[00137401]特高频与特征组分联合监测气体绝缘设备局部放电新技术及其应用

气体绝缘装备（主要指以SF6作为绝缘介质的电力装备）绝缘状态监测技术是保障电力设备安全运行、促进电网智能化发展的重要手段。然而,因气体绝缘装备特有的全金属封闭高气压结构,内部绝缘潜伏性故障呈现多模态且变化复杂的特点,现有单一监测技术无法全面准确获取其绝缘故障信息,也缺乏有效的状态评价方法。本成果在国家973计划和国家自然科学基金等项目资助下,团队历时十多年联合攻关,突破了气体绝缘装备绝缘状态的SF6分解组分和特高频监测关键技术,研制出多信息融合绝缘状态评价系统,通过“;产、学、研、用”;合作方式进行了推广应用。主要创新点如下： 1．创立了痕量级SF6分解组分全息传感与监测技术。发明了传感稀有痕量特征组分的高灵敏度（达到0.2μL/L）和长寿命（＞1年）纳米结构（石墨烯、TiO2纳米管和碳纳米管）气敏传感器,用阵列传感和电子鼻算法增强了对痕量特征组分（SO2F2、SOF2和SO2）的选择性（混合组分检测误差5%）;创新了SF6分解痕量级特征组分一阶纵向谐振悬臂梁增强光声光谱监测技术,发明了高斯迭代逼近数值解析光谱监测信号重叠峰分离技术,有效提高了痕量级特征组分（H2S、CO2、CF4和CS2）的检测灵敏度（＜0.01μL/L）。两种技术互补实现了对SF6分解特征组分全息定量监测。 2．创新了强电磁环境下微弱特高频局部放电（PD）信号的超宽频带传感与干扰抑制技术。创新了特高频天线的展频附加阻抗匹配网络、双层屏蔽谐振、立体微带与喇叭复合结构等技术,研制的PD信号特高频复合天线检测频带达到超宽范围（相对阻抗带宽为25.6%）,创立了抑制随机窄带及混合干扰的复小波（包）变换技术,构建出最优去噪复合信息WTRIn序列,率先提出复阈值选取原则与方法,解决了强干扰电磁环境下获取微弱PD信号的技术难题。 3．创建了气体绝缘装备故障综合诊断与状态评价系统。创立了表征气体绝缘装备故障属性的多特征信息故障诊断模型,给出了SF6分解特征组分比值编码规则,建立了基于分解组分分析（DCA）的故障诊断方法,首创了基于特高频阵列传感的泰勒遗传故障定位技术,实现了对潜伏性绝缘故障的辨识和定位（故障辨识准确率≥85%、定位误差≤2cm）,研制出多信息融合的气体绝缘装备绝缘状态在线监测与综合评价系统。 成果授权发明专利24项,出版中英文学术专著4部,发表学术论文294篇。依据上述关键技术创新,开发出了气体绝缘装备绝缘状态在线综合监测与评价系统,涉及SF6特征分解组分传感、PD特高频信号监测、绝缘故障诊断和评价等多个类型产品,已在湖北、重庆、江苏、广东和贵州等电网公司所属百余个变电站应用。