文摘
介绍的比较分析结果发出的光信号局部放电发生在三种类型的高压绝缘子瓷做的。诊断的研究工作包括以下设备:长杆绝缘子,一顶帽子绝缘子,绝缘油缸。光信号注册应用分光光度计。所有测量进行了在实验室条件下通过改变局部放电生成电压的值。圆柱形绝缘子的高压电极和地面之间的距离也受到调查的因素对局部放电的影响。导致的主要贡献的研究声明,应用分光光度计可以更快地识别局部放电,比标准方法。
1。介绍
本研究问题相关的科学领域的生成和发展表面放电产生的高电压(高压)绝缘系统。绝缘系统的一个重要问题是老化过程进展在他们操作,导致绝缘性能的恶化1- - - - - -3]。重要的老化因素发生在运营实践包括紫外线辐射、臭氧和氮氧化物,温度波动,降水(包括酸雨),结晶沉积,污垢,和局部放电(PD)。起源的研究和我们的团队所做的科学研究是需要分析物理现象发生在表面放电现象有机电介质(陶瓷)。这个范围内研究的主要目的是尽可能准确地确定,什么时候,以什么速度绝缘元素的恶化是进步的过程。另一个问题是确定的条件完全崩溃。研究涉及光学发射光谱的测量表面放电现象发生的陶瓷绝缘使用分光光度计。根据收集的数据,放电产生的初始电压值估计有更大的灵敏度和速度比以前可能,基于起始电晕电压的测量。提出研究结果旨在证实假设发射光谱测量,尤其是在从250纳米到280纳米,由放电现象发生在表面生成陶瓷电介质,可以作为一个敏感的和有效的表面强度的指标。
2。材料和方法
2.1。计量参数的测量系统
如今,有许多测量方法检测PD发生在电力设备的绝缘系统。诊断方法可分为侵入性和非侵入性方法的方法。侵入性方法包括检测和记录PD电流使用特殊的测量探针在pC表达PD的价值。这种方法的缺点是需要断开测试设备在连接和断开电源的测量仪器(4- - - - - -6]。替代方法不需要入侵操作的装置,使它们更安全的人与测量设备进行测量,通常手持,便携式(7,8]。超声波的声学方法允许检测(声压)高达500千赫范围内生成表面的早期PD使用专业设备(9,10]。电磁方法,取决于所使用的工具,允许录音不同光谱强度的辐射范围。今天在可用的知识文学使我们得出结论,发射光谱在从紫外到红外辐射(11,12)和x射线在晚上10点到10纳米范围13]。
本文关注电磁方法,尤其是记录紫外和可见辐射。电磁辐射在PD的性质取决于绝缘材料的类型和参数的传播介质和周围的环境区域的PD一代,如压力,温度,湿度14,15]。
测量光学辐射分光光度法的基本技术。其主要优点是测量电分离的位置从测试设备,这是在高电压(16]。谢谢,结果不影响外部电磁场强度高和其他类型的干扰对信号产生负面影响记录使用电动或声学方法。所必需的条件检测PD使用光学方法是一种直接的视线。方法记录光学辐射分光光度测定法的技术,允许记录不仅辐射强度,但最重要的是,发生和光谱的形状出现在发出信号(17]。这种技术使用分光光度计,目前正在由组二极管与可变波长,光敏CCD探测器,和特殊的软件进行处理18,19]。一个重要的参数影响的测量结果的精度和效率是光信号的衰减和色散不同,除其他事项外,在录音设备的距离从PD生成和传播介质本身。
表1提出了海洋光学分辨率要求的基本技术参数中使用分光光度计测量。使用数值过程测量数据归档和加工进行了在MATLAB编程环境中实现的。
所有的测量进行了实验室在黑暗的房间里。测量过程中增加的PD代电压从0到100 kV同时记录光学辐射的强度。为每个考虑电压水平,五个使用分光光度计测量。试验变压器的供电系统由控制面板,包括一个自耦变压器,一个过载保护系统,和一个电压表测量的瞬时电压值。电压值控制的自耦变压器和转发到单相试验变压器的一次绕组。二次绕组的输出连接到一个水电阻的限制短路电流的检测绝缘子是动力。
测量电源电压不同的周期进行了范围从最初的电压来。初始电压和确定基于电压表读数,分光光度计显示强度超过300。
击穿电压取决于类型的瓷器和电极之间的距离进行测试。光学传感器被放置在一个特殊设计的支架安装在立场,允许我们调整高度、角度、测量头之间的距离和PD出现在测试介质的面积。对于每个测试介质,初始电压的值和击穿电压确定测量PD前的5倍。测量进行了发射光谱的相对平均的值和。
测试涉及三个陶瓷绝缘系统的制备PD生成,也就是说,(我)LS-type长杆绝缘子(图1(一)),(2)WPK-type瓷瓶,充满了石英(图2 (b)),(3)LK-type帽绝缘子(图2(一个))。
(一)
(b)
(一)
(b)
WPK-type绝缘子,PD进行测量在不同的高压电极和地面之间的距离从3厘米到11厘米。结果,本文使用以下定义:WPK3, WPK5, WPK7 WPK9, WPK11,数字对应电极之间的距离在厘米。
2.2。应用数值方法对测量结果的分析
发射光谱的测量结果的统计分析,以确定信号之间的相同点与不同点,并确定PD代电压对获得的发射光谱的影响。光发射光谱强度被可视化为各种PD代电压,以及使用累积图测试电压。直方图显示变量强度辐射的数量计算单个波长。直方图是一种图解法的经验分布,通过计算频率分布决定的。在累积直方图给出了图形显示获得值的依赖在PD代电压。测定波长范围的光发射强度最高。这些值依赖于电压的PD生成和研究绝缘系统的类型。记录特征进行了数学回归的过程。线性光谱测定,组件使用一系列的高斯函数。开发过程使用Nelder-Mead单纯形法寻找最优参数的函数,也就是说,参数提供理论和经验数据之间的最小偏差(3)。最终效果是光谱组件的形式关系的总和为平方米 在哪里波长是独立的变量,是振幅的组件(谱线)的宽度,不同数量的组件模型,,,模型参数。
为了确定最主要的组件的线性谱,他开发了一个数学模型M1,可以描述使用关系(2)。M1模型是一个和八个高斯函数: 在哪里波长是独立的变量,是振幅的组件(谱线)的宽度,,,模型参数: 在哪里是经验变量值和是th理论变量值(估计)。
为了执行分析获得的回归结果,值的系数匹配的措施的研究模型测定研究了依赖,包括SSE (4)、RMSE (5),R广场(6),adj广场(7)。
(一)上交所是残差的平方和。它决定了从经验数据估计的总偏差值。接近零值表明,模型随机误差较小组件,以及拟合可以更有用的预测: 在哪里是经验变量值和是th理论变量值(估计)。
(b) RMSE是回归构成的标准误差均方根误差。接近一个意味着更高的效用值预测模型: 在哪里是th经验变量值,是th理论变量值(估计),中包含的样本的数量估计课程/依赖,然后呢是模型参数的数量。
(c)R广场()确定数据的可变性。此值的平方之间的相关性实证和估计数据。值接近1表明大部分的方差是包括在模型中。在这项研究中,我们应用作为一个合适的指标。值高于0.6和0.8显示良好,很好地拟合结果,分别。值等于或小于0.5表明贫穷或没有配件,分别为: 在哪里是th经验变量值,是th理论变量值(估计)µ是经验数据的算术平均值。
(d)的-R平方的,)是一种确定系数调整的自由度。这是一个指示器,使结果的比较模型与不同数量的参数。下面的值范围内。值接近1显示一个好的匹配模型的实证数据。负值表明,模型包含的元素不帮助在预测模型中响应: 在哪里在估计曲线所包含的样品数/依赖和是模型参数的数量: 在哪里是经验变量值和µ是经验数据的算术平均值。
M1和M2模型,尽管有明显的相似之处,是非常不同的参数和参数估计方法。提出了适合计算回归系数的模型,也就是说,上交所,广场,RMSE形式的3 d图形可视化作为PD代电压的函数的依赖。
3所示。例子的结果和讨论
3.1。分析表面放电的发射光谱发生瓷绝缘筒装满石英:例子电极之间的距离是3厘米
图3累积直方图计算比较了光谱强度最高的获得在测量PD的函数生成的值。左边的图是指强度超过500的值(),而右边的图显示强度超过1000的值()。在此基础上分析,可以确定光发射的频率由PD对于一个给定的波长。
(一)
(b)
基于直方图得到的强度值超过1000,占主导地位的光波长发生在个人的记录信号测定间隔和表中给出2。
图4提出了建模光谱强度使用高斯系列的结果,模型M2选择PD代电压值。红色表示测量结果,而蓝色表示建模的结果。传说包含确定系数的价值。
(一)
(b)
数据5和6现在的图形拟合参数的值,、RMSE和SSE从回归获得使用高斯系列5平方米的数据记录在每个测量进行各种PD代值。
(一)
(b)
基于系数分析,发现M2模型与一个优秀的充足率水平在大多数情况下,由获得值,证实了接近1。没有拟合获得了PD代电压降低。这是由于缺乏主导在这些电压PD发出的波长。
分析的基础上的值系数RMSE和SSE达到值超过100,这是认为不应该用于预测的模型。
图7礼物的结果建模光谱强度使用一笔八高斯函数,模型M1选择PD代电压值。红色表示测量结果和蓝色对应于建模的结果。传说包含确定系数的值。
(一)
(b)
数据8和9现在图形拟合的参数值,、RMSE和SSE得到的回归模型M1对所有数据记录在每个五个不同的PD代值进行的测量。
(一)
(b)
(一)
(b)
发现M1模型非常相似的方式进行M2模型与一个优秀的充足率水平在大多数情况下,这是证实了所得的值,接近。只在个别情况下PD代最低电压,可怜的配件或没有合适的观察。
M1的应用模型允许精确测定强度和波长的主导光波记录PD发出的光谱。图9 (b)提出了各个波长的强度取决于电压提供给定系统的价值。
3.2。发射光谱分析排放LK-Type帽绝缘子表面发生
图10描绘了累积直方图的比较计算出光谱获得的最高强度在测量PD的函数生成的值。图10 ()指的是强度超过500的价值)和图10 (b)强度超过1000的价值)。
(一)
(b)
的强度值超过1000,占主导地位的光波长发生在个人的记录信号测定间隔和表中给出3。
图11显示了建模的结果(蓝线)光谱强度使用模型M2为选定的值PD代电压比测量结果(红线)。
(一)
(b)
数据12和13现值的拟合参数,、RMSE和SSE从回归获得使用模型M2对数据记录进行的五个测量在每个不同的PD生成值。
(一)
(b)
发现PD模型M2获得一个优秀的充足率水平代60 kV和70 - 80千伏的电压值。然而,没有获得其他合适的电压。系数RMSE和SSE达到值高于100表明,模型不能用于预测。
图14显示了建模光谱强度的结果使用模型M1对所有选定的PD代电压值。
(一)
(b)
数据15和(16日)描述的值拟合参数:、RMSE和SSE回归使用模型获得的M1进行的五个测量数据记录在每个不同的PD生成值。
(一)
(b)
(一)
(b)
对PD模型M1代65千伏和70 - 80千伏的电压值获得一个优秀的充足率水平,获得值,证实了在0.6。然而,没有获得其他合适的电压。系数RMSE和SSE达到值高于100表明,模型不能用于预测。
图16 (b)介绍了各个波长的强度取决于电压提供给定系统的价值。
3.3。发射光谱分析排放LS-Type长杆绝缘子表面发生
图17描绘了一个累积直方图的比较计算的光谱中获得的最高强度测量PD生成的函数值。图(17日)指的是强度超过500的价值)和图17 (b)的强度超过价值2000 ()。
(一)
(b)
的强度值超过2000,占主导地位的光波长发生在个人的记录信号测定间隔和表中给出4。
图18介绍了建模的结果(蓝线)光谱强度使用模型M2为选定的PD代电压值和实验结果(红线)。
(一)
(b)
数据19和20.显示的值拟合参数:、RMSE和SSE从回归获得使用模型M2对数据记录在每个五个测量由各种PD生成值。发现模型M2获得一个优秀的充足率水平在大多数情况下,由获得值,确认0.6以上。只有37.5 kV没有配件。从图20.得出的模型不能用于预测。
(一)
(b)
图21提出了建模的结果(蓝色)光谱强度使用模型M1 PD代电压中显示选择的值。红点表示实验结果。
(一)
(b)
数据22和23描述的值拟合参数:、RMSE和SSE回归使用获得的数据记录在每个五个测量模型M1进行各种PD代值。
(一)
(b)
(一)
(b)
发现模型M1给了很好的拟合信号在超过40 kV电压值,注册证明的值超过0.8。没有拟合获得37.5 kV 4 5样本。图23日(b)描述了PD代电压依赖单个波长的强度。
4所示。结论
用分光光度计进行测试允许精确测定线长度和相应的记录光信号的强度。基于排放的发射光谱强度的获得依赖PD研究电介质和绝缘系统上生成以下总结:(我)在PD生成表面上的瓷绝缘油缸满是石英,而电极之间的距离是3厘米,最高强度达到10000得到的谱线的波长范围333 - 340和351 - 360纳米,当系统是提供电压的范围从16.5 kV 19千伏。(2)在PD生成表面上的瓷绝缘油缸满是石英,而电极之间的距离是5厘米,最高强度达到10000得到的谱线的波长范围331 - 341和349 - 362纳米,当系统提供电压的范围从25.5 kV 27千伏。(3)在PD生成表面上的瓷绝缘油缸满是石英,而电极之间的距离是7厘米,最高强度达到6000得到的谱线的波长范围335 - 339和352 - 359纳米,当系统是提供电压范围从31.5千伏33.5 kV。(iv)在PD生成表面上的瓷绝缘油缸满是石英,而电极之间的距离是9厘米,最高强度达到2000得到的谱线的波长范围336 - 338年,354年和356 - 359纳米,当系统中提供电压范围从39 kV 41 kV和43 kV 46千伏。(v)在PD生成表面上的瓷绝缘油缸满是石英,而电极之间的距离是9厘米,最高强度达到2000得到的谱线的波长范围335 - 339和353 - 359纳米,当系统中提供电压范围从44 kV 45 kV和大约50 kV。(vi)通过分析距离对结果的影响,可以得出这样的结论:组件的范围随距离增大而减小,这可能是由于抑制个体的谱线在空中。(七)在PD代帽绝缘子瓷做的,强度最高,超过9000,得到的谱线范围333 - 339和352 - 371。绝缘子是提供电压值的范围从72千伏、76千伏。(八)在PD代瓷长杆绝缘子个体帽,强度最高,超过6000,得到的谱线范围335 - 338和353 - 358。绝缘子是提供电压值的范围从42.5 kV 46千伏。
表5显示了PD初始电压值之间的比较和,在此期间,测量装置记录的第一束光线发射波()或当记录光谱包括增加的大多数组件(300)强度(),这取决于测试系统。分析表中给出的值5允许一个人得出这样的结论:分光光度计的应用使帕金森病的早期识别,这证实了这项研究的论文。平均而言,提高性能估计较低的电压水平,42%。
根据获得的结果,表6提出了一种比较主要包含在光发射波长的强度超过1000,获得个人电介质和陶瓷绝缘体。
表中给出的数据的比较6允许一个人制定以下一般性结论:(我)PD发射电磁波的300 - 400 nm不管介质和绝缘子系统生成。(2)PD发出一波又一波的203海里长度在一个满是石英瓷瓶,除了高压电极时,电极放置在距离11厘米。(3)PD出现测试帽绝缘子表面的特点是出现一波又一波的长度243海里。(iv)PD发生在陶瓷缸的高压电极放置在电极之间的距离3厘米,5厘米发出一波又一波的长度295 - 299海里。(v)PD发出许多波的400 - 500时,发生在一个陶瓷缸高压电极放置在电极之间的距离为3厘米,5厘米。单一波在这个范围内排放上限绝缘体和其他种类的绝缘油缸,除了缸测试9厘米的电极之间的距离。PD的发生瓷长杆绝缘子不发出任何光学波在这个范围内。(vi)电磁波在可见光范围内,超过500海里,以不同的方式出现在光谱。这个范围内的大多数组件都记录在瓷辊绝缘体在PD生成5厘米,7厘米的距离。(七)最低数量的光谱成分生成的PD发生在长杆绝缘子瓷做的。
数据24- - - - - -26提出一个比较平均的值拟合系数的回归模型M1和M2经验数据:SSE (4),(6)和RMSE (5)。
模型M1和M2拟合系数的比较分析,描述发射光谱强度的依赖性是波长的函数,可以作为一个理由如下语句:(我)系数上交所和RMSE值在两个模型是相似的。测试绝缘系统表现出这些参数值高,证明这些模型不是最优的预测应用。(2)关于确定系数值的比较,,获得了M1模型,我们可以得出这样的结论:只在选择好合适的观察绝缘模型,包括在距离3瓷瓶,7和11厘米LS-type绝缘子。其余的指示,而温和的和糟糕的拟合值。模型M2,所有拟合系数值的结果低于0.7,除了WPK3系统,这也表明差拟合模型的实证数据。(3)应该指出的是,上述结论适用于所有值,平均“两次”;首先,从五个测量的结果进行平均,然后第二个平均PD代电压。因此,它似乎更合理考虑的结果值平均仅个别电压,“一旦”中描述的数据5,6,8,9(一个),12,13,15,(16日),19,20.,22,23日(一)。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
工作与从美国国家科学基金共同投资中心(nc)作为作品的一部分项目,项目没有。2013/09 / B / ST8/01736。这项工作是由欧洲区域发展基金共同投资的企业“增加科学研究和创新的可持续发展通过创建一个现代诊断实验室的冲击电压Opole大学技术”第一部分(2010 - 2011)和第二部分(2011 - 2013),项目号。RPO.01.03.0101-16-007/10-00 WND-RPOP.01.03.01-16-007/10。