[00316650]气体绝缘装备特高频局部放电监测关键技术及其应用

成果简介：

本成果属于能源领域里电气工程高电压与绝缘技术学科。在973 计划、国家自然科学基金和重庆市重点攻关课题等共同资助下，开展了SF6 气体绝缘装备特高频局部放电(PD)定量监测(检测)方法与技术研究，解决了最能反映设备内部绝缘故障特征与程度的PD 信号传感、提取、定位和标定等关键科学技术难题，建立了相应的绝缘故障专家诊断系统，研发的SF6 气体绝缘装备绝缘状态在线监测装置得到广泛应用。其核心发明点为： 1．发明了特高频PD 信号传感技术：创新了特高频传感器展频的附加阻抗匹配网络、多层屏蔽谐振、非中心点馈电以及复合结构等关键技术，发明了强电磁环境下采集微弱PD 信号的微带与横电磁波喇叭超宽频带特高频复合传感器，检测频带达到超宽范围(在驻波比为2、增益不小于3dB 时，相对带宽为25.6%)，且中心频率在500MHz～1GHz 内可选，并可调节多频谐振点的相对位置以形成抑制窄带干扰频段的阻带，解决了特高频PD 信号监测中的首要技术难题。 2．发明了抑制强电磁复合干扰方法与技术：率先提出复小波(包)变换需用复阈值的科学思想，给出了选取复阈值的原则与方法，构建出用于抑制强电磁干扰的最优复合信息WTRIn 序列，发明了用复小波(包)变换抑制强电磁复合干扰的算法与技术，解决了强电磁环境下监测(检测)PD 信号需要抑制白噪声、电晕脉冲、随机混频窄带及其复合干扰的技术难题，同时建立了抑制干扰效果的综合定量评价方法。 3．发明了基于传感器阵列的泰勒遗传PD 源定位方法与技术：创新了非平稳脉冲信号多样本能量相关提取信号时间差的方法和全局搜索PD 源最大概率位置的遗传算法，提出了双曲面定位方程的泰勒优化方法，发明了利用阵列传感器多样本冗余检测数据融合并逐次修正定位结果的逼近技术，使定位时间差求取误差为皮秒级，距离误差在厘米级。 4．发明了特高频PD 定量监测(检测)的标定原理与技术：创立了用波形参量时频域等效定量监测(检测)PD 量的标定方法，揭示了PD 波形参量与PD 量之间的内在关联，获取了不同影响因素下标定PD 量大小的校正实验曲线及解析表达式，发明了可方便用于实验室和现场监测(检测)的人工注入特高频标准校正波形与实测PD 波形时频域等效定量标定PD 量的关键技术。成果授权发明专利 18 项、实用新型专利6 项及软件著作权1 项，发表论文237篇(SCI 收录49 篇、EI 收录185 篇)，被国内外同行正面引用2344 次。科学院程时杰、工程院李立浧和杨士中院士等多名同行专家对成果给出高度评价(见附件)，成果获2013 年重庆市科技进步一等奖、2009 年重庆市自然科学二等奖。

市场及经济效益分析：

通过与电力行业签订成果应用科研经费达 3000 余万元，与数家高科技企业和生产企业签订技术转让经费达2280 万元，联合推广相关产品销售收入达10 多亿元，创造毛利3 亿多元，上缴国家税收5000 余万元。产品已在重庆、四川、湖北、福建和广东等电网所属一百余个变电站中得到应用，并成功预警十多起因内部出现较严重绝缘缺陷可能导致的设备故障，由此又创造直接经济效益数亿元(详见应用证明)，同时因避免多次故障停电带来了巨大的社会效益。