信号，便于开展后续比较工作。不同绝缘缺陷所对应PD波形均各有差异。此外，于信号特征波形后，还存在部分较小信号能量反射波。此类现象主要产生原因即为信号于GIS传播过程中遭遇GIS管壁产生反射所致。由此也可表明，所产生反射波因GIS空间差异，波形也存在一定差异。

3.2两绝缘缺陷多信号检测及分析

将上述4类绝缘缺陷行两两分组可至少得出4组绝缘缺陷物理模型，详细分组如下：（1）N类、M类;（2）P类、G类;（3）N类、P类;（4）M类、G类。于上文所述实验平台中以分组形式开展绝缘缺陷实验，但外施电压达到相应数值时，2类绝缘缺陷将会同时产生稳定PD信号，借助性能相同的2个天线传感器对PD信号行检测，以P类、G类组为例，实测多PD信号。

结合实测多PD信号观察可得，噪声干扰现象较为严重，同样借助小波去噪法对此组信号行去噪，将噪声污染所造成的干扰降至较低。

对各组多PD信号去噪前后信噪比行比对，便于针对干扰程度行评价，发现多PD信号波形发射波形、特征波形间具备较大差异，所以，实测多PD信号不可直接作为判别GIS内绝缘缺陷类型判定依据。若盲目借助此类多PD信号对绝缘缺陷类型行比对，势必得出错误结论，因此需对混合信号行分离，将单一PD信号加以还原方可为后续辨别提供参考依据。

4结束语

针对GIS内多绝缘缺陷可能产生的多PD混合信号难以辨别现象，可借助实测手段对各绝缘缺陷所产生PD信号了解，借助小波降噪法盡可能将噪声干扰降至较低，将PD信号予以还原，为GIS内多绝缘缺陷辨别提供相应参考数据。其中，需注意的是不可盲目借助多PD信号对绝缘缺陷类型行比对，需先将混合信号行分离后，还原单一信号方可为绝缘缺陷辨别提供参考，提高对GIS内多绝缘缺陷辨别准确性。