Page 76 - 无损检测2024年第九期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc240081

基于光纤声发射的局部放电信号识别方法分析

李 伟 ，梁建伟 ，蒋 鹏 ，董雨涵 ，杨 枫 ，段博文 2
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（1. 东北石油大学 三亚海洋油气研究院，三亚 572025；2. 东北石油大学 机械科学与工程学院，大庆 163318）
摘 要：局部放电（PD）是电气设备绝缘退化的主要原因，相较于传统的检测方法，光纤声发
射检测技术具有不影响设备运行方式、抗电磁干扰能力强等优点。设计并制作了尖端放电、气泡放
电、悬浮放电和沿面放电4种典型局部放电模型，搭建了基于光纤声发射的局部放电声发射信号采
集试验平台，采集了梯度施加电压下的局部放电声发射信号并对其进行了参量统计分析，提出了将
去噪后信号时频图作为卷积神经网络特征输入的识别模型。试验结果表明，该识别模型对于淹没
在噪声中的微弱局部放电信号具有良好的识别效果，识别准确率可达98%。
关键词：声发射故障检测；局部放电分类；光纤声发射；模式识别

中图分类号：TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)09-0042-04

Analysis of partial discharge signal recognition method based on fiber optic acoustic emission

LI Wei , LIANG Jianwei , JIANG Peng , DONG Yuhan , YANG Feng , DUAN Bowen 2
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（1. NEPU Sanya Offshore Oil & Gas Research Institute，Northeast Petroleum University，Sanya 572025，China；
2. School of Mechnical Science and Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）
Abstract: Partial discharge (PD) is the main cause of insulation degradation in electrical equipment. Compared with
traditional detection methods, fiber optic acoustic emission detection technology has advantages such as not affecting
equipment operation mode and strong resistance to electromagnetic interference. This paper designed and produced four
typical partial discharge models: tip discharge, bubble discharge, suspended discharge, and surface discharge. A partial
discharge acoustic emission signal acquisition experimental platform based on fiber optic acoustic emission was built, and
the partial discharge acoustic emission signals under gradient applied voltage were collected and analyzed for parameter
statistics. A recognition model was proposed that took the denoised signal time-frequency map as the feature input of a
convolutional neural network. The results showed that the recognition model had good recognition performance for weak
partial discharge signals submerged in noise, with a recognition accuracy of 98%.
Key words: acoustic emission fault detection; partial discharge classification; fiber optic acoustic emission; pattern
recognition

变压器是电力系统中的关键设备，随着运行年 现象，并在高温下产生化学反应生成有害气体。基
限的增长，在设备制造、运输、安装过程中，变压器 于以上物理特性，逐渐发展形成了多种局部放电检
内部面临着绝缘劣化与部件松动等故障风险，其中 测手段，主要分为电气测量法与非电气测量法两
局部放电为变压器绝缘劣化的主要表现形式 [1-2] 。其 类 。电气测量法包括脉冲电流法、超高频法、介质
[3]
在局部放电的过程中会伴随着声、光、热、电等物理
耗损分析法等，其优点是灵敏度高，检测准确，但很
难实现在线监测与故障定位，且受电磁干扰严重 。
[4]
[5]
[6]
收稿日期：2024-03-01 非电气测量法包括声学检测法 、光学检测法 、化
基金项目：海南省重点研发计划（ZDYF2023GXJS014）
学检测法 等。光纤声发射检测法的基本原理是通
[7]
作者简介：李 伟（1970—），男，博士，教授，主要从事现代无损
过光纤传感器采集局部放电超声信号，进而检测设
检测研究以及相关仪器开发等科研工作
通信作者：蒋 鹏，jpnepu@163.com 备的运行状态。其优点是检测仪器体积小、安装方
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测