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局部放电信号在干式变压器绕组中的传播特性研究的开题报告一、选题背景及意义干式变压器是一种常见的电力配电设备，它具有体积小、重量轻、易于安装、运行可靠等特点，在电力系统中被广泛应用。
然而，干式变压器在长时间运行过程中，由于各种因素的影响，容易出现绕组局部放电现象，引起设备的损坏和安全隐患。
因此，如何准确、及时地监测和诊断干式变压器的绕组局部放电信号，成为了当前研究的热点之一。
本文以干式变压器绕组为研究对象，旨在探究不同参数下局部放电信号在干式变压器绕组中的传播特性，为干式变压器的监测和诊断提供参考。
二、研究内容和方法本文将选择干式变压器绕组内的局部放电信号为研究对象，通过仿真、实验和分析等方法，研究局部放电在干式变压器绕组中的传播特性。
具体内容包括以下几个方面：1. 对干式变压器绕组内不同参数下的电场分布情况进行仿真模拟，并确定峰值电场强度。
2. 根据确定的电场强度，结合实验研究，测量局部放电信号在不同参数下在干式变压器绕组中的传播特性，并对传播规律进行分析3. 通过分析实验数据和仿真结果，综合从材料、结构、内部缺陷等角度进行分析，深入探究干式变压器绕组中局部放电信号的形成机理，并为现有的检测和诊断技术提出改进和优化建议。
三、预期能够达到的研究目标1. 探究干式变压器绕组内局部放电信号在不同参数下的传播特性。
2. 分析干式变压器绕组内局部放电信号的形成机理。
3. 为干式变压器的监测和诊断技术提供参考，为日后的工程应用提供理论指导。
四、拟采用的论文结构本文计划采用以下结构：第一章：绪论。
介绍选题背景、研究意义、国内外研究进展和主要内容，明确研究目的和意义。
第二章：干式变压器局部放电的形成机理和检测技术。
介绍干式变压器绕组内局部放电信号的形成机理，概述常用的局部放电检测技术和干式变压器的缺陷分类。
第三章：模拟电场分布情况。
通过计算机仿真，定量研究不同参数下干式变压器绕组内电场的分布情况。
第四章：局部放电信号在干式变压器绕组中的传播规律。
变压器局部放电特高频传感器的新技术探索变压器局部放电特高频传感器的新技术探索近年来，变压器局部放电特高频传感器的研究日益受到关注。
局部放电是变压器运行中常见的故障类型之一，可以导致变压器损坏甚至发生火灾。
特高频传感器作为一种无损检测方法，可以及时准确地监测变压器的局部放电情况，为维护变压器的正常运行提供重要依据。
下面，我将逐步探讨变压器局部放电特高频传感器的新技术。
首先，我们需要深入了解局部放电特高频传感器的工作原理。
该传感器主要利用特高频信号与变压器内部局部放电产生的电磁波相互作用的原理进行检测。
当变压器发生局部放电时，产生的电磁波会通过传感器接收到特高频信号的变化，从而实现对局部放电的监测和诊断。
其次，我们需要研究传感器的设计和制造。
传感器的设计需要考虑到特高频信号的接收灵敏度和抗干扰能力。
可以采用特殊材料和结构设计，以增强传感器的信号接收能力，降低噪声干扰。
制造方面，可以利用微电子技术和纳米材料制备技术，实现传感器的微型化和集成化，提高传感器的性能和可靠性。
然后，我们需要研究信号处理算法。
传感器接收到的特高频信号需要进行实时处理和分析，以提取出局部放电的特征信息。
可以采用数字信号处理技术和机器学习算法，对信号进行滤波、降噪和特征提取，从而实现对局部放电的准确识别和定位。
最后，我们需要进行传感器性能测试和应用验证。
可以在实验室和实际运行的变压器中进行传感器性能测试，评估其灵敏度、准确性和稳定性。
同时，可以将传感器应用于变压器现场监测系统中，实时监测变压器的局部放电情况，并进行长期跟踪和分析，验证传感器在实际应用中的可行性和有效性。
总之，变压器局部放电特高频传感器的新技术探索需要从传感器工作原理、设计制造、信号处理算法和应用验证等方面进行深入研究。
通过不断探索和创新，相信这一新技术将在变压器故障检测和预防中发挥重要作用，提升变压器的安全性和可靠性。
第４３卷第２期２００７年４月ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓＶｏｌ．４３Ｎｏ．２Ａｐｒ．２００７高压电器收稿日期：２００６－０７－２０基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０３７７０３４）。
作者简介：王颂（１９８３－），男，湖南长沙人，硕士研究生，从事局部放电超高频检测技术的研究。
变压器局部放电超高频信号外传播特性的试验研究王颂，李香龙，李军浩，赵晓辉，李彦明（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｆｏｒＯｕｔｓｉｄｅＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅＵＨＦＳｉｇｎａｌＥｍｉｔｔｅｄｂｙＰａｒｔｉａｌＤｉｓｃｈａｒｇｅｉｎＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ（西安交通大学电气工程学院，陕西西安７１００４９）ＷＡＮＧＳｏｎｇ，ＬＩＸｉａｎｇ－ｌｏｎｇ，ＬＩＪｕｎ－ｈａｏ，ＺＨＡＯＸｉａｏ－ｈｕｉ，ＬＩＹａｎ－ｍｉｎｇ文章编号：１００１－１６０９（２００７）０２－０１００－０２摘要：介绍了目前内置超高频传感器在电力变压器局部放电监测中的应用情况，分析了利用外部传感器检测局部放电产生的超高频信号的可行性，设计了一套基于超高频法的电力变压器局放测量系统。
实验结果表明，超高频电磁波可以透过变压器夹缝衍射出来，为变压器局部放电检测提供了一种新途径。
关键词：局部放电；超高频信号；外传播特性中图分类号：ＴＭ８５５文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌＵＨＦｓｅｎｓｏｒｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｕｓｉｎｇｅｘｔｅｒｎａｌＵＨＦｓｅｎｓｏｒｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＡｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＵＨＦｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｔｕｄｙｉｎｇＰＤｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＵＨＦｓｉｇｎａｌｓｃａｎｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ’ｓｊｏｉｎｔ．ＴｈｒｏｕｇｈｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＵＨＦｓｉｇｎａｌｓｏｕｔｓｉｄｅｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｉｔｃａｎｂｅａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏｄｅｔｅｃｔｉｎｇＰＤｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌ；ｏｕｔｓｉｄｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ０引言国内外研究均表明，油中放电上升沿很陡，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起１ＧＨｚ以上的超高频电磁波［１－２］。
变压器是变电站重要设备之一，其绝缘状态一直是运行维护人员的重要检测对象，局部放电是直接反应变压器绝缘故障典型参数，而针对变压器局放的监测方法很多，如超声法，脉冲电流法，色谱分析（DGA）超高频法（UHF）等，目前使用最多的是脉冲电流法，也是根据IEC-60270相关标准规定实施，能实现对放电量的大小进行标定。
目前出厂试验及投运前对变压器的放电量监测也主要是根据此方法进行测量。
但是现场由于电晕及其他放电干扰很多，很难将其滤除，导致系统误判率较高。
超声波法是目前应用最广泛的变压器局部放电在线检测方法，且能够进行放电源的定位。
但由于变压器复杂的内部结构和变压器的外壳对局部放电超声波信号的严重衰减，使得超声波检测的灵敏度很低，有时无法在现场有效地检测到信号。
UHF法是在此基础发展起来的一种监测方法，特点是监测频带较高（300MHz以上），抗干扰能力较强，缺点是无法对放电源进行有效标定。
UHF测变压器超高频局放是由原来脉冲电流法测局放发展而来一种先进的测试局放方法，由于在较高频带上测量，能有效抑制各种低频干扰，所以是目前发展较快的测试局放的手段。
国电西高研发的GDPD-PTU/OL变压器局放在线监测系统采用速慧（smart quick）智能化电力测试系统（软著登字第1010215号、商标注册号14684781），HVHIPOT公司引进国际先进的高速DSP 数字处理技术及软件处理技术使我们的监测系统采集速度快准确，是电力系统电力变压器局放在线监测最经济可靠的解决方案。
一、关于变压器局部放电方面的研究变压器内部的绝缘在运行中，长期处于工作电压的作用下，特别是随着电压等级的提高，绝缘承受的电场强度值将趋高，在绝缘薄弱处很容易发生局部在对绝缘材料将产生较大的破坏作用。
局部放电可使邻近的绝缘材料受到放电质点的直接轰击造成局部绝缘的损坏，由放电产生的热、臭氧及氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀老化，电导增加最终导致热击穿。
电力变压器局部放电超高频检测方法的研究摘要：在引发电力事故的各种原因中，电力变压器局部放电是重要的原因之一，针对这一现象，当前国内外相关人员都以放电理论为基础进行了深入的探讨。
本文亦从电力变压器局部放电超高频的各种检测方法进行分析，探讨技术方法的应用原理与实用性，以供参考。
关键词：电力变压器；局部放电；超高频检测方法变压器局部放电会导致电力设备的绝缘体出现严重的劣化，影响电力系统的正常运行，而运用适当的检测方法则能有效预防事故的发生。
本文对此进行探讨，详细分析电力变压器局部放电超高频检测实践技术与方法。
1电力变压器局部放电检测方法研究1.1脉冲电流法这种方法得到了当前国际的公认，且研究与应用最早，一旦电力变压器出现了局部放电的故障，那么铁芯接线等位置就会因为局部放电而出现脉冲电流，在适当的位置将高精度电流传感器进行安装，就能及时准确地采集到局部特性参数，便于研究与分析，从而对故障的情况进行准确的定位。
根据频带范围对脉冲电流传感器进行划分，主要包括窄带与宽带，前者频宽一般为10kHz，中心频率为25kHz左右，所以具备了较好的抗干扰能力与敏感度，但由于范围较小，影响了输出性能，所以很容易发生畸变的情况。
后者的频宽能达到100kHz以上，中心频率也在200kHz~400kHz的范围内，其性能好，分辨能力强，但在使用的同时信噪却不高。
这种方法检测的原理非常简单，其涉及到的逻辑也较为简洁，安装工作与调试工作更是方便，所以得到了广泛的应用。
也正是因为其灵敏度与准确度较高，对其分辨率和动态范围的检测有更大的影响，所以一旦电容量比较大，那么测试仪器的可靠性就难以满足电网在线的监测标准[1]。
此外，其频率也不高，一般不会超过1MHz，所以脉冲电流信息在采集的过程中就会出现丢失的问题，且无法准确地反映出发生故障的原因。
检测方法的应用在离线的情况下具有很高的可靠性与灵敏度，一旦在线，那么就会受到外界噪声等众多因素的影响，无法具备很高的抗干扰能力。
文章编号：１００４－２８９Ｘ（２０２１）０２－００３２－０５变压器局部放电超声波信号处理方法研究王云皓，厉伟（沈阳工业大学电气工程学院，辽宁 沈阳 １１０８７０）摘 要：电力变压器由于绝缘内部可能存在缺陷，运行过程中缺陷部位会产生局部放电（ＰＤ），长期的局部放电将导致绝缘介质缺陷进一步扩大，加速绝缘劣化，严重时可能导致绝缘击穿。
因此，开展电力变压器局部放电检测和信号处理研究，对于及时发现和掌握变压器的绝缘状况、保障其正常运行具有重要意义。
局部放电发生时会伴随着超声波的产生，通过检测该超声波信号可以检测局部放电是否发生及程度。
本文基于ＭＡＴＬＡＢ搭建了ＰＤ超声波信号去噪仿真模型，利用数字陷波器和完备总体经验模态分解方法（ＣＥＥＭＤ）对ＰＤ超声波信号进行了窄带噪声和白噪声的滤波处理。
仿真结果验证了本文所提出的滤波方法的有效性，具有一定的学术意义和实用价值。
关键词：局部放电；超声波去噪；ＭＴＡＬＡＢ；数字陷波器；ＣＥＥＭＤ中图分类号：ＴＭ４１ 文献标识码：ＢＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＰａｒｔｉａｌＤｉｓｃｈａｒｇｅｏｆＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓＷＡＮＧＹｕｎ ｈａｏ，ＬＩＷｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｔｈｅｒｅｍａｙｂｅｄｅｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ，ｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ（ＰＤ）ｗｉｌｌｏｃｃｕｒａｔｔｈｅｄｅｆｅｃｔｉｖｅｐａｒｔｓｄｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｌｏｎｇ ｔｅｒｍＰＤｗｉｌｌｆｕｒｔｈｅｒｅｎｌａｒｇｅｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍｅｄｉｕｍ，ａｃｃｅｌｅｒ ａｔｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ａｎｄｍａｙｌｅａｄｔｏｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｂｒｅａｋｄｏｗｎｉｎｓｅｖｅｒｅｃａｓｅｓ Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｏｎＰＤｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｉｍｅｌｙｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇａｎｄｇｒａｓｐｉｎｇｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｅｎｓｕｒｉｎｇｉｔｓｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ ＷｈｅｎｔｈｅＰＤｏｃｃｕｒｓ，ｉｔｉｓａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄｂｙｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｗａｖｅｓ Ｂｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｉｇｎａｌ，ｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｄｅｔｅｃｔｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅＰＤｏｃｃｕｒｓａｎｄｉｔｓｅｘｔｅｎｔ Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａＰＤｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｉｇｎａｌｄｅｎｏｉｓｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔｂａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢ，ａｎｄｔｈｅＰＤｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｉｇｎａｌｉｓｆｉｌｔｅｒｅｄｗｉｔｈｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄｎｏｉｓｅａｎｄｗｈｉｔｅｎｏｉｓｅｕｓｉｎｇａｄｉｇｉｔａｌｎｏｔｃｈｆｉｌｔｅｒａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｅｎｓｅｍｂｌｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＥＥＭＤ）．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｈａｓｃｅｒｔａｉｎａｃａｄｅｍｉｃｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＰＤ）；Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｅｎｏｉｓｉｎｇ；ＭＡＴＬＡＢ；ｄｉｇｉｔａｌｎｏｔｃｈｆｉｌｔｅｒ；ＣＥＥＭＤ１ 引言电力变压器是电力系统中的重要电气设备，其安全稳定决定着电力系统的可靠运行。
收稿日期：２００７－０１－１３；修回日期：２００７－０３－２１作者简介：徐斌（１９７８－），男，博士研究生，从事电力设备检测和故障诊断技术的研究。
变压器中局部放电超高频信号传播的仿真研究徐斌１，２，王晶１，李彦明１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＡｒｔｉｌｌｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ’ａｎ７１００２５，Ｃｈｉｎａ）ＥｍｕｌａｔｉｏｎａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎｏｆＵＨＦＳｉｇｎａｌＥｍｉｔｔｅｄｂｙＰＤｉｎＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ（１．西安交通大学电气工程学院，陕西西安７１００４９；２．第二炮兵工程学院，陕西西安７１００２５）ＸＵＢｉｎ１，２，ＷＡＮＧＪｉｎｇ１，ＬＩＹａｎ－ｍｉｎｇ１文章编号：１００１－１６０９（２００７）０４－０２４４－０４摘要：利用仿真软件建立变压器结构模型，对局部放电辐射的电磁波在箱体内的传播情况进行了仿真，并研究了变压器铁心、箱体缝隙对局部放电信号传播的影响。
仿真结果表明，铁心和缝隙对电磁波的传播有衰减作用，在各个边角处会出现电磁波的最大幅值，在这些位置安装传感器有较好的检测效果。
关键词：变压器；超高频局部放电检测；仿真中图法分类号：ＴＭ８５５文献标志码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｍｏｄｅｌｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｅｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＥＭｗａｖｅｅｍｉｔｔｅｄｂｙＰＤｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｒａｎｓ－ｆｏｒｍｅｒｃｏｒｅａｎｄｔａｎｋｇａｐｏｎｓｉｇｎａｌｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＥＭｗａｖｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｓａｔｔｅｎｕａｔｅｄｂｙｃｏｒｅａｎｄｇａｐ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍａｌｖａｌｕｅｏｆＥＭｗａｖｅｉｓａｐ－ｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｃｏｒｎｅｒｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ．Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｗｉｌｌｂｅｐｒｅｆｅｒａｂｌｅｉｆｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｉｓｆｉｘｅｄａｔｔｈｅｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｕｌｔｒａｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙＰＤｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０引言变压器局部放电超高频检测方法（ＵＨＦ法）具有测量频率高、频带宽、信息量大、抗干扰性强等优点，可以较全面地研究变压器绝缘系统中局部放电特征，最终实现变压器局部放电的在线监测，具有广阔的应用前景。
由于变压器内部绝缘结构的复杂性，电磁波在其中传播时会发生多次折反射及衰减。
当发生局部放电时，超高频信号在变压器箱体内传播的同时，会通过变压器的接缝处泄漏出来，从而使在外部对变压器进行局部放电的检测成为可能。
而接缝的大小，外部天线与变压器箱体距离的远近又将对检测到的信号的幅值和频率产生一定影响，给分析变压器局放特性带来了很大困难。
因此，深入研究局部放电超高频电磁波在变压器内部的传播机理十分必要。
当采用ＵＨＦ方法进行局部放电检测时［１－６］，主要关注对采集到的ＵＨＦ信号进行分析，但对原始信号与检测到的信号之间的关系、传感器放置位置的不同对检测信号的影响，以及其他因素对信号传播的影响考虑较少。
笔者利用仿真软件对变压器模型进行分析，研究了变压器铁心、箱体缝隙对局部放电信号传播的影响。
１局放超高频电磁波的理论分析１．１局部放电信号的特性分析每一次局部放电都发生正负电荷中和，伴随有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。
试验结果表明：局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局放源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。
当放电间隙比较小时，放电时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强；而放电间隙的绝缘强度比较高时，放电过程比较快，此时电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力也比较强。
可见，放电电流脉冲的陡度与脉冲宽度和电磁波的辐射有关，有必要对放电电流的特性加以分析。
局部放电脉冲是一个非周期波，从波动的观点来说，它可以展开为傅里级数，分解为各次谐波的叠加，进而可以研究诸谐波的频率和振幅的关系。
由数理分析知识可知，一个非周期波经傅里变换可以得到一个连续的频率谱图。
为了简化分析，将局部放电电流看成一个对称脉冲，用高斯脉冲模型来表示，即可将这部分局部放电电流表示为２００７８ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓＡｕｇ．２００７Ｉ（ｔ）＝Ｉ０ｅｘｐ（－ｔ２２σ２）（１）式中Ｉ０为峰值电流；σ为脉冲宽度，在最大幅值一半处脉冲宽度为２．３６σ。
将其进行傅里变换可得Ｆ（ω）＝Ｆ［Ｉ（ｔ）］＝＋∞－∞!Ｉ（ｔ）ｅ－ｊωｔｄｔ＝＋∞－∞!Ｉ０ｅｘｐ（－ｔ２２σ２）ｅ－ｊωｔｄｔ＝２"πσＵ０ｅｘｐ（－ω２σ２２）（２）式（２）表明，脉冲电流的频谱与最大峰值电压及脉冲宽度有关，它是由不同的频率分量组成的连续谱图，广泛分布在全频域范围内。
１．２局部放电信号的电磁波发射原理变压器绝缘结构中发生的局部放电信号可以看成是由一个点源发出的，当电介质某处发生局部放电时，由放电产生的电磁扰动随时间变化，会产生电磁波，它们遵循麦克斯韦的电磁场基本方程。
引入动态向量位Ａ和动态标量位φ来分析局部放电产生的时变电磁场，这时麦克斯韦基本方程组转化为动态位方程［２，７］２Ａ＝－μδｃ＋（μ%"φ"ｔ）＋（・Ａ）＋μ%"２Ａ"ｔ２２φ＋・"Ａ"ｔ＝－&%#%%%%%$%%%%%&（３）式（３）为动态位与激励源&和电流密度δｃ之间的关系，在电荷的分布空间Ｖ内得到的解为φ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）＝１４π%Ｖ!&（ｘ′，ｙ′，ｚ′，ｔ－ｒν）ｒｄＶＡ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）＝μ４πＶ!δｃ（ｘ′，ｙ′，ｚ′，ｔ－ｒν）ｒｄ#%%%%%%%%’%%%%%%%%&Ｖ（４）式（４）说明局部放电产生的电磁波是以速度ν沿着ｒ方向传播出去的，它是时间与位置的函数，是一种横电磁波（ＴＥＭ波）。
该电磁波的能量以速度ν沿着ｒ方向分布，即沿电磁波的传播方向流动。
２超高频信号在变压器内部传播的仿真研究２．１仿真软件ＣＳＴＭｉｃｒｏｗａｖｅＳｔｕｄｉｏ介绍ＣＳＴＭｉｃｒｏｗａｖｅＳｔｕｄｉｏ是为快速、精确仿真电磁场高频问题而专门推出的三维电磁场仿真软件。
ＣＳＴＭｉｃｒｏｗａｖｅＳｔｕｄｉｏ可以应用在仿真电磁场领域和大多数的高频电磁场问题上，包括耦合器、滤波器、平面结构电路、联结器、ＩＣ封装、各种类型天线、微波元器件、蓝牙技术和电磁兼容／干扰等。
ＣＳＴＭｉｃｒｏｗａｖｅＳｔｕｄｉｏ采用时域有限积分法［８］，即将麦克斯韦积分方程离散化来进行数值求解。
由于采用的是时域算法，不需要进行矩阵求逆，仿真需要的ＣＰＵ时间和内存耗费几乎和网格数成正比关系。
而有限元法（ＦＥＭ）和矩量法（ＭｏＭ）需要的ＣＰＵ时间和内存耗费分别与网格数的平方和三次方成正比，因此时域有限积分法更适合电大物体的仿真。
笔者采用ＣＳＴＭＷＳ５．０对变压器模型进行了仿真，仿真用机配置为：赛扬２．４ＧＨｚＣＰＵ、５１２ＭＢＳＤＲＡＭ、８０ＧＢ硬盘、专业版ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ系统。
２．２模型的建立电磁波在真空中的传播速度为ν＝３×１０８ｍ／ｓ＝３００ｍｍ／ｎｓ，为了反映出电磁波的传播情况，设置长方体变压器空箱体的三边尺寸分别为２０００ｍｍ×１６００ｍｍ×１０００ｍｍ。
由于关心的是超高频信号，设置频率范围为０．４～１．２ＧＨｚ，根据波长、频率和波速的关系可知，此激励信号将产生２５０～７５０ｍｍ波长的电磁波。
又根据天线理论，当天线尺寸和电磁波１／４波长可以相比的时候，天线辐射最强。
所以设置天线长度为１５０ｍｍ、半径为２ｍｍ是根据实验时用的鞭状天线实物测量得到的。
这样一个就用长度为１５０ｍｍ半径为２ｍｍ的理想导体来模拟发射电磁波的天线，见图１。
将理想导体的端面设置成波口。
该波口上通过激励信号，见图２。
２．３空箱体中的局部放电在图１所示的箱体内远离激励源的箱壁５０ｍｍ处设置观察面，以模拟天线的安装位置，经过１０ｎｓ后可得到图３的结果。
激励信号从２ｎｓ持续到６ｎｓ，在４、５ｎｓ时是冲击最大的时候，将激起频率最高的电磁波。
６ｎｓ以后激励消失，电磁波将在箱体内自由传播。
从图中可以看出，在１０ｎｓ时，ＵＨＦ信号已经充满了整个箱体。
在长度最短的ｚ方向上，强度最强；而最长的ｘ方向上，强度最弱。
据此设想：如果在变压器箱体中的几个角落里同时安装超高频天线，根据３个天线接收到的信号强弱关系可初步判断出局部放电的大体位置，为进一步确定故障点指明方向。
而由于反、折射叠加的影响，ｘ、ｙ、ｚ方向出现最大幅值的时候分别为７０～８０、５０～６０、４０～５０ｎｓ，见图４。
ΔΔΔΔΔΔ图１空箱体中的局放模型图２激励信号１０８６４２０ｔ／ｎｓ１０．５０－０．５－１ｘｙｚ（ａ）ｘ方向（ｂ）ｙ方向ｘｙｚｘｙｚ由仿真结果可知，每一个面的边角处都是电磁波强度最大的地方，因为这些地方是折反射和叠加最强烈的地方。
这些位置最适合安装超高频天线。
２．４带有铁心的变压器箱体中的局部放电在图１所示模型的基础上，在箱体中加上铁心，仍在箱体内远离激励源的箱壁５０ｍｍ处设置观察面，以模拟天线的安装位置，在经过１０ｎｓ后可得到图５的结果。
从图５可以看出，由于铁心的存在，ＵＨＦ信号的传播受到阻碍，在１０ｎｓ时，ＵＨＦ信号并没有充满整个箱体。
而且，受到铁心的反射作用，电磁波的波形也发生了变化。
但是各个方向上的强弱关系依然和空箱体时一样。
在长度最短的ｚ方向上，强度最强；而最长的ｘ方向上，强度最弱。
由于铁心和箱壁共同的反、折射叠加的影响，ｘ、ｙ、ｚ方向出现最大幅值的时候分别为６０～７０、６０～７０、５０～６０ｎｓ，见图６。
由仿真结果可知，铁心的存在使得电磁波强度总体上比空箱体时减弱，但每一个面的边角处仍是电磁波强度最大地方。
这些位置依然是最适合安装超高频天线。
２．５缝隙位置对电磁波传播的影响在图１所示模型基础上，在箱体中间加上一块金属挡板，在挡板的不同位置：挡板下部和放电位置等高、挡板中间、挡板上部开一条长１５ｍｍ、宽１ｍｍ的缝隙，在箱体内相对放电源挡板的另一面的箱壁５０ｍｍ处设置观察面，以模拟天线的安装位置，在经过１０ｎｓ后可得到图７的结果。
从图７可以看出，ＵＨＦ信号可以通过缝隙透出，并且符合衍射理论。
但是电磁波在１０ｎｓ时，并不能充满挡板另一面的整个箱体。
缝隙离放电点越远，透过的电磁波的幅值也越弱。
