12kV开关柜局部放电超声波信号特征研究

杨龙山; 曾潮旭; 杨森; 丁晨; 蔡乐辉; 陈天翔

doi:null

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

12kV开关柜局部放电超声波信号特征研究

更新时间：2025-06-11

- 12kV开关柜局部放电超声波信号特征研究
- RESEARCH ON THE CHARACTERISTICS OF ULTRASONIC SIGNALS OF PARTIAL DISCHARGE IN 12V SWITCHGEAR CABINET
- 默认刊物名称 2025年
- 作者机构：
  
  成都理工大学,四川省成都市,中国
- 作者简介：
  
  [ "杨龙山（1999），男，硕士，主要从事高电压试验技术与绝缘检测技术研究。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学区域创新发展联合基金重点支持项目(U19A2080);四川省科技计划(2023NSFSC0830);四川省电力公司科技项目(521903230001)
- DOI：
  中图分类号：
- 收稿日期：2024-07-17，
  
  修回日期：2024-08-02，
  
  录用日期：2024-08-22，
- 稿件说明：
移动端阅览
杨龙山, 曾潮旭, 杨森, 等. 12kV开关柜局部放电超声波信号特征研究[J/OL]. 默认刊物名称, 2025.

YANG Longshan, ZENG Chaoxu, YANG Sen, et al. RESEARCH ON THE CHARACTERISTICS OF ULTRASONIC SIGNALS OF PARTIAL DISCHARGE IN 12V SWITCHGEAR CABINET[J/OL]. Moren journal, 2025.
杨龙山, 曾潮旭, 杨森, 等. 12kV开关柜局部放电超声波信号特征研究[J/OL]. 默认刊物名称, 2025. DOI：

YANG Longshan, ZENG Chaoxu, YANG Sen, et al. RESEARCH ON THE CHARACTERISTICS OF ULTRASONIC SIGNALS OF PARTIAL DISCHARGE IN 12V SWITCHGEAR CABINET[J/OL]. Moren journal, 2025. DOI：

摘要

为识别区分12kV开关柜常见局部放电故障类型，依据开关柜实际运行故障设计了尖端、悬浮、沿面与气隙四种局部放电缺陷模型，搭建了真型开关柜局放实验平台。模拟开关柜局部放电过程并采集超声波（Acoustic Emission，AE）信号，利用快速傅立叶变换分析了AE信号频域参数、相位分布、上升沿时间、下降沿时间、波形形状特征，对各类特征量进行了对比研究。结果表明：四种缺陷产生的AE信号副频段及放电相位特征差异明显，不同缺陷产生的AE信号形状各异，下降沿与上升沿时间比值的明显差异可作为局放类型判别依据。通过对同种放电类型AE信号共性及不同放电类型AE信号特性的研究，得出不同缺陷的AE信号形状和时间特征可以有效区分局部放电类型。

Abstract

To identify and differentiate common partial discharge faults in 12kV switchgear

four types of partial discharge defect models—tip

floating

surface

and air gap—were designed based on actual operational faults of the switchgear. A prototype switchgear partial discharge experimental platform was established. The partial discharge process of the switchgear was simulated

and ultrasonic (Acoustic Emission

AE) signals were collected. The frequency domain parameters

phase distribution

rise time

fall time

and waveform shape characteristics of the AE signals were analyzed using Fast Fourier Transform (FFT)

and a comparative study of various features was conducted. The results showed that the sub-frequency bands and discharge phase characteristics of the AE signals generated by the four defects were significantly different. The shapes of the AE signals produced by different defects varied

and the distinct differences in the ratio of fall time to rise time could serve as a basis for distinguishing partial discharge types. Through the study of the common characteristics of AE signals of the same discharge type and the characteristics of AE signals of different discharge types

it was concluded that the shape and time characteristics of the AE signals of different defects can effectively distinguish partial discharge types.

关键词

Keywords

references

倪鹤立，姚维强，傅晨钊，等 . 电力设备局部放电技术标准现状述评［J］. 高压电器， 2022 ， 58 （ 3 ）： 1 - 15 .

NI Heli ， YAO Weiqiang ， FU Chenzhao ， et al . Review on status of technical standards of partial discharge in electrical equipment ［J］. High Voltage Apparatus ， 2022 ， 58 （ 3 ）： 1 - 15 .

叶海峰，钱勇，王红斌，等 . 开关柜表面暂态地电压信号频谱特征［J］. 高电压技术， 2015 ， 41 （ 11 ）： 3849 - 3857 .

YE Haifeng ， QIAN Yong ， WANG Hongbin ， et al . Spectrum characteristics of transient earth voltages aroused by partial discharge in switchgear ［J］. High Voltage Engineering ， 2015 ， 41 （ 11 ）： 3849 - 3857 .

罗思敏，田妍，郑服利，等 . 开关柜局部放电检测技术应用［J］. 高压电器， 2020 ， 56 （ 4 ）： 204 - 208 .

LUO Simin ， TIAN Yan ， ZHENG Fuli ， et al . Application of partial discharge detection technology in switchgear ［J］. High Voltage Apparatus ， 2020 ， 56 （ 4 ）： 204 - 208 .

刘云鹏，王江伟，裴少通，等 . 基于短时傅里叶变换和稀疏表示的局放识别分类方法［J］. 电测与仪表， 2019 ， 56 （ 23 ）： 31 - 36 .

LIU Yunpeng ， WANG Jiangwei ， PEI Shaotong ， et al . Method for identifying and classifying partial discharge based on short time Fourier transform and sparse representation ［J］. Electrical Measurement ＆ Instrumentation ， 2019 ， 56 （ 23 ）： 31 - 36 .

李大华，孔凌风，高强，等 . 基于三次相关改进的广义互相关时延估计法在局部放电超声波定位中的研究［J］. 声学技术， 2022 ， 41 （ 5 ）： 774 - 781 .

LI Dahua ， KONG Lingfeng ， GAO Qiang ， et al . Study on cubic correlation improvement based generalized cross correlation time delay estimation method of supersonic waves detection method for location partial discharge ［J］. Technical Acoustics ， 2022 ， 41 （ 5 ）： 774 - 781 .

王非，徐伟 . 基于Choi-Williams分布和排列熵的开关柜局部放电类型识别［J］. 电子测量与仪器学报， 2023 ， 37 （ 10 ）： 32 - 40 .

WANG Fei ， XU Wei . Partial discharge type identification of switchgear based on Choi-Williams distribution and permutation entropy ［J］. Journal of Electronic Measurement and Instrumentation ， 2023 ， 37 （ 10 ）： 32 - 40 .

戴昕宇，徐焕宇，张宁 . 移动端卷积神经网络开关柜局部放电样本生成与检测［J］. 电子测量技术， 2022 ， 45 （ 12 ）： 141 - 147 .

DAI Xinyu ， XU Huanyu ， ZHANG Ning . Partial discharge sample generation and detection of convolutional neural network switchgear at mobile end ［J］. Electronic Measurement Technology ， 2022 ， 45 （ 12 ）： 141 - 147 .

查坚卿，郭磊，邵宣，等 . 高压开关柜局部放电超声波信号传播特性［J］. 云南电力技术， 2023 ， 51 （ 5 ）： 26 - 28 .

ZHA Jianqing ， GUO Lei ， SHAO Xuan ， et al . Ultrasonic propagation in switchgear ［J］. Yunnan Electric Power ， 2023 ， 51 （ 5 ）： 26 - 28 .

彭兆裕，岳丹，颜冰，等 . 开关柜内沿面放电及电弧放电多光谱特征分析［J］. 绝缘材料， 2021 ， 54 （ 1 ）： 84 - 90 .

PENG Zhaoyu ， YUE Dan ， YAN Bing ， et al . Multi-spectral Characteristics of Creeping Discharge and Arc Discharge in Switch Cabinet ［J］. Insulating Materials ， 2021 ， 54 （ 1 ）： 84 - 90 .

杨刚 . 典型缺陷局部放电超声信号的特征与模式识别方法研究［D］. 西南交通大学， 2021 .

Yang Gang . Study on Ultrasonic Signal Characteristics and Pattern Recognition Method of Typical Defect Partial Discharge ［D］. Chengdu， China ： Southwest Jiaotong University ， 2021 .

罗海静，柳赟 . 10 kV XLPE电缆中局部放电声波衰减规律研究［J］. 电力科学与技术学报， 2023 ， 38 （ 2 ）： 186 - 195 .

LUO Haijing ， LIU Yun . Study on the acoustic wave attenuation of partial discharge in 10 kV XLPE cable ［J］. Journal of Eiectric Power Science and Technology ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 186 - 195 .

贾晨昊 . 开关柜局部放电信号统计特征及模式识别研究［D］. 华北电力大学， 2024 .

JIA Chenhao . Research on Statistical Characteristics and Pattern Recognition of Partial Discharge Signals in Switch Cabinet ［D］. Beijing， China ： North China Electric Power University ， 2024 .

田天，周秀，丁培，等 . 交直流电压下油纸绝缘典型缺陷的局部放电特征［J］. 电力科学与技术学报， 2021 ， 36 （ 6 ）： 40 - 46 .

TIAN Tian ， ZHOU Xiu ， DING Pei ， et al . Partial discharge characteristics of typical defects in oil paper insulation under AC and DC voltage ［J］. Journal of Electric Power Science and Technology ， 2021 ， 36 （ 6 ）： 40 - 46 .

刘世涛，徐兆国，杨凯，等 . 典型缺陷下电力电缆局部放电特征与识别［J］. 高电压技术， 2023 ， 49 （ S1 ）： 36 - 39 .

LIU Shitao ， XU Zhaoguo ， YANG Kai ， et al . Partial discharge characteristics and identification of power cables under typical defects ［J］. High Voltage Engineering ， 2023 ， 49 （ s1 ）： 36 - 39 .

黎宏飞，高宗宝，江建明，等 . 开关柜典型缺陷模型的TEV和超声波法局部放电特征研究［J］. 绝缘材料， 2018 ， 51 （ 5 ）： 81 - 86 .

LI Hongfei ， GAO Zongbao ， JIANG Jianming ， et al . Study on partial discharge characteristics of typical defect model of switch cabinet by TEV and ultrasonic method ［J］. Insulating Materials ， 2018 ， 51 （ 5 ）： 81 - 86 .

曾潮旭，徐会凯，杨淳岚，等 . 开关柜典型局部放电类型超声波信号特征量研究［J］. 高压电器： 1 - 10 .

ZENG Chaoxu ， XU Huikai ， YANG Chunlan ， et al . Study on the char-acteristic quantities of ultrasonic signals of typical partial discharge types in switchgears ［J］. High Voltage Apparatus： 1 - 10 .

于泊宁，任明，张志斌，等 . 配电设备分布式局部放电感知技术的实现方法［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 6 ）： 1929 - 1938 .

YU Boning ， REN Ming ， ZHANG Zhibin ， et al . Implementation method of distributed partial discharge sensing technology for power distribution equipment ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 6 ）： 1929 - 1938 .

任双赞，曾肖明，吴经锋，等 . 基于TEV和超声波的开关柜局部放电便携式检测仪的研制［J］. 电测与仪表， 2020 ， 57 （ 8 ）： 135 - 139 .

REN Shuangzan ， ZENG Xiaoming ， WU Jingfeng ， et al . Development of a portable detection device for partial discharge in switchgear based on TEV and ultrasonic wave methods ［J］. Electrical Measurement ＆ Instrumentation ， 2020 ， 57 （ 8 ）： 135 - 139 .

孙源，宋颜峰，王昊天，等 . 开关柜局部放电超声-TEV融合检测技术［J］. 高电压技术， 2023 ， 49 （ 12 ）： 5052 - 5060 .

SUN Yuan ， SONG Yanfeng ， WANG Haotian ， et al . Ultrasonic-TEV combined detection technology of partial discharge in switchgear ［J］. High Voltage Engineering ， 2023 ， 49 （ 12 ）： 5052 - 5060 .

万中一，胡岳，陈炳树，等 . 基于能量谱分析和DBSCAN改进算法的多源局部放电分类识别方法［J］. 高电压技术， 2023 ， 49 （ 10 ）： 4335 - 4344 .

WAN Zhongyi ， HU Yue ， CHEN Bingshu ， et al . Multi-source Partial Discharge Classification and Recognition Method Based on Energy Spectrum Analysis and DBSCAN Improved Algorithm ［J］. High Voltage Engineering ， 2023 ， 49 （ 10 ）： 4335 - 4344 .

白鹭，李小婧，董理科，等 . 基于超声波法识别环网柜的局部放电类型研究［J］. 电测与仪表， 2020 ， 57 （ 11 ）： 42 - 48 .

Bai Lu ， Li Xiaojing ， Dong Like ， et al . Study on the partial discharge types of ring network cabinets based on ultrasonic method ［J］. Electrical Measurement ＆ Instrumentation ， 2020 ， 57 （ 11 ）： 42 - 48 .

谢荣斌，杨超，申强，等 . TEV与HFCT法测量开关柜局部放电的特性对比［J］. 中国电力， 2022 ， 55 （ 3 ）： 37 - 47 .

XIE Rongbin ， YANG Chao ， SHEN Qiang ， et al . Comparative study on the switchgear partial discharge characteristics based on transient earth voltage and pulse current detection methods ［J］. Electric Power ， 2022 ， 55 （ 3 ）： 37 - 47 .

范敏，叶会生，段肖力，等 . 真型开关柜模拟缺陷下的局部放电实验研究［J］. 中国电力， 2019 ， 52 （ 2 ）： 134 - 138+143 .

FAN Min ， YE Huisheng ， DUAN Xiaoli ， et al . Partial discharge experiment research under simulated defect of real switch cabinet ［J］. Electric Power ， 2019 ， 52 （ 2 ）： 134 - 138+143 .

王鹏，刘玉婷，邹阳，等 . TEV和超声波检测法在开关柜局部放电检测中的应用评述［J］. 高压电器， 2020 ， 56 （ 10 ）： 75 - 83 .

WANG Peng ， LIU Yuting ， ZOU Yang ， et al . Application of TEV and Ultrasonic Detection Methods in Partial Discharge Detection of Switchgear ［J］. High Voltage Apparatus ， 2020 ， 56 （ 10 ）： 75 - 83 .

YU Hongqi ， HUANG Hui ， XU Ruibo ， et al .. A method for testing partial discharge characteristics of switch cabinet based on improved particle swarm algorithm ［J］. Journal of Physics： Conference Series ， 2024 ， 2728 （ 1 ）： 012 - 067 .

SAHOO R ， KARMAKAR S . Comparative analysis of machine learning and deep learning techniques on classification of artificially created partial discharge signal ［J］. Measurement ， 2024 ， 235 ： 114 - 947 .

SUN Yuwei ， LV Anqiang ， XIE Zhiyuan ， et al . Research on partial discharge detection based on distributed optical fiber acoustic sensor ［J］. Measurement Science and Technology ， 2024 ， 35 （ 8 ）： 086 - 011 .

周晶，罗日成，黄军 . 基于改进小波阈值—CEEMDAN的变压器局部放电超声波信号白噪声抑制方法［J］. 高压电器， 2024 ， 60 （ 1 ）： 163 - 171 .

ZHOU Jing ， LUO Richeng ， HUANG Jun . White noise suppression method of partial discharge ultrasonic signal of transformer based on improved wavelet threshold⁃CEEMDAN ［J］. High Voltage Apparatus ， 2024 ， 60 （ 1 ）： 163 - 171 .

陈倩，李跃忠 . 基于离散信号相关性的超声波回波信号动态阈值研究［J］. 仪表技术与传感器， 2023 （ 12 ）： 105 - 110 .

CHEN Qian ， LI Yuezhong . Research on dynamic threshold of ultrasonic echo signal based on discrete signal correlation ［J］. Instrument Technique and Sensor ， 2023 （ 12 ）： 105 - 110 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

联合检测法在开关柜局放检测定位中的实际应用分析

开关柜典型局部放电类型超声波信号特征量研究

考虑温湿度影响的空气绝缘开关柜局部放电分解组分仿真与实验研究

温湿度对开关柜局部放电物理信号影响研究

深圳110kV田面站10kV 2号站用变柜MOA缺陷分析