电力线检测

电力线检测（共12篇）

电力线检测 篇1

引言

低压电力线载波抄表系统是低压电网通讯的一种重要应用。由于低压电网线路的阻抗变化和噪声干扰十分复杂, 常常使得抄表系统在实际运行中的抄收成功率很低。因此, 通过对用电信息采集设备采集方式、检测流程和方法进行研究, 在相对理想的检测环境下对入网采集设备载波性能进行综合评价。

1 总体设计方案

1.1 采集系统基本结构分析

目前, 全国范围内的居民客户用电信息采集主要采用集中器实现, 集中器通过上行信道与抄表主站通信, 通过下行信道抄读下面挂载的各种表计。目前集中器的上行传输方式主要选用光纤专网、GPRS/CDMA/3G无线公网;下行传输方式主要采用RS485通信、电力线载波、微功率无线网络等方式。

1.2 总体设计方案

为模拟采集系统实际运行工况, 项目组对以上所采用的方案进行分析, 简化得出采集系统简化结构, 按照此结构进行电力线载波通讯性能仿真模块设计。电力线载波通讯性能仿真模块总体采用模块化设计, 总体设计方案结构如图1总体设计方案结构图所示。

2 PLC (电力线载波通讯) 性能仿真检测

载波信号的传输介质是低压电力线, 电力线中存在载波信号干扰、噪声干扰、衰减、阻抗变化、信号畸变等影响, 造成电力线载波通信难以实现100%的通讯成功率。为了衡量不同厂商集中器载波通讯的质量, 文章分析了低压电力线的仿真模型, 提出采用模块化设计仿真模拟各种现场运行工况, 在同一测试平台下对集中器的载波通讯性能进行综合评判, 具体设计思路及方案如下:

2.1 电力线长度仿真模块

2.1.1 线路长度电路模型

低压电力线是一种分布参数电路, 电流在导线的电阻中引起了沿线的电压降, 同时又在导线周围产生了变动的磁场, 这个变动的磁场沿着全线产生感应电压。导线间的电压是沿线连续改变的, 同时由于这对导线构成了电容, 两线间就存在位移电流, 频率较高时不可忽略;同时电压变化时, 漏电流也不容忽视。这样在沿线不同的地方, 电流不同, 在此所做的模型是把传输线看作一系列集总元件所构成的一种极限。电路的参数则认为是沿线分布的。

2.1.2 线路长度仿真模块

一般情况下, 一个台变下的电力线长度大约在1公里至2公里之间, 根据线路长度电路模型得到的低压电力均匀传输线方程以及实际线路的测试, 设计了低压电力线长度仿真模块, 该模块可以在实验室条件实现电力线长度的仿真。仿真模块分为1米, 500米, 1000米, 1500米, 2000米基本模块, 配合自动切换设备可以实现低压电力线长度的仿真检测。

2.2 载波衰减仿真模块

载波衰减主要由线路分支、线路介质、线路年限、线路长度等对载波信号的消弱和反射。衰减特性主要表现在线路长度、线路正反向传输、载波信号过零点与峰点传输衰减、变压器相间传输等几个方面。为了模拟衰减量, 本设计采用载波衰减器来仿真线路对载波信号的衰减, 衰减器在电力线载波固定的频率范围内, 引入一预定衰减的电路, 以所引入衰减的d B值及其特性阻抗来标识。衰减器原理如下图所示:

根据此简化原理图, 载波输出输入电压比为:

本衰减载波模块设计中采用额定衰减d B+0d B、25d B、50d B、75d B和100d B可调设计, 在不同载波芯片额定衰减值下, 通过调整以上四种衰减值对载波通讯效果、载波模块的带载能力进行评判。

2.3 电源电压影响模块

根据集中器技术规范要求, 集中器工作电源允许偏差-20%~+20%。本设计主要测试在不同工作电源下集中器的载波抄表成功率。同时借助调压器将实验设备电源与外部电源隔离, 防止测试过程中受外界干扰。电压变化范围为AC220V±20%, 即评价AC176~AC264V范围内的载波抄表成功率。

2.4 电力线干扰仿真模块

2.4.1 电力线干扰源分析

电力线上存在的复杂干扰可分为自然干扰和人为干扰。自然干扰如雷电引起的干扰, 这种干扰将影响瞬间的电力线数据通讯。但可通过数据自动重发机制和纠错机制有效地避免此类干扰对数据通讯的影响。人为干扰则是由连接在电力线上的用电设备产生的, 对PLC数据通讯有严重的影响, 不仅会造成信号误码率高, 使得接受装置无法正确接受;另外, 它还有可能使接收设备内部产生自干扰, 严重影响整个系统的工作。

2.4.2 电力线干扰仿真实现。

根据对电力线干扰源的分析, 采用信号发射器仿真各种家用电器产生的周期性的干扰、时不变的连续干扰和随机产生的突发性干扰, 再通过信号耦合装置将产生的仿真干扰波形耦合到测试的电力线信道中, 达到仿真测试不同干扰环境下载波抄表成功率。也可根据现场测试情况, 绘制各种干扰波形耦合到测试线路中, 在室内对现场干扰情况进行复现, 分析数据抄读不成功的原因, 为下步地治理提供参考。

3 结束语

采集设备载波性能检测装置对于采集设备的质量有着举足轻重的作用, PLC (电力线载波通讯) 性能仿真检测为采集设备的采购、载波芯片的确定、供货采集设备规约一致性的评判提供了参考依据, 提高了新购采集设备的质量和检测效率。

参考文献

[1]汤效军.电力线载波通信技术的发展及特点[J].电力系统通信, 2003 (1) :47-51.

[2]刘思九, 赵岩岩.低压电力线载波通信的仿真软件开发[J].电测与仪表, 2007 (6) :8-11.

电力线检测 篇2

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）

1、密度测定时需进行两次平行试验，并求二者的算术平均值，但二者的平行差值不得大于（），否则应重做 A．0.01g/cm3  B．0.02g/cm3  C．0.03g/cm3  D．0.04g/cm3

2、石灰工业废渣稳定土宜采用塑性指数__的黏性土。A．10～20 B．12～20 C．8～20 D．12～22

3、在检查锚杆安装尺寸时，孔径大于杆体直径（）时，可认为孔径符合要求。A．10mm B．15mm C．20mm D．25mm

4、预应力锚具进场验收，应从每批中抽取__%且不少于5套进行硬度检验。A．10 B．5 C．2 D．1

5、在静水沉法试验中，土粒越大，下沉速率______ A．越小 B．越大 C．不变 D．不一定

6、实验室应有校准其参考标准的计划和程序。参考标准应由__进行校准。A．能够提供溯源的机构 B．有校准能力的机构 C．有资质的实验室 D．甲级资质实验室

7、设计弯沉在性质上是指__。A．总变形 B．回弹变形 C．残余变形 D．粘性变形

8、石料单轴抗压强度试验加压速率应保持在__MPa/s。A．0.05～0.1 B．0.5～1.0 C．1～2 D．5～10

9、环刀法可以测定__土的密度。A．细粒土 B．粗粒土

C．坚硬脆性土 D．砾石土

10、水泥混凝土路面在低温条件下测得的构造深度______高温条件下测得的构造深度。A．大于 B．等于 C．小于

D．两者无关系

11、一组混凝土试块的强度数据分别为48.0MPa、40.2MPa、52.4MPa，则该组试块强度值应为__MPa。A．46.7 B．48.0 C．46.9 D．46.8

12、__方法用来检测沥青混合料的水稳定性。A．冻融劈裂试验 B．车辙试验

C．马歇尔稳定度试验 D．饱水率试验

13、按照实验室仪器设备的“三色”管理，经验证合格后的设备，如水泥混凝土取芯机，应贴______色标识。A．红色 B．黄色 C．绿色 D．白色

14、将混凝土试件的成型侧面作为受压面置于压力机中心并对中，施加荷载时，对于强度等级为C30～C60的混凝土，加载速度取__MPa/s。A．0.3～0.5 B．0.5～0.8 C．0.8～1.0 D．1.0

15、抽样检查所研究的问题包括以下方面：__。A．采用何种抽样方式 B．样品的检查方法

C．取多大规模的样本大小 D．怎样预先确定判定规则

16、高等级公路沥青路面基层适用的基层混合料类型是__ A．水泥稳定土 B．石灰粉煤灰稳定土 C．水泥稳定碎石

D．石灰粉煤灰稳定碎石

17、某工地钻孔灌注桩基础采用反射法检测桩身完整性时，平均波速为4000m/s，反射波首先返回的时间为0.005s，则缺陷位于桩顶下__。A．10m B．20m C．40m D．80m

18、路面表面构造深度的标准值为0.8mm，那么测试值应__为合格。A．≥0.8mm B．≤0.8mm C．＞0.8mm D．＜0.8mm

19、钢的主要成分为铁和碳，中碳钢的含碳量范围为__。A．小于0.25% B．0.25%～0.6% C．大于0.6% D．大于1% 20、以下关于路面渗透性检测方法论述正确的有__。A．路面渗透性能可以用渗水系数表征 B．路面渗水系数与空隙率有很大关系

C．控制好空隙率和压实度就能完全保证路面渗水性能

D．渗水系数法可以用于公称最大粒径大于26.5mm的下面层或基层混合料。

21、公路工程质量检验评分以__为评定单元。A．分部工程 B．分项工程 C．单位工程 D．单项工程

22、用于土木建筑的钢材，根据工程使用条件和特点，应具备下列技术要求__。A．良好的综合力学性能 B．良好的焊接性 C．良好的抗蚀性

D．越小越好的屈强比

23、蜡封试件空中质量与水中质量之差，数值上等于__(ρw=1g/cm3)。A．蜡封试件的体积 B．蜡的体积

C．试件(不包括蜡)的体积 D．蜡的质量

24、当土的液性指数，IL＞1时，土为______。A．塑态 B．固态 C．流态 D．半固态

25、灌砂法试验结果为：量砂密度1.15g/cm3，试坑中全部材料质量4428.8g，填满试坑的砂的质2214.4g，代表性试样含水率5.0%，则试坑材料的干密度为__。A．1.90g/cm3 B．2.00g/cm3 C．2.19g/cm3 D．2.30g/cm3

二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、桥用C40的混凝土，经设计配合比为水泥:水:砂:碎石=380:175:610:1300，采用相对用量可表示为__。A．1:1.61:3.42；W/C=0.46 B．1:0.46:1.61:3.42 C．1:1.6:3.4；W/C=0.46 D．1:0.5:1.6:3.4

2、水泥混凝土抗折强度试验，在__情况下试验结果作废。A．一个试件破坏断面位于加荷点外侧 B．两个试件破坏断面位于加荷点外侧 C．整组试件破坏断面位于加荷点外侧

D．有两个测值与中间值差值超过中间值的15%

3、级配良好的砂子__。A．孔隙率小 B．总表面积小 C．平均粒径小

D．孔隙率及总表面积均较小

4、沥青针入度试验属于条件黏度试验，其条件为__。A．温度 B．时间 C．针的质量 D．A+B+C

5、做CBR试验时，荷载板共需加几块__ A．6块 B．4块 C．8块 D．10块

6、土方路基实测项目包括__等。A．压实度 B．平整度 C．强度 D．弯沉

7、桥梁荷载试验荷载在桥上的稳定时间不少于__min。A．2 B．5 C．10 D．15

8、砂性土的孔隙直径必须大于浆液颗粒直径__倍以上方可注入。A．2 B．3 C．4 D．5

9、施工企业工地实验室分为（）。A．标段实验室

B．中心拌和站试验站 C．工点试验点

D．监理中心试验室

10、适用于公路工程的随机抽样的方法主要有（）。A．分段抽样 B．分层抽样

C．单纯随机抽样 D．系统抽样

11、连续式平整度仪测定平整度时，其技术指标是__。A．最大间隙 B．标准偏差 C．单向累计值

D．国际平整度指标

12、制备一个标准马歇尔试件，大约需要称取__热拌沥青混合料。A．1000g B．1200g C．1500g D．2000g

13、随沥青含量增加，沥青混合料试件的稳定度将__。A．保持不变 B．呈抛物线变化 C．递减 D．递增

14、桥梁静载试验中，截面抗弯应变测点应设置在截面横桥向应力可能分布较大的部位，沿截面上、下缘布设，横桥向测点设置一般不少于__处。A．1 B．2 C．3 D．5

15、土工织物具有__特性。A．过滤 B．排水 C．隔离 D．加筋 E．防渗

16、沥青混合料由于组成材料级配不同，压实后内部矿料颗粒分配状态及剩余空隙率不同等特点，可以形成__的组成结构。A．悬浮-密实 B．骨架-空隙 C．密实-骨架 D．骨架-悬浮

17、下列有关“滚搓法”试验的叙述中，正确的有__。A．本试验的目的是测定土的塑限 B．它适用于粒径小于5mm的土

C．搓滚时须以手掌均匀施压力于土条上，不得将土条在玻璃板上进行无压力的滚动

D．若土条在任何含水量下始终搓不到3mm即开始断裂，则认为该土无塑性

18、沥青薄膜加热试验后，残留物的全部试验必须在加热后__内完成。A．63h B．72h C．90h D．7d

19、在现行《公路工程质量检验评定标准》中，__是沥青混凝土面层的实测项目。A．回弹模量 B．压实度 C．中线偏位 D．弯沉

20、桥面铺装的作用是__。A．保护桥面板

B．分散车轮的集中荷载 C．保证桥面美观 D．便于行车

21、混凝土抗压强度标准试件的尺寸为__。A．50mm×50mm×50mm B．100mm×100mm×100mm C．150mm×150mm×150mm D．200mm×200mm×200mm

22、公路检测工程师和检测员考试专业科目包括：__。A．材料、公路 B．桥梁、隧道

C．交通安全设施机电工程 D．地基与基础

23、在进行__测定前，应用核子法对__进行标定。A．沥青混合料压实层密度 B．钻孔取样的试件 C．挖坑灌砂法的结果 D．环刀法的结果

24、钢筋拉伸试验一般应在__温度条件下进行。A．23℃±5℃ B．0℃～35℃ C．5℃～40℃ D．10℃～35℃

高压电力计量系统故障分析与检测 篇3

关键词：高压电力计量系统故障；电流互感器、电压互感器；检测维修

中图分类号：TM452文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0106-02

随着电力市场的不断发展，高压、低压电力计量系统直接关系到电力供电企业的生产运营水平和效益，甚至与国家经济发展和人们生活有着密切的关系，因而，一套高效运行的高压电力计量系统是电力系统中电测计量工作的重要部分。

1高压电力计量系统的基本原理

高压电力计量系统主要分为高压供给低压计量、高压供给高压的高压电力计量形式，在电力系统的发电、输电和供电过程中，电力计量系统尤其是高压电力计量系统是非常重要的环节，高压电力计量系统的构成主要包括由电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、计费电能表以及二次连接导线四部分，其中这些构成高压电力计量系统的元部件一旦发生故障，就会造成整个高压电力计量系统不能正常运行。高压电力计量系统的基本原理是通过电能表的两个或三个计量单元，以电流互感器、电压互感器、电能表和连接他们的二次导线为电量计量装置，将整个电力计量系统和用电系统连接在同一网络上，当高压电力计量系统的各个元部件电力负荷发生变化或者出现故障时，主要是根据网络阻抗的变化情况来判断高压电力计量系统运行状态的变化，基于高压电力计量系统的基本原理，我们可以看出电流、电压互感器是电力计量系统中最为重要的元部件，且高压电力计量系统的基本原理是在互感器的接表计量技术基础上，开展电力的计量和记录工作，不断提高电力供电企业的管理效率和质量。

2高压电力计量系统的常见故障及原因

2.1高压电力计量系统的常见故障

高压电力计量系统结构是由电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、电能表和二次连接导线构成的，高压电力计量系统的连接方式主要是三相三、四线制连接法，由于三相高压电力计量系统的接线较为复杂，接线种类众多，因而高压电力计量系统发生的故障类型也比较多，常见的故障类型主要包括：①高压电力计量仪器和装置发生故障，具体包括三相电能表故障、电流互感器故障、电压互感器故障。②高压电力计量系统的电流故障、电压故障，其中电流故障具体是指电流互感器开路，包括三相高压中的一相、二相与三相断开故障，而电压故障是指电压互感器一次、二次断路、电压互感器二次侧相间短路、电压互感器二次接线断开等计量故障；此外，电力计量装置本身出现的故障，主要是体现在电能表、电流互感器、电压互感器和二次连接导线的质量问题，或者在长期的使用中出现老化、精密度降低、破损等不良情况，造成电力计量仪表不能正常工作，甚至会影响到电力计量的精确性。

2.2高压电力计量系统故障原因分析

造成高压电力计量系统常见故障的原因主要包括以下几个方面：

首先，自然原因造成的故障，自然原因包含的自然因素主要包括高压电力计量装置和计量仪表自身的问题，电力计量工作是对用户所使用电力设备的用电量进行科学的统计与记录工作，因而电力计量工作的核心计量仪器是电量计费的电能表，一方面由于计费电能表本身质量不达标，或者在长期使用的环境中功能逐渐减弱，其计量的精密度极大降低，甚至出现报废的计量仪器，造成了高压电力计量系统常见故障的发生，导致电力计量工作的停止，另一方面由于电力计量电能表资产卡上数据、信息资料的不完整、以及资产卡台账信息不准确，例如，在实际的日常生活中电力计量工作是需要完成用户电力设备用电量的抄表、计费、收费等工作流程，然而实际上大部分三相四元件类型的电力计量电能表没有标注kW·h×10这一数据，从而造成电流互感器、电压互感器的出现失灵、接触不良的现象，严重影响电力计量的准确性。

其次，造成故障产生的人为原因，其具体体现：三相电能表接线错误造成了电能表电流、电压故障；电流互感器一次、二次回路线路连接时隔离开关的设置以及CT一次、二次回路中接线端子数量的增加，造成接线端子容易出现松动或被锈蚀现象，这就导致CT一次、二次回路短路故障或者电流互感器两次相间短路，使电流不能正常流进电力计量电能表，严重影响到电力计量的准确性；由于高压电力计量系统或装置设计不科学、不优化，对电流互感器、电压互感器二次回路接线面积的设计较小，且在二次回路上没有采取不同的颜色或编号进行有效的区别，这样容易造成CT一次、二次回路接线的错误或不到位，导致电流互感器、电压互感器二次回路连线的断开或短路故障，使电力计量系统失去功能，既严重影响了电力计量数据的准确性，又无法及时纠正电力计量中数据存在的误差。

3高压电力计量系统的检测方法

首先，通过对高压电力计量系统故障原因的分析，电力计量系统电压不稳定，三相交流电的相位出现异常，在电压回路过程中电压互感器电压回路线路连接错误或者接入不相干的线路，这就造成了电压互感器失压、母线失压，最终导致电力计量系统的少计或漏计，严重影响电力计量的准确性，因而可以采取在线监测方法，安装微处理器装置，可以迅速采集到故障检测信号。另外，要加强对计量装置的检查，一旦相电压和三相电压的不平衡时会出现高压的额定电压高于相电压，额定电流会低于相电流，此时电力计量系统就不能正常工作，判断出故障发生的位置。

其次，要积极采用先进的信息技术，完善电力计量电能表信息平台，定期检查电力计量资产台账信息的准确性和完整性。

此外，为了迅速判断出电流故障的地方，需要在线检测电力计量的功率，当功率异常时就会发生电流异常，一般用户电力设备的功率变化合理范围是10%以内，若发现功率超出该合理范围，就要及时进行故障诊断、排查和检修。

①原油浸式的10 kV二元件高压计量箱现换用干式三元件高压计量箱，即一次为A、B、C三个抽头、没有N，而二次除有a、b、c外还有n，电表用3×57.7/100 V、3×1.5（6）A的，不少县公司都在用。根据DL/T-2000《电能计量装置技术管理规程》规定：“接入中性点非有效接地的高压线路的计量装置，宜采用两台电压互感器，且按Vv方式接线”。采用YNyn方式接线三相电压互感器，当系统运行状态发生突变时，有可能发生并联谐振。另外，用单相标准电压互感器检定装置来检定三元件高压计量箱，一次所加的电压是不对的，那么检定方法也是不对的。

②现在的智能表宣贯说的对于三相四线电能表，当电能表三相电压中有任两相断相后，电能表应能正常工作；对于三相三线电能表，当电能表三相电压中有任一相断相后，电能表应能正常工作。这里所说的能正常工作是指三相表发生故障后三相只是还在计量，但不是正确的计量。

4结语

高压电力计量系统稳定运行的关键环节是电力计量装置具有较好的精密度、较高的技术水平，电力计量系统的安全可靠性和高效性是电力供电企业健康发展的重要环节，是平衡电力市场电力紧张的重要途径。

参考文献：

[1] 张素君.高压电力计量系统故障分析与检测[D].郑州:河南大学,2007.

[2] 贺勇.浅谈电力计量的故障与检测[J].中国高新技术企业,2013,(25).

[3] 郑燕.浅谈电力计量系统的故障与检测[J].科技创业家,2013,(12).

一种快速电力线检测方法初步探究 篇4

在复杂的自然背景中, 电力线检测和跟踪是世界的新课题。如今, 世界各地直升机因撞击电力线而坠毁的事件时常发生, 很多发生在白天。直升机和小型飞机的飞行员低空飞行时, 在复杂的背景中或者与背景对比度很低时, 电缆和电力线这种细的物体是不易察觉的, 于是事故频发。

使用计算机算法的自动检测技术在广义上讲有两种, 基于空间和基于时间的自动检测方法。基于空间的技术最常见的是Gabor滤波器和形态学滤波, 以时间为基础的有动态编程和最大似然法。一般情况下, 之前的自动检测技术都是检测厚的目标。在人们意识到细线检测对于飞机飞行的重要性之后, 开始关注诸如电力线的细薄目标的检测。Kasturi等人结合Hough变换方法检测细线, 可以在一般情况下进行准确的细线检测, 但对图像单帧处理和传统的Hough变换不适合在大量杂乱的城市场景中进行检测。传统的Hough变换和一系列改进的Hough变换方法, 对于图像处理和检测的时间较长, 不适用于细线的实时检测。

梯度是数字图像处理的重要内容, 是图像分割、特征提取和图像识别等图像处理技术的重要前提。本文提出一种通过计算图像梯度, 得到梯度向量直方图从而实现电力线检测的初步识别方法。该方法不仅具有一定的检测准确性, 并且提升了图像处理和细线检测的速度。

2 图像预处理

2.1 灰度图转化

灰度图像经常是在单个电磁波频谱如可见光内测量每个像素的亮度得到的。用于显示的灰度图像通常用每个采样像素8位的非线性尺度来保存, 这样可以有256级灰度。这样的精度是为了避免可见光波段简单的失真, 并且易于编程。为了使图像能够在Matlab中对每个像素进行梯度值计算, 需要将图像读取后转化为灰度图进行处理分析。本文对图像的处理采取了浮点法:

将原来的RGB (R, G, B) 中颜色数值用Gray进行替换, 就可以得到新的颜色RGB (Gray, Gray, Gray) , 即所需的灰度图。

2.2 高斯滤波处理

高斯滤波器是根据高斯函数的形状来选择权值的线性平滑滤波器。它对去除服从正态分布的噪声是很有效的。由于高斯函数的傅立叶变换仍是高斯函数, 因此高斯函数能构成一个在频域具有平滑性能的低通滤波器, 可以通过在频域做乘积来实现高斯滤波。

g常 (x) 用=的一维零均值离散高斯滤波器函数:

常用的二维零均值离散高斯滤波器函数:

其中, 高斯分布参数σ决定了高斯滤波器的宽度, 即σ越大, 高斯滤波器的频带就越宽, 平滑程度就越好。通过调节σ, 可在图像特征过分模糊与平滑图像中由于噪声和细纹理所引起的过多的突变量之间取得折衷。

3 梯度算子和梯度向量

3.1 梯度算子

梯度是函数变化的一种度量, 一幅图像可以看作是图像强度连续函数的取样点阵列, 图像灰度值的显著变化可用梯度的离散逼近函数来检测。梯度是一阶导数的二维等效式, 定义为向量, 根据梯度计算式可以计算Roberts、Prewitt和Sobel梯度算子。一旦梯度算出后, 就可根据不同的需要生成不同的梯度增强图像。一幅数字图像的一阶导数是基于各种梯度的近似值。图像f (x, y) 在位置 (x, y) 的梯度可以用下列向量表示:

从向量分析中可以得到, 梯度向量就是指向坐标 (x, y) 的f (x, y) 的变化最快方向。这个向量的大小用来表示, 这里:

这个量表示在该变化方向上每增加一个单位距离之后f (x, y) 的值在增大过程中的最大的变化率。通常也会将称为梯度。通过上述两式可以计算梯度。但是, 在应用中结果总不特别理想。平方和的计算需要大量运算, 计算梯度都是通过绝对值近似:

这个公式计算起来非常理想, 而且同级灰度的相对变化可以保持不变。虽然得到了这个优点, 但付出的代价是通常导数滤波器不是各向同性的。然而, 当用Prewitt和Sobel这样的模版去计算和时没有任何问题。

3.2 梯度向量

在向量微积分中, 标量场的梯度是一个向量场。标量场中某一点上的梯度指向标量场增长最快的方向, 梯度的长度是这个最大的变化率。为了能够从图像中识别出线的存在从而完成线检测, 除梯度值满足一定阈值作为条件外, 同样需要计算出符合阈值的像素的梯度向量作为判断依据。因此梯度向量的方向也是非常重要的量。首先找到图像灰度沿两个方向的偏导数 (Gx, Gy) , 并求处梯度大小:

令α (x, y) 表示向量在 (x, y) 处的方向角。然后, 由向量分析得到:, 角度是以x轴为基准度量的。边缘在 (x, y) 处的方向与此点的梯度向量的方向垂直。

4 图像梯度向量直方图

对满足阈值的像素点进行梯度的运算, 得出每个像素点的梯度大小以及方向, 将这些数据整合在梯度向量直方图中。如果图像中有电力线的存在, 那么线上的像素点的梯度向量应该满足大小近似, 方向相差180o。这些像素点的梯度值累加起来, 会使直方图中出现梯度值的高峰。

因此, 我们对图像的梯度向量直方图进行分析, 能够对电力线是否存在做出一个初步的识别。在后期的识别系统中, 就可以对满足梯度值和梯度方向的像素点进行局域分析。因为在实际情况中电力线的线宽是一定的, 所以若是相邻的像素点在二维图像中间距满足小于某一基于线宽预先设定的阈值时, 即可作为识别电力线是否存在的依据。

5 实验处理

选取带有明显电力线图片为例。首先经过灰度化处理并且去除噪声, 然后对于像素点进行梯度的运算, 做出梯度向量直方图。如图1所示。

直方图显示70°附近和250°附近有很多波峰;拍摄图片显示图中有多条角度接近70°的电力线。由于一条直线上的每个点的梯度方向相反, 因此向量值会有180°的差距, 实验结果与原始图片相符。

6 结论与总结

实验得出结论, 通过对图像进行梯度运算, 可以对图片中是否存在电力线做一个初步的识别工作, 该算法的处理速度远远快于Hough变换等算法。但目前只对电力线进行了初步的识别分析, 可能存在一些复杂背景会影响对电力线图像进行检测, 仍旧需要后期的精确处理和分析。

摘要：我国南方主要以山地地形为主, 随着电网的加速发展, 直升机在低空飞行的时候会面临与电力线冲撞的危险, 因此直升机的电力线检测识别系统是十分必要的。如今, 电力线检测技术已经得到人们的广泛关注, 积累了许多研究成果, 出现了很多基于不同算法的检测方法。本文提出了一种基于图像梯度的快速电力线检测技术, 在保证检测结果准确性的基础上, 提高了检测速度。

关键词：梯度向量,快速电力线检测,直方图

参考文献

[1]Alberty J, Carstensen C, Funken S A, et al.Matlab implementation of the finite element method in elasticity[J].Computing, 2002, 69 (3) :239-263.

[2]王康泰, 戴文战.一种基于Sobel算子和灰色关联度的图像边缘检测方法[J].计算机应用, 2006, 5.

电力线检测 篇5

XX电力公司电能计量检测中心担任着XX境内五万多电力用户的表计校验工作。多年来，这个仅有5位女职工的小集体以创建“巾帼文明示范岗”活动为载体，坚持以“爱岗敬业，勤于钻研”为准则，克服了班组人员少、岗位条件艰苦等诸多困难，立足岗位成才、建功，勇挑重担，善于学习，发扬吃苦耐劳、甘于奉献、勇于创新的精神，为XX电能计量工作的开展做出了应有贡献。多次被XX电力公司评为“先进班组”，2003年被XX妇联评为“巾帼文明示范岗”。

一、善于学习，立足岗位成才

电能计量检测工作专业性强，技术起点高，没有过硬的专业技术水平，是不可能胜任的。几年来，班组克服知识不足等困难，以创建学习型班组为目标，坚持学习，善于学习，从专业技术培训、学历再教育、业务知识学习等方面来提高自身综合素质，逐步锻炼成为个个能在工作中独挡一面的复合型人才。

在专业技术上，坚持开展内部岗位技术培训和交流，利用业余时间刻苦钻研技术，逐步成为能够完全胜任本岗位职责的技术能手。在学历再教育方面，能够妥善处理工学矛盾，刻苦学习，两位女同志通过在职函授和参加电大学习等方式已取得大学本科学历；在业务学习上，注意知识的更新，注重综合素质的提高，她们先后参加了内蒙古电力系统组织的计量检测专业知识培训，全班人员均取得了电能计量检测证书，实现了持证上岗，为顺利保质保量完成各项工作任务提供了保障。

二、认真负责，敬业爱岗

计量检测中心的同志们，工作中勤学好问，刻苦钻研。，她们克服了的苦、累、脏、险工作，通过工作不断积累经验，提高业务技能，使自身得到了充分的磨砺和锻炼。她们细致的检定和娴熟的操作得到了领导的认可，每一个人都能独立承担起了高压关口表计的轮换校验工作。高压关口表计准确与否直接关系到线损指标的完成和线路运行人员的奖罚考核。他始终坚持“公平、公正”的原则，工作中一丝不苟、精益求精，高质量、高标准地完成了历年的关口表计轮换校验任务，未发生一起计量差错。

三、吃苦耐劳，甘于奉献

电能计量涉及每一个电力用户，计量的准确与关键在表计准确，因此计量检测中心每年都要按要求对用户表计进行轮校，如此大的工作量硬是这五位女同志承担了下来。她们不仅是在XX电力公司计量检测中心校验表计，为了方便用户，她们还深入农村牧区，为用户上门服务，开展校验工作。因此，她们多少次放弃了双休日和节假日，她们没有丝毫怨言，每年都圆满完成公司下达的表计轮校计划。更难能可贵的是，计量检测站的女同胞，均已成家，个个都要挑起事业和家庭的两副重担。为保证计量检测工作的开展，她们发扬敬业奉献的精神，克服困难，认真地履行职责，在工作需要时，总是毫不犹豫的选择坚守岗位。在1998年—2003年农网改造最繁忙的时候，为保证农网入户工程的顺利实施，计量检测中心的女同志们，抢时间，打硬战，埋头苦干，加班加点，硬是啃下了这块硬骨头。当时，有两位女同志的孩子都两岁多，还是离不开妈妈的年龄，可是她们每天都必须早出晚归，只有让家人代她给予小孩更多的照顾。

四、勇于创新，立足岗位建功

电能计量检测中心的人员不断拓宽视野，以先进性、前瞻性为指导，充分发挥自身的聪明才智，致力于应用和推广新技术。

2000年，农网改造新上了一套先进的电能计量校验台，全班人员迎难而上，充分利用这难得的学习和锻炼的机会，在班长的带领下，边干边学，使技术业务水平在实践中迅速得以提高。班组自成立以来，经历了多次技术改造和台体升级，班组成员为深入了解设备，在设备安装过程中深入现场，多次主动协助厂家工程人员共同进行设备安装调试，通过实践来锻炼自身能力，掌握设备第一手资料。

在XX电力公司的正确领导下，在计量检测中心全体成员的共同努力下，近几年来，她们取得了一个又一个的成绩，得到了全体职工高度评价，她们是我们的自豪更是我们学习的榜样。生产一线的工作是辛苦的，计量检测工作更是枯燥无味的，但她们没有退缩，而是立足岗位，迎难而上，脚踏实地一步一个脚印向前迈进！

中共XX电力公司委员会

发电厂带电电力设备红外检测浅析 篇6

电力设备的红外检测诊断是一项简便、快捷的设备状态在线检测技术，任何有一定温度的物体，都会以电磁波的形式向外界辐射能量。所辐射能量的大小与该物体的热力学温度的四次方成正比。利用这个原理制成的红外测温仪，具有不停电、不取样、非接触、直观、准确、灵敏度高、快速、安全、应用范围广等特点，是发、供电设备实施状态检修重要技术监督方法，是保证电力设备安全、经济运行的重要措施。本文就红外诊断的基本原理、红外诊断对象、诊断方法和设备缺陷的判断依据，对红外检测和诊断技术管理工作等方面结合实际进行探讨。

一、电力设备状态红外检测与故障诊断的基本原理

设备故障红外诊断的前提，首先是用红外方法检测到设备运行状态的变化及故障信息。

电力系统的各种电器设备中，导流回路部分存在大量接头、触头或连接件，如果由于某种原因引起导流回路连接故障，就会引起接触电阻增大，当负荷电流通过时，必然导致局部过热。如果电器设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障，将会引起绝缘介质损耗增大，在运行电压作用下也会出现过热；具有磁回路的电气设备，由于磁回路漏磁、磁饱和或铁芯片间绝缘局部短路造成铁损增大，会引起局部环流或涡流发热；还有些电气设备（如避雷器和交流输电线路绝缘瓷瓶），因故障而改变电压分布状况或增大泄露电流同样会导致设备运行中出现温度分布异常。总之，许多电力设备故障往往都以设备相关部位的温度或热状态变化为征兆表现出来。

世间万物都会发射人眼看不见的红外辐射能量，而且物体的温度越高，发射的红外辐射能量越强。红外测量通常测量到的是三种合成辐射——本身的辐射、物体表面反射的辐射、大气辐射的能量。只要运用适当的红外仪器检测电力设备运行中发射的红外辐射能量，并转换成相应的电信号，再经过专门的电信号处理系统处理，就可以获得电力设备表面的温度分布状态及其包含的设备运行状态信息。这就是电力设备运行状态红外检测的基本原理。

二、红外诊断对象

只要表面发出的红外辐射不受阻挡的设备，都属于红外诊断技术的有效监测设备，例如：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。

三、诊断方法和设备缺陷的判断依据

电力设备巡视是每天必须进行的一项重要工作，其方法一般为通过目测、耳听和鼻嗅等来了解设备的运行情况，其中以目测为主。但目测的方法有着很大的局限性，一些有发展性的缺陷，特别是设备内部缺陷，要等到设备发热到一定程度后才能被发现，这样不但使设备缺陷的及时发现和处理造成延误，而且可能会对运行设备造成不同程度的损坏。

1.电流致热缺陷判断

（1）三相同位置最大相间温差比较法。进行同一间隔设备相同位置接点的最大温差比较，电流致热缺陷分析和判断一般采用本方法。

（2）绝对温升判定法。当设备三相同位置接点均过热时使用本方法。

（3）以环境温度参照体温度作为基准温度与三相过热点进行比较。

选取环境参照体有困难时，可在被检测设备本间隔或其他间隔设备载流导线、导电杆上选取温度较低的部位作为环境温度参照体，以其温度作为基准温度与三相过热点进行比较。

（4）电流致热类缺陷分析中应注意的事项。影响红外分析诊断的因素有：负荷、环境温度、风速影响、其他辐射热源干扰、材料辐射系数、测试距离、仪器参数设置（最高最低温度、环境温度、辐射率）、仪器使用条件。

2.电压致热类缺陷检测与诊断

电压致热类缺陷是长时间带有额定电压的设备由于介电强度降低、绝缘劣化、电场分布不均等所导致的设备局部或整体发热。

电压致热类缺陷绝大多数是设备的内部异常发热，所对应的缺陷都是重大缺陷，是红外检测的重点。

某些致热类缺陷也纳入了电压致热类缺陷去分析和管理，如：并联电容器极板击穿后的异常发热；变压器箱壁漏磁通涡流、磁屏蔽接地不良导致的发热；变压器油路循环不倡导致的发热或主油管油循环不正常；电力行业标准中没有计列的其他缺陷性质的发热（如：机械转动部分缺陷导致的发热、非电气原因导致的设备局部温度异常等）。

在红外检测发现和认定的缺陷中，电流致热、电压致热类缺陷都是不可自愈的，而电压致热类缺陷发展形成的事故是电力变电主设备损毁的主要原因。

电压致热类缺陷检测受到影响的程度和内容有：气象条件的影响、日照辐射影响、周围光辐射影响、双节设备电场分布的影响、被拍摄设备视角的影响、仪器参数设备（最高最低温度、环境温度、辐射率）。

3.发电厂变电所设备红外检测的故障判别方法

上文提出用发热点相对环境温度的温升来判断热缺陷，并给出了对不同负荷电流下不同设备接头过热的警界温升表。当被检测点相对环境温度的温升大于表中所规定的警界温升时就认为有缺陷，并按表中的警界温升确定缺陷种类，这种方法简单、直观、实用性较强，但是在线路红外检测时存在以下不足：

（1）对于发电厂变电所设备，由于条件限制，不可能准确测量设备周围的环境温度、湿度、风速以及检测距离（一般采用地面环境温度、湿度、风速作设备的环境参数，检测距离的估计），这样所测得的发热点相对环境温度的温升存在误差，必然带来热缺陷判断的误差。

（2）对于高压设备，即使相同材料、相同环境条件，由于集肤效应和邻近效应，在相同负荷电流情况下，交流线路的发热应比直流线路的发热严重，而上文中只根据导线型号和负荷电流来规定警界温升是有局限性的。

（3）不同设备、不同材料的发热特性各不相同，在不同条件下的允许温升应各不相同，例如在有太阳辐射时，会在被检测对象上附加一定的温升，这时的警界温升显然与没有太阳辐射时是不一样的。显然，简单地采用这种方法来分析热缺陷并不方便、准确。《带电设备红外诊断技术应用导则》对电流致热型设备的热故障判别提出用相对温升判断法，该方法通过分析相对温差与接触电阻的变化关系，依据电力行业标准《电力设备预防性试验规程》(DL/T596)中对接触电阻的规定，确定了分析电流致热型设备热缺陷的相对温升来判断。这种方法从发热的内在原因出发确定判断方法，克服了一些环境因素及负荷电流等对测量结果的影响，对电力设备的红外诊断具有指导性。

四、红外检测和诊断技术管理工作

1.红外检测人员基本要求

（1）掌握紅外检测的基本原理。

（2）熟悉设备的基本结构和运行原理。

（3）掌握红外检测相关规程。

（4）掌握目前已成熟的红外检测经验和案例。

（5）积累红外检测经验。

（6）学会使用分析软件。

2.电流致热缺陷现场拍摄

（1）检查仪器参数设置。

（2）必要时记录环境气象条件。

（3）核对负荷电流和最大负荷。

（4）不热的不拍。

（5）争取有个相间同位置进行比较。

（6）热点图像单拍摄一张局部详图。

（7）角度合适，能准确反映设备发热的部位和原因。

（8）尽可能避开外辐射源的影响。

（9）记录好每张红外热像图的编号和对应设备名称。

3.电压致热类缺陷检测现场拍摄

（1）检测前，应了解设备的运行情况。

（2）红外热像仪开机后先检查仪器日期、时间、辐射系数、距离参数、温度范围设置。精确检测的辐射系数使用0.92，距离参数设置12m，现场一般不再调整。

（3）不论红外热像仪屏幕红外图像目测有无温度异常，均应拍摄红外热像图，使用软件进行红外热像图分析。

（4）应将间隔内三相设备拍摄在一张红外图像。不同间隔的单一设备拍摄应与其他间隔同类设备使用相同距离、相同角度。

（5）拍摄应去掉对红外图像分析无意义的物体，获取设备最大的整体红外热像图。

（6）三相或两相设备本体的关键部位应互相无重叠遮挡。

（7）设备本体温升、温场分布异常达到严重及以上缺陷时，应将设备异常过热的准确位置、实测温度、缺陷初步诊断结果和注意事项告知值班员，缺陷诊断初步结果应填入缺陷记录簿。初步诊断为危急缺陷的，应立即向上级汇报。

（8）新投运的变电设备应于投运的第1、3、7天连续进行精确检测，无异常后转入正常的电力设备红外检测。初始红外检测热像图应作为基础技术资料保存。

（9）新投运的变电设备精确检测发现设备本体温场分布异常时，应进行红外连续跟踪检测，根据红外诊断结果及时采取其他带电或停电检测措施。

红外诊断技术还可以在电厂其他诸多方面发挥重要作用，例如：转动机械轴系过热故障的诊断；储煤自燃隐患的诊断；锅炉堵灰的红外检测等。可以说，凡是能够表现为温度异常的各种故障，原则上都可以应用红外检测技术做出诊断，许多课题尚待进一步研究开发。

电力线检测 篇7

自20世纪30年代德国人用零序电流3IO的首半波的极性来判断接地线路以来, 至今零序电流仍然作为电流接地系统意想接地选线的判据, 判断方法有两种: (1) 用零序电流基波分量的大小或相位来判断接地线路。 (2) 用零序电流谐波分量的大小或相位来判断接地线路。方法: (1) 不适合出线条数少和变压器中性点经消弧线圈接地的情况。方法 (2) 常因负荷电流中的谐波电流太大而造成误判断。上述方法的共同问题是它们只适合电缆出线装有零序CT和架空出现装有三相CT情况, 这就从有所不同上限制了它的使用范围, 至于占小电流接地系统90%的装有两相CT的架空出线的小电流接地系统, 因无法取得零序电流, 至今还没有单相接地选线方面的成果和产品问世。

1 用计算机快速计算出故障点, 可减少巡习惯于, 故障处理的时间, 增加供电可靠性, 实际意义是具体而明显的

1.1 目前我采用的方法是只装绝缘监察装置, 用以发现接地故障信号, 然后派人去现场逐步查找故障点。

那相接地, 那相对地电压降低, 而非接地相电压升高;以此判别那一相故障, 为了能区别是哪一线路发生意想接地、采用重合闸装置, 瞬间停电拉闸的方法, 停掉那条线路接地信号消失, 就说明接地点出在这条线路上。这远达不到目前增控销的形式。

1.2 本设计采用的检测方法:

利用目前已采用的技术争取在变电所10~66k V母线上装电压互感器, 及绝缘监察装置, 用来发现故障相信号, 在变电所线路上装零序电流互感器和零序功率方向继电器, 发现故障支路信号。当判别故障点时, 先采用接地中性点接地造成短路时150ms的人工短路, 检测出残压V0和短路电流ID, 可计算出变电所距知路点的电抗, 被每公里电抗值除便可计算出故障的距离。

2 系统硬件设计

2.1 原始资料分析与系统总体方案规划。

(1) 考虑充分利用目前已有的故障接地保护技术依据变电所10k V母线上的绝缘监察, 提供接地故障相的原始信号依据, 变电所10k V出线零序功率方向保护提供接地故障支路的原始信号, 由计算机巡检发现单相接地故障相及故障支路。 (2) 发现故障接地相及支路后, 由计算机定时控制, 变电所变压器中性点人工接地150ms以获取每母线的残压VD短路电流ID和sinФ等计算机故障所需的技术数据。 (3) 考虑到故障支路的导线截面, 架设方式各不相同, 每公里电抗值X0亦各不相同, 采用键盘输入每公里电抗X0的方法。依据上述的原始资料分析与技术要求规划出本系统应包括以下几部分:a.主机及RMA、ROM扩展部分承担巡检定时计算。b.电压电流模拟输入部分, 承担采集电流电压。c.工频相角检测部分承担检测故障时的相角Ф。d.显示、打印、键盘等外设部分:输入电抗输出故障信息。e.I/O接口扩展部分:承担外设接口任务。根据这个初步规划考虑具体的技术要求, 设计具体的硬件电路系统。

2.2 主机系统设计。

2.2.1主机总片选择:考虑单片机功能, 由于单板机和Z-80微机相仿, 且依据便宜采用单片机是合理的, 故选用51系列的8031为主机芯片。2.2.2 ERPOM的RAM的扩展电路选择:由于8031芯片内设有E-PROM。所以必须扩展外部EPROM。本系统程序容易不大, 考虑留有裕度, 故选用一片21764EPROM。由于8031芯片内RAM共有128个字节不能胜任应用程序中巡检定时计算的任务, 考虑扩展2K故选用一片6116·RAM。由于8031的PONP2n必须作为数据地址总线使用P3n必须做到控制使用, 只剩下Pln还必须留给模拟通道选择, 可以外设接口必须扩展本系统要求有键盘和显示及定时控制, 可以使用8135做为I/O扩展根据上述EPROM;RAM, I/O扩展总片的选择, 可以设计具体电路。

2.3 电压电流采集输入部分:

这部分完成二个任务: (1) 正常运行时主机巡检将支路的12条电流输入巡查有没有接地支路同时巡检三相电压, 发现是哪相接地。 (2) 造成人工接地时, 主机采集接地相残压UD和接地支路的短路电流IK的有效值以便计算故障点距离这两个任务不同但对硬件电路而言, 都要求主机选通故障相和故障支路因而只需要主机P1n作选通多路开关, 就可实现。由于输入原始信号是模拟量计算机采集的数据要求数字输入所以必须加A/D转换电路。由于交流电压电流都须按有效值计算, 可以在输入A/D转换之前, 先变换成有效值才行, 所以要加有效值转换电路。由于采集的电流, 电压是高压10k V系统的数据又必须采用电压互感器和电流互感器变成低电平, 目前现场已有这种电压互感器和电流互感器, 但二次均要10伏和5A设计, 还要进一步变成0~5伏低电平以配合A/D转换。

2.4 工频相角Φ的检测原理:

以原始交流电压电流信号变换成距形波, 这是由电压比较器和削波段压管组成以此2信号加於8031的定时器TO和T1采用计数脉冲个数的主法计算出相角Φ后, 用计算机软件程序标出sinΦ以便计算故障点距离。

2.5 外设及其接口电路设计。

采用8155作为键盘输入和显示器的接口。键盘设计3X6有10个数字键一个小数点键, 4个功能键一个复位键, 到线接8031C12PCn_pc2列习惯于接8031的A12PAO-PA5显示器采用位其阻极动态显示电路, A12经同相驱动器7406进引位扭指B12经反相驱动器输入显示为码。采用8155用于键盘显示的典型电路。利用8155定时器控制按地开关闭合150ms由TOUT输出信息, 本设计只打做障相, 故障支路, 故障点距离, 以及日期打印内容较小。

3 软件设计

3.1 应用软件编制的技术依据。

(1) 因为10kV线路出现单相接地故障时允许两小时内不停电、所以只要主机巡检发现故障相及故障支路。 (2) 因为支路单位长度电抗值不同, 故考虑在发现故障支路后, 用键盘送入每公里电抗值然后发现定时接通信号, 采集故障支路残压和短路电流计算接地点距离。 (3) 要求运行现场正常时有显示, 故障时有故障支路和相的显示, 依据情况决定是否投入检测故障地点的人工短路装置。 (4) 为了给处理故障提供依据要求打印故障日期支路相和距离。考虑2系统主程序与键盘设计。上述四项任务由以下模块完成, 即, 故障巡检模块:承担发现故障相及故障支路。键入电抗模块:承担电抗输入控制接地50ms采集故障相参数计算故障接地点距离。键入故障时期模块:输出故障信模块承担打印故障支路相, 地点日期。

3.2 故障巡检程序模块。

(1) 接地故障相判别方法是比较UA、UB和UC中找出电压最低者为接地故障相正常状态时UA=UB=UC。 (2) 接地支路判别方法是:只有零序动率方向保护动作的支路被接通经A/D转换非零输入其余支路均为零序方向保护动作, 输入回路接通依此发现故障支路。 (3) 模拟通道选通采用, P1.0-P1.2模拟开关4051Z片选信号, 由8031的P1.3提供, 共选通UA、UB、UC和4个支路电流 (每支路三相) 计15个输入通道。

3.3 键入电抗计算故障模块。

本模块4个功能: (1) 键入每公里电抗值。 (2) 定时控制中性点接地150ms。 (3) 采集故障相参数UD、IDsinФ。 (4) 计算故障点到变电所距离。

参考文献

[1]电气设备诊断技术及其自动化[M].北京:机械工业出版社.

[2]单片计算机原理及应用[M].上海:上海科技出版社.

[3]架空接地故障检测装置[M].北京:铁道部出版社.

电力系统谐波检测与治理 篇8

1 谐波危害

1.1 谐波对供配电线路产生的危害

电力系统中存在的谐波能使电网的电流与电压发生变化。例如:引起荧光灯、计算机和调光灯等相关设备的负载。民用配电系统中的中性线会产生大量的奇次谐波,其中,3次谐波的含量高达40 %。在三相配电线路中,相线上3的整数倍谐波在中性线上会产生叠加,导致中性线上的电流值存在超过相线上电流的可能[1]。此外,相同频率的谐波电流与谐波电压也会产生同次谐波的有功功率以及无功功率,从而导致电网电压降低,浪费电网容量。

1.2 谐波对电力设备的危害

(1)电容器的谐波危害。

当谐波作用于电网时,电容器两端电压增加,此时电容中的电流随之增强,造成电容器的功率损耗增加[2]。例如,膜纸介质电容的谐波损耗功率为0,而谐波损耗为其功率的1.5倍。当谐波量较大并超过电容的最大允许量时,电流所造成的损耗则高于功率的1.5倍,电容温度也会增高,而电容的绝缘介质将加速老化。特别将电容器放进原本就已产生形变的电网中时,还会造成谐波的扩大。此外,因谐波的存在,电压也会产生较大波动,时而产生尖顶波形,这种波形通常会导致局部放电,进而使温度升高造成绝缘介质加速老化,电容寿命大幅下降。

(2)对电缆的危害。

电缆的电阻、系统母线以及线路感抗与系统是串联的,提高功率因数所使用的线路容抗与电容器和系统并联,在一定数值的电容与电感皆有发生谐振的可能。另外,由于谐波次数上升的频率较高,同时电缆导体的截面面积越大,趋肤效应则越明显,进而使得导体的交流电阻增大,导致电缆允许通过的电流变小。

(3)对低压开关设备的危害。

对于配电用断路器而言,热磁型的断路器由于导体的铁耗增加引起发热,会使脱扣电流与额定电流降低。全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增加而导致发热,同时会使脱扣困难,主要原因是由于涡流与对电磁铁的影响,而且谐波的次数越高,影响越大。电子型的断路器,谐波的出现也将使其额定电流降低,尤其是检测峰值的电子断路器,其额定电流降低的更多。因此,对于上述3种配电断路器均可能由于谐波的存在而产生误动作。

2 检测谐波的方法

2.1 造价相对高昂的模拟电路检测法

该检测方法在国内被广泛地应用,但缺点是造价较高,且对频率及温度的反应较为敏感,容易造成较大误差,其误差将对质量产生影响。近年来正在进行研究的人工神经网络相对于模拟电路虽有较大优势,但其硬件实现仍存在困难。

2.2 比较常用的傅里叶变换

根据国内电力系统谐波现状的分析比较,现阶段主要采用傅里叶转换方法进行检测,该方法主要适用于数字领域。缺点是进行采样的信号长度具有一定限制,会导致对无限长度的信号无法进行采样。

2.3 广泛应用的小波变换检测

小波变换法相对于以上两种方法应用的更为广泛,其是在语音识别与合成、信号分析、图像处理与分析以及自动控制等领域均得到了应用。该方法根据谐波的特点,制定了多种检测的方式,小波变换弥补了上述提到的傅里叶变化无法检测小波变换的不足,该方法可通过对谐波进行离散采样,然后利用小波变换的特点对采集到的数字信号进行处理,以确保实验检测的精准度。小波变换的优势明显,可实现自动调焦的功能,同时也可避免微小波动所带来的影响,还可追踪一些较为复杂的信号。因此,小波变换检测在应用领域得到了广泛认可。

3 电力系统中谐波的治理方法

供电企业对电力系统谐波的处理刻不容缓。治理好谐波不仅能抑制和治理谐波污染,还可提高企业的供电质量[3]。通常电网谐波来自3个方面:(1)输送电力的系统产生谐波。(2)发电源质量低产生谐波。(3)用电设备产生的谐波。在这3者中,用电设备产生的谐波较多。谐波需要一个综合的治理过程,首先需要在源头抓起,注重加强设备管理,以防谐波的出现;其次需要各方提高对谐波危害的认识,要积极进行谐波的治理,以防止产生灾害。

3.1 谐波的治理需从提高电能质量抓起

一方面要完善对现阶段已有谐波源用户设备了解,加强谐波治理的宣传工作,使用户主动进行整治。对于不合格者,应限期整治,对于未按时完成整治的则停止供电。对于新建或扩容的非线性用户在申请用电以及进行规划设计时,要求其相关设备必须按照用电管理部门的相关规定进行配备,务必达到相关设备的参数要求和运行特点。在用户接电使用前,需保证消谐波装置达到使用标准,并经检测后才可进行供电。另外要选择合理的变压器、电动机和电抗器等相关设备,保证其接近满负荷运行,尽可能使感应电动机同步运行、限制用电设备空载运行,使得电动机软启动而非直接启动,且要使电抗器不饱和运行,在源头上防止谐波的产生并进行及时处理。

3.2 加装设备有效抑制和治理谐波污染

(1)采用无源、有源滤波装置,充分抑制非线性负载产生的谐波,消除由此而产生的谐波污染。无源滤波器是利用电感、电容谐振的相关原理进行“吸收”及“阻止”谐波,限制谐波进入公用电网,以确保低水平的电压畸变率。按照接线的方式无源滤波器可分为并联滤波、串联滤波以及低通滤波。并联滤波既能滤除多次谐波,又可对系统进行无功补偿。串联接入的滤波器主要是滤除3 N次谐波,又称为零序性质的谐波。低通滤波器主要是治理高次谐波。在电源接入端测量出存在谐波污染时,可安装阻波线圈拒绝其产生,在有限制的情况下可使用并联电容器的方法将谐波揽入“怀中”,防止其扩散产生威胁。有源滤波器的本质是一个功率较大的谐波产生器,会通过谐波采样装置将其源头发出的谐波进行采集,随后完整地将其进行复制,再将相关谐波反方向接入到谐波源头的入网点,用以产生与原谐波方向相反、大小相等的谐波,起到与原谐波相互抵消的作用。该大功率谐波器产生的谐波会跟随污染源的变化而相应变化,其接入方式也有串联有源滤波器和并联有源滤波器之分,是一种新型的滤波装置,功耗、费用较高,但效果较好。

(2)利用无功补偿进行谐波的治理,主要有集中和就地无功补偿两种。并联电容器组虽能有效的调节波动电压以及提高功率因数,但在某些情况下,当参数不符合条件时,会产生谐波放大作用,必须进行避免。改变与电容器串联的阻流电抗器参数、减少补偿电容器投入数量或增加补偿网络以及将电容器组的某一支路改变成滤波器等等,均可有效消除并联电容器对谐波的放大现象。

(3)采用静止调相机、动态电压恢复器、固态电子转换开关和不间断稳压电源等相关装置,用以调节电压和系统功率因数、补偿电源电压闪变和波动、克服传统机械开关反应慢等弊端,保证对重要客户的可靠供电,消除对电网造成的谐波污染[4]。

4 结束语

合理应用电能质量测试仪能够大幅提高电能质量的检测及治理水平。同时还可建立先进可靠的电能质量检测网络,及时反映和分析电网的电能质量水平,找出电网中造成电能质量低下的谐波相关源头和故障原因。采取相应的治理措施,保证电网稳定、安全并经济的运行,促进整个电力系统的稳步发展。

摘要：随着电力应用技术的不断提高,电力谐波问题也受到了业内用户的广泛关注,尤其是谐波所产生的危害。如何加强谐波电流的检测、消除和管理工作就成为了全面提高电网服务质量的重点。文中从谐波所产生的危害入手,阐述了谐波检测的方法,并提出了消除和治理电力谐波危害的方法,效果理想。

关键词：电力系统,谐波电流,电网检测

参考文献

[1]吕润馀.电力系统高次谐波[M].北京:中国电力出版社,1998.

[2]陈伟华.电磁兼容实用手册[M].北京:机械工业出版社,1998.

[3]赵军军.一种新的电网谐波检测系统[J].电子科技,1998(2):53-55.

现代电力系统谐波危害与检测 篇9

一、电力系统谐波的概念

电力系统的理想电压波形是频率为50 Hz的正弦波, 但是由于电力系统大量非线性负荷的存在, 使得电压波形产生畸变, 对产生畸变的非正弦电压波形进行傅里叶分解, 除了得到基频分量, 还会得到一系列基频倍数次的波形, 这些波被称为谐波。国际电工标准认为, 频率为基波频率整数倍的正弦波即为谐波。谐波频率与基波频率的比值称为谐波次数。谐波实际上是一种干扰量, 影响电网的正常运行。谐波一般分偶次谐波和奇次谐波, 电力系统中由于三相系统的对称性, 偶次谐波已经被消除了, 只有奇次谐波存在, 而奇次谐波的危害要高于偶次谐波。

二、电力系统谐波的危害

20世纪60年代以后, 电力电子装置在电力系统中的应用不断加深, 谐波的危害也引起了人们的重视。谐波对系统的危害具体表现在以下几个方面。

1. 系统损耗增大。

谐波电流使发电、输电和配电过程产生附加损耗, 使得电力系统的一些重要设备温度升高, 运行效率降低。在中性点直接接地系统中, 若大量未经滤除的三次谐波流过中性点, 就可能导致线路过热, 甚至会引发火灾。

2. 影响电气设备正常工作。

谐波会使输电线路损耗增加, 导致线路温度过热, 绝缘老化, 缩短了线路的运行寿命;谐波会增加变压器的磁滞损耗、涡流损耗, 使变压器的局部发生过热;对于电机, 谐波不仅会产生附加的损耗, 还会在电机上产生机械振动、噪声和过电压;对电力电容器, 在高频谐波电压下, 流过电容器的电流会很大, 使电容器产生一定的损耗。

3. 引起谐振。

电力电容器在电力系统中具有无功补偿的作用, 高压输电线路存在较大分布电容。由于线路和变压器电抗的存在, 在一定的谐波频率下, 就有可能引发串联或并联谐振, 谐振会在元件内部产生很大的过电压或过电流, 进而危及设备安全, 影响电力系统的稳定运行。

4. 继电保护装置误动作。

测量装置的准确度受到电能质量的影响, 在标准的工频电压下, 测量装置准确度较高, 但在系统混入谐波后, 测量装置精确度会大大下降。测量装置不准确时, 继电保护装置测量元件会因谐波影响而误启动或者拒动, 造成电力系统继电保护装置误动作, 造成停电事故。

5. 干扰通信。

谐波对通信系统的危害主要在于谐波产生的噪声会对无线电的传播产生干扰, 使通信信道内传播的信号产生畸变, 从而导致通信信号丢失或者畸变。

三、电力系统谐波检测措施

1. 采用模拟带通或带阻滤波器测量谐波。

这是最早的一种谐波检测方法, 本文, 笔者以模拟并行滤波式滤波测量装置为例, 对滤波器滤波方法进行阐述。其原理如图1所示。

先将信号输入放大器, 对信号进行放大, 再依次送入滤波器1、滤波器2、…、滤波器n进行滤波, 其中滤波器的中心频率为工频的整数倍, 按1~n依次增大, 最后送入多路显示器显示。由于这种滤波方法电路结构简单, 在早期的谐波检测中得到了广泛应用, 但由于受外界影响较大, 检测精度不高, 现在已很少使用。

2. 基于傅立叶变换的谐波测量。

该方法检测精度高、功能多, 但计算量大, 计算时间较长, 实时性差。另外, 在采样过程中, 当信号频率和采样频率不一致时, 会产生频谱泄漏效应和栅栏效应, 使测量的信号参数不准确, 相位测量误差会很大, 通常无法满足测量准确度的要求。为减少泄漏误差, 常常采用加窗算法、插值算法、双峰谱线修正算法来降低误差。

3. 基于瞬时无功功率的谐波测量。

Ip–Iq法适用于电网电压畸变和电网电压不对称的情况, 而p–q法则会产生较大误差, 不适用于电网电压畸变。这种方法的优点是实时性好、测量电路简单, 缺点是不够经济。

4. 基于小波变换的谐波检测方法。

小波变换相对于傅里叶变换在频域和时域都能完全局部化, 对波动谐波、快速变化谐波的检测有很大优越性, 但在稳态测量方面不具备优势。综合来说, 小波变换结合傅里叶变换而达到优势互补是一种行之有效的方法。

5. 基于神经网络的测量方法。

电力电缆故障检测及运行维护 篇10

关键词：电力电缆,故障检测,运行维护

电力电缆是我国目前电能传输和分配的一个重要载体。电力电缆的稳定运行关系到电力系统的正常运行, 影响到一个区域乃至整个国民经济建设。随着电力电缆网络化的快速发展, 再加上电缆线路埋入地下比较隐蔽运行环境比较复杂等特点电缆事故检测及维护更成了电力工作的一个重点。作为一个电力工作者, 要熟知电力电缆运行过程中可能出现的故障, 及时检测, 做好日常维护工作。

1 常见电缆故障

电力电缆从敷设到运行到日常维护, 各个阶段, 其故障出现的状况各有各的特点。

1.1 电缆敷设安装环节出现的问题

目前电缆敷设主要采用电缆隧道、沟道、排管、直埋等方式。近几年来, 随着经济的发展, 电缆敷设的大幅增加, 安装质量出现了下降趋势, 从而导致了后期电缆运行维护时候问题出现频繁。

电缆直埋敷设时, 选址不当, 周边土壤的影响导致电缆产生位移问题, 电缆附件的安全受到威胁;排管敷设时, 横向约束的问题导致电缆容易出现弯曲变形进而导致电缆金属护套产生疲劳应变;地沟敷设, 工作不到位, 刚性固定不够, 斜面敷设出现滑落现象, 竖井敷设, 井位跨度不合理, 电缆自重及热机械力等因素, 电缆使用寿命缩短。

电缆敷设不当, 或受外力影响, 最容易出现的故障就是机械损伤。电缆敷设之后, 道路建设、园林绿化、建筑施工等社会经济生产活动大量的机械施工, 电缆标示桩出现丢失、位移, 是电缆遭受外力破坏的主要原因。

在电缆敷设前期, 还有因为人为因素, 在电缆选用的环节上, 可能还会出现设计和制作工艺不良、材料缺陷等质量不合格等问题。

1.2 电缆运行维护环节经常出现的故障

电缆运行维护过程中, 因为敷设的问题, 因为自然的因素, 因为电力运行的特点, 电缆常常出现的故障如下。

绝缘的问题。目前我国电力电缆采用的绝缘材料主要有, 油浸纸绝缘、橡皮绝缘、塑料绝缘、气体绝缘等。因为造型不当、长期过载、制作不良、敷设不当或靠近热源或受潮严重或不良化学反应环境的影响等种种原因, 在电缆运行维护过程中, 经常出现电缆绝缘受潮、老化变质等问题。

接头问题。人为的因素与自然环境的影响, 因为连接不良, 密封失效, 封铅漏水, 过负荷引起接头内绝缘胶膨胀等原因, 电缆在运行过程中出现了常常出现终端头或中间接头爆炸的故障。

2 故障检测及运行维护

2.1 加强日常运行维护工作

电力工作建设, 是国民经济生产的生命性。端正的工作态度, 强硬的技术能力、科学的工作方法是电力工作的基本保证。在故障出现之前, 电力电缆工作要加强日常的运行维护工作。日常的运行维护工作包括电力电缆运行中的监视和巡查。监视和巡查是电力电缆工作的根本。加强监视和巡查, 可以及早发现问题, 把事故扼杀在萌芽状态中。即使出现了故障, 也能尽快的找到问题根源, 早日恢复供电。

加强监视和巡查工作, 具体表现为:定期检查并记录电缆的表面温度及周围的温度, 包括电缆、土壤、电缆接头、大气温度等, 避免电缆过载问题的出现;用配电盘式电流表、记录电流表或钳形电流表, 专人测定电缆线路的负荷;定期测量电缆铅包对地电阻;技术人员定期巡查敷设在土壤中的电缆, 3个月重点巡查一次, 6个月全线监督性巡查;及时记录反馈巡查结果, 根据发现的线路缺陷制定修理计划。

2.2 故障检测的基本技术

不管是什么原因, 电缆线路一出现故障, 都是件令人头疼的事情。根据故障的性质, 电缆故障有高阻故障、低阻故障;有闪络性故障、封闭性故障;有接地故障、短路故障、断线故障或者三者混合的故障;有单相故障、双相故障、三相故障等等。故障出现了, 检修人员根据故障的性质一般可以选择适当的故障测距与定点方法来进行检测。

常见的故障测距的方法有:电桥法、低压脉冲法、脉冲电流法、二次脉冲法、路径探测法、脉冲磁场法等。作为故障测距的不同方法各有各的特点以及各自的长处和短处。比较常用的测距方法是包括着电阻电桥法和电容电桥法在内的惠斯顿电桥法。电桥法的优点是简单、方便、精确度高。但是在高阻与闪络性故障, 电桥测距法有其局限性。近几年来, 随着电力电子技术的发展, 测距方法出现了多样化与灵活法的特点。用于描述故障元件、继电器、开关之间内在的动作关系的因果网测距法、基于整个输电网GPS行波故障法等, 是近几年出现的电缆故障测距的新方法。

线路故障的检测需要故障测距与故障定点检测相结合。故障定点检测方法主要有声测法、音频法、声磁同步法、跨步电压法等。目前常用的电力电缆定点检测的方法是声磁同步法。这种方法使用高压设备使电缆故障点击穿放电, 利用接收器记录放电声音, 并用磁场信号对其进行同步, 通过分析声音波形及测试人员通过耳机听声进行故障定点, 它是目前最理想的精确定位方法。它的缺点是只能获得距离故障点附近2m~3m左右距离的声音信号, 且对现场操作人员的技术素质要求较高。现在故障定点检测时有新方法的出现。如高频感应法、红外热像技术检测法等。高频感应法与传统音频感应法相比, 它可以减少定点探测装置的体积和重量, 为设备的小型化和便携创造有利条件。高频信号的频谱抗干扰性能较强, 在不停电情况下还可用耦合式接线来实施在线故障探测。红外热像技术检测法, 不需接触设备, 不要求设备停运, 操作简便, 检测速度快, 工作效率高, 在未来的电缆故障检测中将发挥更大的作用。

2.3 加强管理, 增加投入

好的方法, 先进的技术, 都需要一个健全有效的管理制度。电力电缆线路的运行维护, 需要一个强力有效的管理制度。责任到位、压力到位、操作到位、监督到位, 是在电缆线路运行维护管理工作的基本要求。与此同时, 还要在科技上加大投入, 在防护的硬件上下功夫, 采取积极有效的措施, 建立健全基础资料, 保障电缆维护、电缆故障测寻、电缆事故抢修等工作切实有效的进行。

要做好电力电缆故障检测与运行维护工作, 我们必须加强电缆故障产生、防护、处理等工作的总结, 找出便于应用的规律性成果, 不断探索大胆采用一些新的技术措施, 提高配电系统的供电可靠性, 为社会生活经济生产提供更好的保证。

参考文献

[1]于景丰.电力电缆实用技术[M].北京:中国水利水电出版社, 1998.

[2]史传卿.电力电缆安装运行技术问答[M].北京:中国电力出版社, 2002.

电力线检测 篇11

【关键词】电力设备；绝缘检测；电业系统；超声波检测技术；电容绝缘检测技术

【中图分类号】TM215 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0314-01

电力能源是我国目前需求量最大的二次能源，也是我们每个人每一天都不可或缺的能源。近年来，国民经济对电力能源的需求持续走高，电力能源的缺口也在逐年攀升，因此在这种情况下，保障电力系统的安全，消除可能的隐患就变得更为关键。因此就必须对一些尚在使用的早期设备与使用时间较长的设备进行预防性的检测，主要是检测其使用过程中的绝缘状况，通过绝缘状况的检测确定其继续使用的价值的大小。早期的绝缘检测对电力系统的整体安全具有十分重要的意义，避免了无谓的故障造成的大面积的停电损失。电力设备在线式的绝缘检则是近年来出现的一种在电力系统正常运转下的较为先进的检测技术手段。这种技术手段在无需断电的情况下就可以检测出电力设备的绝缘状态，不失为一种既符合电力系统要求又能满人民群众生产生活需要的好方法。

一、电力设备绝缘检测的研究目的和意义

可靠性与安全性是电力系统得以维持正常工作状态的两个最为重要的特性。电力系统的可靠性与安全性也是电力系统不可分割的两种必要特性。电力系统的可靠性是电力系统必需的一种特性，失去可靠性，电力系统就难以保证用户用电的持续性，不但严重影响了电力系统的经济效益更严重地影响了电力系统的社会效益。电力系统的可靠性与安全性是电力设备绝缘检测的根本特性，电力系统的绝缘检测技术从根本上保证了供配电与输电的能力。同时失去可靠性与安全性的电力系统是无法想象的，不但会事故频发而且会造成更为严重的恶劣后果。这是电力公司最不希望看到的一种后果。所以解决加强电力设备的绝缘检测不但具有非凡的意义而且也是对电力系统进行研究的终极目的。

二、电力设备绝缘检测的技术研究

（1）利用避雷器的绝缘检测技术

目前广泛使用的氧化锌避雷器具有着检查电力设备内部的电流强度的作电，而且可以检测到内部的电压是否超载，同时氧化锌避雷器还可以检测出电力设备的绝缘、受潮程度、漏电状况。

（2）利用电容的绝缘检测技术

在我国的南方经常需要检测电力设备的受潮情况，在电力设备受潮后会使电容不分配不均匀，这种情况会导致电容的击穿。因此在检测绝缘检测的过程中就可以利用电容的这种特性根据电流的强度的增加与绝缘程度以确定绝缘的某种缺陷与不足。

三、电力设备的绝缘检测技术中存在的不足和缺陷

针对电力设备的绝缘检测技术一方面保证了电力系统的设备安全与可靠，另一方面也促进了整个电力设备生产领域的绝缘技术的提高，反过来这些技术进步与提高又推动了电力系统的发展。但是，以我国目前的技术阶段在电力设备的绝缘检测过程中还存在着某些缺陷与不足之处，这些问题将会刺激技术的更快发展。

（1）电力设备检测的准确性比较低

检测的准确性较低是目前我国电力设备绝缘检测的最大问题。造成检测的准确性较低主要原因就是目前的检测技术在电压、温度、环境的波动下其检测结果有较大的波动性。我们通过电力学可以知道在电力设备的内部结构中有高电压，其中高电压容易与外面的电场环境发生信号的排斥，并且这些信号之间会相互干扰、甚至会扰乱，最终导致了电力设备的绝缘检测技术的不够科学化。

（2）电力设备检测技术的操作过程中，容易出现问题甚至事故

电力行业容易出现危害工作人员安全的问题，尤其是绝缘检测技术的过程中，所以我们需要加强电力设备的绝缘检测技术的整个操作过程中的操作人员和工作人员的安全工作，时刻保证他们的人身安全和电力设备的稳定，这样才能避免由于这些操作人员和管理工作人员的工作疏忽和不认真导致的问题和事故。电网作为一个完整的组织和整体，每个环节都是链接在一起的，所以任何环节都要求不能够出现错误或者疏忽。

为了避免上面所叙述的各种问题，目前国内外对电力设备绝缘检测技术的发展都很重视，并且他们认为在线监测可以避免这些问题。在线监测就是在电力设备不断电的情况下，也就是电力设备正常运行的状态下，快速的进行检测。在线监测可以将检测工作人员的劳动强度降低一些，也能够提高测试的效率。国内外采用在线监测的一个重要原因就是它能够在正常的运行状态下更加真实地反映电力设备绝缘状态，也比较容易将电力设备中的绝缘隐患找出来。正是由于在线监测的各种优点，因此很多政府的电力机关和工业生产企业中的电力部门采用的越来越多了。

四、超声波检测技术在电力设备绝缘检测技术中的运用

电力设备高压的绝缘体在进行劣化的过程中出现了局部放电的现象，这就产生了超声波。在发电设备的材料发生裂开的时候，发电站的蒸汽管道会出现泄漏，机器就会产生不同寻常的振动，在这个过程中也会产生超声波。我们可以通过对超声波的检测技术检测电力设备的故障或者问题。国内的电力行业中都运用了超声波检测技术，其中包括高压测量以及有关绝缘材料放电方面的科学研究等很多行业的实际运用和研究。

结束语

通过研究电力设备的绝缘检测技术，我们可以及时地发现和检查到电力设备内部的绝缘情况，也能够比较容易地找出电力设备的故障的位置，从而分析故障原因更好地完善电力设备的功能。不断的了解先进的电力设备的绝缘检测技术，让电力系统的运行更加具有可靠性、安全性。我们应该时刻关注绝缘检测技术和电力设备的相关技术更新和改变，尽最大努力提升电力设备的绝缘检测技术，为我们国内的电网发展和供电质量奠定科技基础。相信在我们优秀的科技人才和电力部门的相关人才的不断努力下，我们国家的电力设备的绝缘检测技术会越来越好。

参考文献

[1]吕东.电气设备绝缘检测技术的发展和应用[J].西北电力技术.2009（11）

[2]张志军.电力设备绝缘检测中应注意的问题[J].东北电力技术.2010（6）

电力系统谐波及其检测方法分析 篇12

1 谐波的危害

电力系统谐波对电力设备及负载都会产生较大的影响。谐波会增加设备的铜耗、铁耗和介质损耗而加剧设备的热应力。谐波导致损耗增加和设备寿命缩短, 3倍数次谐波即使在负载平衡的情况下也会使中性线带电流, 且此电流有可能等于甚至大于相电流。谐波引起的谐振也可能损坏设备, 谐波还会干扰保护继电器、测量设备、控制和通信电路及用户电子设备等, 还会使灵敏设备发生误动作或元件故障。

作为电网无功补偿的电容器也会受到谐波的危害, 谐波电流使得电容器过载, 这是因为电容器的电抗随着频率的升高而减小, 使得电容器成为谐波的吸收点, 同时, 谐波电压产生大电流会引起电容器熔丝熔断, 谐波会使电容器介质损耗增加, 寿命缩短, 电容器和电源电感构成并联谐振电路, 使得谐波被放大, 最终的电压会大大高于电容器额定电压值并导致电容器损坏或熔丝熔断。谐波使得变压器负载损耗、磁滞和涡流损耗增加, 导致变压器绝缘应力增加, 使变压器发热及相应的寿命缩短。谐波使得旋转电机铜耗和铁耗增加而发热, 谐波产生的磁场与基波磁场相互作用而产生脉动转矩, 这些脉动转矩造成了更大的可闻噪声。另外, 谐波还会影响断路器的开断能力, 当发电机的自然振荡频率在脉动磁场频率附近时, 使得发电机发生超同步谐振。

2 谐波检测方法的分类

随着谐波检测方法的不断发展, 检测方法有模拟滤波器法、傅里叶变换法、小波变换、瞬时无功功率法、神经网络法及HHT等。总的来说可把谐波检测分为频域理论和时域理论。频域理论是采用模拟滤波原理, 有两种方法, 1) 通过滤波器滤除基波电流分量, 得到谐波电流分量。2) 用带通滤波器得出基波分量, 再与被检测电流相减后得到谐波电流分量。频域理论的优点是实现简单、成本及输出阻抗低、品质因素易于控制。缺点是误差大, 不能实时性反映频率的变化, 检测效果对电路元件参数依赖性高。时域理论谐波检测方法较多, 目前基于傅里叶变换的谐波检测方法应用较为广泛且技术较为成熟, 本文主要介绍小波变换及希尔伯特变换两种检测方法。

2.1 小波变换法

小波变换分析法, 是以小波函数作为基底进行展开, 利用伸缩和平移等运算对信号进行多尺度细化分析, 能在信号的各个部位得到最佳的时域分辨率和频域分辨率, 为非稳态信号的分析提供了一条新的途径, 是波动谐波、快速变化谐波的主要检测方法。

利用小波变换时, 任何信号 (x) t∈L2 (R) 都可表示为:

其中, 系数cikΣΣ表示离散平滑近似信号, dikΣΣ表示离散细节信号, 它们可表示为:

式中h0 (k) 和h1 (k) , 构成了正交镜像对称滤波器组, 其分别为低通数字滤波器和高通数字滤波器的单位取样响应。

若x (t) 是周期为T的电压信号, 则其有效值为:

ci (k) 的均方根值表示信号x (t) 中的低频正弦分量有效值, 通过ci (k) 重构的低频信号di (k) 的均方根值则可表示尺度i子频带中的正弦分量有效值, 再通过di (k) 可重构该子频带中的高频细节信号。

基于小波变换的谐波有效值测量就是利用小波分解系数来测量谐波有效值, 设谐波失真电压信号为:

式中f1为基波频率50Hz, A1为基波有效值;Am为第m次谐波有效值。信号序列s (n) 经小波多分辨率分解得分解系数cJ (k) 和dj (k) , j=1, 2, …, J。由cJ (k) 测出基波有效值, 由dj (k) 测出尺度j子频带中谐波有效值。

2.2 HHT算法谐波检测

HHT是通过经验模态分解 (EMD) 把信号分解为若干个本征模态函数 (IMF) 。IMF的特点是具有合理的瞬时频率定义。然后对IMF进行Hilbert变换, 得到各IMF的Hilbert谱。

HHT方法是一种应用于非平稳、突变的谐波信号分析的新方法。它不需选取基函数, 而是根据信号的特性分解出各个模态, 故对电力系统中的谐波检测实时性较好。但是, HHT方法在信号处理时会出现在一个IMF分量当中出现多阶的结构固有模态信息组份的情况, 称为模态混叠。为了避免模态混叠, 学者对HHT算法进行了改进, 其方法有:1) 首先通过一级低通滤波器把信号分解为一级高频成份和一级低频成份, 继续对分解出的高频成份进行分解, 得到对应的二级高频成份和二级低频成份, 如此进行下去, 直到分解完成。通过这种改进算法, 一个n级分解, 原信号将会被分解为n+1个窄带信号。对每段窄频带信号进行经验模态分解 (EMD) 得到各自的IMF分量, 将所有的IMF分量进行Hilbert变换得到Hilbert谱, 这种方法能够有效的避免模态混叠现象, 从对谐波进行精确的分析。2) 采用基于傅里叶变换的经验模态分解 (EMD) 方法, 根据傅里叶谱进行频带滤波, 然后再利用EMD分解得到准确的本征模态函数 (MF) , 最后进行Hilbert变换得到各次谐波分量的瞬时频率和瞬时幅值。有效解决了傅里叶变换不具备时频局部特性以及HHT方法存在的模态混叠问题, 实现了真正意义上的时频分析。

3 结语