【关键词】高压变频器;电厂
电力企业不仅是能源的生产者，也是能源的消耗者，特别是我国装机容量占据70%以上的火电，更是资源消耗的大户，因此，在能源节约全球化大背景下，火电厂节能成为了电力企业和电力工作迫切需要解决的实际问题，不仅是电力企业提高市场竞争力的必要途径，也是电力企业履行社会责任的必然选择。从目前火电厂节能现状来看，在节煤、节水、节油、节电等方面都有所突破，但在节电方面的发展空间更大，因为火电发电机组运行整个环节所消耗的电量占据了其发电量的5%左右，这为火电厂节能的进一步优化提供更多的可能性，文章正是基于这种可能性对火电厂节电技术进行研究。据相关资料统计，火电机组中的吸送风机、排粉机等风机以及循环泵、凝结泵等泵类设备的负载用电量占到厂用电总量的80%，因此，调速降耗技术成为了本文火电厂节能技术研究与应用的切入点。目前在火电厂应用较为广泛的调速技术主要包括改极、改转差率、变频器这三种，但相比而言，高压变频器的节能效果更为突出，节电率可达到20%～60%，这就使得变频器的应用成为了目前火电厂节能技术研究的重点，也将是本文的主要研究内容。文章主要结合某火电厂机组运行实际，对高压变频器在节能中的应用进行分析，以提高发电厂的市场竞争力。
1.高压变频器节能方案
结合该火电厂330MW机组能耗现状、设备参数、运行工况，根据高压变频器工作原理，笔者在评估高压变频器应用预期节能效果的基础上，提出高压变频器节能应用综合方案。
参考多数电厂高压变频器节能技术应用实例，在高压变频器的节能应用过程中，主要辅机的多数设备节能效果会比较明显，但也存在着个别设备节电效果不明显，这需要进行详细的可行性、经济性比较分析。据调查，一般情况下，泵类设备变频节能效果较好，最高可达60%，风机类设备变频节能效果也可达到30%左右，这两个部分是高压变频器节能应用的重点。同时，日常负荷达80%以上的设备进行变频节能应用已无太大的发挥空间，如600MW循环水泵电机额定电流312A，运行电流256A，此类设备若进行变频改造已无节能空间。另外，离心式风机变频节能效果较好，轴流式风机建议不进行变频改造，节能效果较差。动叶可调的轴流式风机本身通过调整叶片可实现对电机电流的调整，若加装变频器，节能潜力不大，可不考虑加装变频器，如330MW引风机、增压风机。静叶可调的风机为轴流式风机，变频改造节能空间同样不大，从设备的可靠性、经济性考虑也建议不加装变频器。但排粉机为离心式风机，入口为风门调节，风门开度为在50%、风压为4～6kPa，通过计算，加装变频器后节能空间可达到25%左右，因此，在排粉机实施变频节能具有很大的空间。
基于以上考虑，该火电厂330MW机组主要对锅炉排粉机、汽机凝结水泵进行高压变频器的节能应用，具体分析如下。
2.排粉机的高压变频器节能技术
排粉机在火电厂中发挥着极其重大的作用，但电厂排粉机在机组低负荷运行时大多存在着挡板节流调节的现象，造成大量能量的损耗，电厂排粉机变频节能迫在眉睫。当前，改变风机性能曲线已成为风机节能的主要方式，其中应用最广的就是变频调速。一般火电厂的排粉机电机电压等级多为6kV，对排粉机调速就是对其所对应的高压交流电动机的调速。
在具体的高压变频器节能应用过程中主要考虑以下几个方面的事项：高压变频器的选择、高压变频器的整流电路、高压变频器的控制策略、DCS远方控制以及变频器与排粉机高压开关的联锁配合。
（1）高压变频器的选择
目前高压变频器按不同性质有多种分类，各种类型高压变频器有其各自的优缺点。其中单元串联式多电平变频器各项性能较平衡，相比二、三电平变频器输入、输出波形好，相比交-交变频器对电网的谐波污染小，而且输出适用于普通电动机。另外，目前三电平变频器受到器件耐压的限制，尚难以实现10kV等级的直接高压输出，而单元串联式多电平变频器的输出电压能够达到甚至更高，因此在排粉机节能中选择单元串联多电平电压源型变频器。
（2）高变频器的整流电路
当前高压变频器的交变直整流电路有多种，其中，PWM整流电路是一种模拟的控制方式，可根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，以实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变。通过对它的适当控制，可以使输入电流近似为正弦波，且电流和电压同相位，功率因数近似为1，并且可以实现能量的双向流动。综合比较来看，PWM整流电路的性能较优，是本文研究过程中的理想选择。
（3）高压变频器的控制策略
高压变频调速的控制方式也是多种多样的，有基于电动机动态模型的矢量控制方式，也有基于无速度传感器的转速闭环转差频率控制和开环恒压频比（V/F=常数）控制。基于电动机动态模型的控制方式虽然技术比较先进，但尚处于初期开发使用阶段，性能不太稳定，价格较高，本文不作采用。转差频率控制由于转矩控制性能差，一般只适用于转速变化缓慢的场合，对排粉机这种转速变化较快的辅机不太适合。而V/F比恒定控制的突出优点是可以进行电机的开环速度控制，这与排粉机的转速变化要求是相符的，而对现场电压和频率量的采集也比较方便，因此，V/F比恒定控制是排粉机高压变频器的最佳控制策略。
（4）DCS远方控制
将变频器的调节功能及保护、监视、连锁信号和现场设备反馈信号接入DCS控制系统，在DCS系统进行变频器的频率自动和手动调节，根据实际的负荷量调节电机的转速，进而实现排粉机的手动和自动控制。
（5）变频器与排粉机高压开关的联锁配合
为了降低在变频器故障时因排粉机停运对锅炉运行造成的不利影响，减少机组降负荷或停机的机率，排粉机变频柜需增加自动旁路功能，当排粉机变频器故障停运时能自动切至工频运行，此时的排粉机恢复到原来的运行方式。若属电气故障，排粉机高压开关的继电保护将直接启动，不会因高压变频器的存在而受到影响，若因上一级的引风机故障或是热工保护动作造成安全联锁启动，其逻辑则直接作用于排粉机高压开关，高压变频器将因电源失压而报故障停运并切换到工频旁路。
事实证明，排粉机通过以上变频器技术的应用之后，制粉系统运行稳定，各项参数调节正常，机组排粉机变频设备节能效果明显。
3.凝结水泵的高压变频器高压变频器节能技术
该机组6kV凝结水泵电机运行时大部分时间偏离额定工况，凝结水泵水压、流量需要调节时，传统的方法是通过调节阀门或启停电机来实现，损耗随之增大，同时降低了水泵的总效率，由此而引起的电能损失是相当可观的。因此，可采用变频调速技术，按需要升降电机转速，改变水泵的性能曲线，使水泵的额定参数满足工艺要求。整个高压变频器节能技术应用原理及注意事项与排粉机类似，包括高压变频器选择、DCS实现等，在此不作赘述，主要对技术实现方案进行分析。
根据笔者对多家电厂的实际调研和变频节能技术应用现状，采用变频器节能改造凝结水泵通常有两套技术方案。第一套技术方案为“一拖一”，该技术方案水泵运行方式简单、两台凝结水泵运行都能进行变频调节，且倒换时切换方便，发生事故时倒换对机组影响小，安全性高。但初投资较高，占地面积大，并且机组越大，凝结水泵电动机容量越大，高压变频器的价格越高。第二套技术方案为“一拖二”，该技术方案改造成本小，但当工作方式变换和水泵倒换时操作比较麻烦，凝结水泵出口压力的需求与凝结水泵低速经济运行之间存在矛盾，水位控制与出口压力控制存在耦合，变频工频切换时存在较大扰动，因此事故发生时安全系数较小。考虑到该机组6kV凝结水泵实际情况、技术可行性、初投资和运行成本等个因素，经笔者的综合分析和多方论证，最终选择“一拖二”技术方案，对于该方案中存在的问题，拟通过DCS控制系统及逻辑控制优化来实现，具体方案如下。
在机组6kV配电室内，加装高压变频器1台，旁路刀闸柜2台，一拖二使用，以提高设备的使用率。将变频器的调节功能和除氧器水位反馈信号接入DCS系统控制，在DCS系统进行变频器的频率自动和手动调节，进而实现凝结水泵转速和水量的自动和手动控制，同时将变频器的保护、监视、连锁信号接入DCS系统，其中包括模拟量的输入输出，开关量的输入和输出。并在机组6kV配电室内安装空调对变频器进行冷却。正常情况下，允许有一负载工作在变频状态，另一负载工作在工频状态，也可以两台都在工频状态。
和排粉机一样，为了降低高压变频器产生故障时会对其它设备及系统产生影响，需增加自动旁路功能，变频旁路的布置主要取决于变频器所带负载的数目、以及工频和变频工作方式的切换方法，由于凝结水泵变频节能改造须采用”一拖二”的公用变频器方式，因此其旁路自动功能的实现与排粉机相比要复杂的多，需要作出说明。旁路自动功能实施原理如图1所示，它是由六个高压隔离开关QS1～QS6组成。其中QS2和QS3，QS5和QS6安装机械互锁装置;QS2和QS5，QS4和QS1有电气互锁。如果两路电源同时供电，M1工作在变频状态，M2工作在工频状态时，QS3和QS4、QS5分闸，QS2、QS1和QS6处于合闸状态;M2工作在变频状态，M1工作在工频状态时，QS2和QS1、QS6分闸，QS4、QS5和QS3处于合闸状态;如果检修变频器，QS3和QS6可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行;当一路电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行，整体上提高了凝结水泵系统运行的稳定。
图1旁路自动功能实施原理
经过运行实践表明，高压变频器用于凝结水泵后，节能可操作性较强，投入较小，节能效果好，经济利益高，值得推广和应用。
4.结语
高压变频器可以应用于电厂各个环节和设备的节能，文章只是根据电厂实际情况在综合比较分析的基础上，选择了两个方面作为突破点，这也充分说明了在具体实践中要从设备状况、节能效果、技术可行性、经济性等方面进行综合认证，最终确定最佳的高压变频器节能技术方案。
参考文献
山东风光电子有限公司是在多年研制中低压变频器的基础上，综合了国内外高压大功率变频器的多种方案的优缺点，采用最优方案研制成功的，并于2002年12月通过了省级科技成果及产品鉴定，成为国内生产高压大功率变频器的为数较少的几个企业之一。
2国内现生产的高压大功率变频器的方案及优缺点
目前，国内生产的高压大功率变频器中，以2种方案占主流:一种是功率单元串联形成高压的多重化技术;另一种是采用高压模块的三电平结构。而其他的采用高-低-高方案的，由于输出升压变压器技术难度高，成本高，占地面积大，都已基本被淘汰。因此采用高-高方案是高压大功率变频器的主要发展方向。
而高-高方案又分为多重化技术(简称CSML)和三电平(简称NPC)方案，目前有的厂家生产的高压大功率变频器是采用的三电平方案，而大多数厂家则是采用低压模块、多单元串联的多重化技术。这2种方案比较，各有优缺点，主要表现在:
(1)器件
采用CSML方式，器件数量较多，但都是低压器件，不但价格低，而且易购置，更换方便。低压器件的技术也较成熟。而NPC方案，采用器件少，但成本高，且购置困难，维修不方便。
(2)均压问题(包括静态均压和动态均压)
均压是影响高压变频器的重要因素。采用NPC方式，当输出电压较高时(如6kV)，单用单个器件不能满足耐压要求，必须采用器件直接串联，这必然带来均压问题，失去三电平结构在均压方面的优势，系统的可靠性也将受到影响。而采用CSML方案则不存在均压问题。唯一存在的是当变频器处于快速制动时，电动机处于发电制动状态，导致单元内直流母线电压上升，各单元的直流母线电压上升程度可能存在差异，通过检测功率单元直流母线电压，当任何单元的直流母线电压超过某一阈值时，自动延长减速时间，以防止直流母线电压上升，即所谓的过压失速防止功能。这种技术在低压变频器中被广泛采用，非常成功。
(3)对电网的谐波污染和功率因数
由于CSML方式输入整流电路的脉波数超过NPC方式，前者在输入谐波方面的优势很明显，因此在综合功率因数方面也有一定的优势
(4)输出波形
NPC方式输出相电压是三电平，线电压是五电平。而CSML方式输出相电压为11电平，线电压为21电平(对五单元串联而言)，而且后者的等效开关频率大大高于前者，所以后者在输出波形的质量方面也高于前者。
(5)dv/dt
NPC方式的输出电压跳变台阶为高压直流母线电压的一半，对于6kV输出变频器而言，为4kV左右。CSML方式输出电压跳变台阶为单元的直流母线电压，不会超过1kV，所以前者比后者的差距也是很明显的。
(6)系统效率
就变压器与逆变电路而言，NPC方式与CSML方式效率非常接近。但由于输出波形质量差异，若采用普通电机，前者必须设置输出滤波器，后者不必。而滤波器的存在大约会影响效率的0.5%左右。
(7)四象限运行
NPC方式当输入采用对称的PWM整流电路时，可以实现四象限运行，可用于轧机、卷扬机等设备;而CSML方式则无法实现四象限运行。只能用于风机、水泵类负载。
(8)冗余设计
NPC方式的冗余设计很难实现，而CSML方式可以方便的采用功率单元旁路技术和冗余功率单元设计方案，大大的有利于提高系统的可靠性。
(9)可维护性
除了可靠性之外，可维护性也是衡量高压大功率变频器的优劣的一个重要因素，CSML方式采用模块化设计，更换功率单元时只要拆除3个交流输入端子和2个交流输出端子，以及1个光纤插头，就可以抽出整个单元，十分方便。而NPC方式就不那么方便了。
总之，三电平电压形变频器结构简单，且可作成四象限运行的变频器，应用范围宽。如电压等级较高时，采用器件直接串联，带来均压问题，且存在输出谐波和dv/dt等问题，一般要设置输出滤波器，在电网对谐波失真要求较高时，还要设置输入滤波器。而多重化PWM电压型变频器不存在均压问题，且在输入谐波及dv/dt等方面有明显优势。对于普通的风机、水泵类一般不要求四象限运行的场合，CSML变频器有较广阔的应用前景。这类变频器又被国内外设计者称之为完美无谐波变频器。
我公司的设计人员经过多方探讨，综合各种方案的优缺点，最后选定了完美无谐波变频器的CSML方案作为我们的最佳选择，这就是我们向市场推出的JD-BP37和JD-BP38系列的高压大功率变频器。
3变频器的性能特点
(1)变频器采用多功率单元串联方案，输出波形失真小，可配接普通交流电机，无须输出滤波器。
(2)输入侧采用多重化移相整流技术，电流谐波小，功率因数高。
(3)控制器与功率单元之间的通信用多路并行光纤实现，提高了抗干扰性及可靠性。
(4)控制器中采用一套独立于高压源的电源供电系统，有利于整机调试和操作人员的培训。
(5)采用全中文的Windows彩色液晶显示触摸界面。
(6)主电路模块化设计，安装、调试、维护方便。
(7)完整的故障监测和报警保护功能。
(8)可选择现场控制、远程控制。
(9)内置PID调节器，可开环或闭环运行。
(10)可根据需要打印输出运行报表。
4工作原理
4.1基本原理
本变频器为交-直-交型单元串联多电平电压源变频调速器，原理框图如图1所示。单元数的多少视电压高低而定，本处以每相为8单元，共24单元为例。每个功率单元承受全部的电机电流、1/8的相电压、1/24的输出功率。24个单元在变压器上都有自立独立的三相输入绕组。功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，目的是实现多重化，降低输入电流的谐波成分。24个二次绕组分成三相位组，互差为20°,以B相为基准，A相8个单元对应的8个二次绕组超前B相20°，C相8个单元对应的8个二次绕组落后B相20°，形成18脉冲整流电路结构。整机原理图如图2所示。
4.2功率单元电路
所有单元都有6支二极管实现三相全波整流，有4个IGBT管构成单相逆变电路。功率单元的主电路如图3所示，4个IGBT管分别用T1、T2、T3、T4表示，它们的门极电压分别是UG1、UG2、UG3、UG4、
每个功率单元的输出都是一样的PWM波。功率单元输出波形如图4所示。逆变器采用多电平移相PWM技术。同一相的功率单元输出完全相同的基准电压(同幅度、同频率、同相位)。多个单元迭加后的输出波形如图5所示。
4.3系统结构与控制
(1)系统结构
整个系统有隔离变压器、3个变频柜和1个控制柜组成，参见图6。
a)隔离变压器
原边为星形接法，副边共有24个独立的三相绕组，为了适应现场的电网情况，变压器原边留有抽头
b)变频柜
A、B、C三相分装在3个柜内，可分别称为A柜、B柜、C柜
c)控制柜
柜内装有控制系统，柜前板上装有控制面板、控制接线排等。由于电压等级和容量的不同，不同机型的单元的数量不同，面板的布置也会有些不同。
4.4系统控制
整机控制系统有16位单片机担任主控，24个功率单元都有一个自己的辅助CPU，由8位单片机担任，此外还有一个CPU，也是8位单片机，负责管理键盘和显示屏。
(1)利用三次谐波补偿技术提高了电源电压利用率。
(2)控制器有一套独立于高压电源的供电体系，在不加高压的情况下，设备各点的波形与加高压情况相同，这给整机可靠性、调试带来了很大方便。
(3)系统采用了先进的载波移相技术，它的特点是单元输出的基波相迭加、谐波彼此相抵消。所以串联后的总输出波形失真特别小。
5现场应用
本公司分别于2002年8月、10月和2003年3月、4月分别在山东莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂、辽河油田锦州采油厂、浙江永盛化纤有限公司应用了本公司生产的高压大功率变频器JD-BP37-630F2台、JD-BP38-355、JD-BP37-550F各1台。从运行情况看:
(1)变频器结构紧凑，安装简单
由于变频器所有部分都装在柜里，不需要另外的电抗器、滤波器、补偿电容、启动设备等一系列其他装置，所以体积小，结构紧凑，安装简单，现场配线少，调试方便。
(2)电机及机组运行平稳，各项指标满足工艺要求。
由变频器拖动的电机均为三相普通的异步电动机，在整个运行范围内，电机始终运行平稳，温升正常。风机启动时的噪音及启动电流很小，无任何异常震动和噪音。在调速范围内，轴瓦的最高温升均在允许的范围内。
(3)变频器三相输出波形完美，非常接近正弦波。
经现场测试，变频器的三相输出电压波形、电流波形非常标准，说明变频器完全可以控制一般的普通电动机运行，对电机无特殊要求。
(4)变频器运行情况稳定，性能良好。
该设备投运以来，变频器运行一直十分稳定。设备运行过程中，我公司技术人员对变频器输入变压器的温升，功率单元温升定期巡检，完全正常。输出电压及电流波形正弦度很好，谐波含量极少，效率均高于97%，优于同类进口设备。
(5)运行工况改善，工人劳动强度降低。
变频器可随着生产的需要自动调节电动机的转速，达到最佳效果，工人工作强度大大降低。
(6)变频器操作简单，易于掌握及维护。
变频器的起停，改变运行频率等操作简便，操作人员经过半个小时培训就可以全面掌握。另外，变频器各种功能齐全，十分完善，提高了设备可靠性，而且节电效果明显。以山东莱钢股份有限公司应用的JD-BP37-630F变频器为例，该系统生产周期大约为1h，出铁时间为20min，间隔约40min，系统配置电机的额定电流为80A，根据运行情况，及其它生产线的实际运行情况，预计该电机运行电流应在60A，以变频器上限运行频率45HZ时，电流为45A，间隔时间运行频率20HZ时，电流为20A。根据公式测算节能效果达到42.7%。
6结束语
从这几台这几个月的运行情况看，我公司自行研制生产的高压大功率变频器，运行稳定可靠，节能效果显著，改善了工作人员的工作环境，降低了值班人员的劳动强度。变频器对电机保护功能齐全，减少了维修费用，延长了电机及风机的使用寿命，给用户带来了显著的经济效益，深得用户好评。据专家估计我们国家6kV以上的高压大功率电机约有3万多台，约合650万kW，因此，高压大功率变频器的市场是极其广阔的。
【关键词】高压变频器；除尘风机；节能
1.前言
河北旭阳焦化公司1#2#3#炉原配有一套除尘系统，设备运行参数为：630KW/10KV离心引风机，风机型号为DAY-1A-210。额定风量250000m3/h，额定风压5500Pa，额定转速960r/min；电动机型号YKK5004-6电机额定功率是630KW电机额定电流是46.1A额定转速是960r/min，功率因数0.86，系统为液力耦合器控制。
1.1液力耦合器的工作原理
液力耦合器是一种以液体为工作介质，利用液体传递能量的传动装置，通过改变液力耦合器工作腔内的充满度，就可以改变液力耦合器所传递的转矩和输出轴的转速，使液力耦合器电机端和风机端转速不一致，从而再电机不改变速度的条件下对风机进行调速，实现调节风量的目的。
1.2液力耦合器调速的不足
由于液力耦合器在调节过程中要产生转擦功率损耗，容积损耗，机械损耗，这些损耗所产生的热量需要大量的冷却介质来冷却，而液力耦合器的传动效率等于转速，速度越低效率越低，液力耦合器的节能效果不理想，以上因素决定液力耦合器效率低损耗大，调速精度低，速度响应慢，转速不稳定，需配备相应的油系统调节系统，浪费能源。
2.高压变频器节电原理，技术要求及改造方案
2.1节电原理
所谓节能不仅是节省能耗，还包括不浪费能源，通过流体力学的定律可知，风机、泵类、设备均属于平方转矩负载，其转速n及流量Q压力H以及轴功率P具有以下关系：
Q∝n，H∝n2，P∝n3，在实际生产中，往往利用调节风机的转速来调节系统的风量，而随着转速的降低，风机在维持效率不变的状况下，轴功率则转速的立方关系下降，电机消耗的电能急剧减小，例如风量下降到80%，转速也下降到80%，轴功率则下降到额定功率的51%，风量下降到50%，轴功率则下降到额定功率的13%，其节电潜力非常大。
2.2技术要求
除尘风机室除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘不能正常进行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还污染环境，另外调速系统工作环境比较恶劣，同时焦炉又不定时装煤和推焦，所以和除尘风机配套的调速系统要求极高的可靠性，基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：
（1）要求变频器要有高的可靠性
（2）要求变频器要有旁路功能
（3）调速范围大，效率要高
（4）具有逻辑控制能力
2.3改造方案
针对原有设备运行情况，根据电机额定参数选有北京乐普四方方圆科技股份公司自主研发和生产适合驱动高压异步电机的变频设备LPH-10-650，额定输出电流47A，适配电机功率650KW，配备一台手动旁路柜，当变频器出现故障或需要检修时，手动切换到旁路，保证系统正常运行，旁路与上级高压断路器有连锁关系，旁路柜隔离开关未合到位，不允许上级高压断路器合闸，上级高压断路器合闸时，绝对不允许操作隔离开关，防止拉弧现象，确保安全。
K0为变频器供电的高压真空断路器，K1，K2为高压变频器控制真空断路器，K3为工频旁路断路器，K4为水阻柜控制断路器，M为保留原异步电机，K5为水阻控制断路器。
2.4除尘风机工艺要求
2.4除尘风机工艺要求
A点为推焦时给定信号；
A到B为风机升速时间，定为5s可以调节；
C到D为推焦时间，定为20s，可以调节；
F点回到低速运行，完成一个工作周期。
假如两个炉推焦重叠，在高速1的基础上跳转到高速2。
高速1的转速为780转/分，高速2的转速为840转/分，低速时的转速为290转/分。
2.5施工注意事项
施工图设计时需要注意以下几个方面：在提出土建资料时，必须参考产品的详细资料，根据变频器的安装尺寸、荷载、电缆路径等提出合适、合理的土建资料，隔离变压器，应尽量靠经变频器布置，同时在布置室内外电缆沟或桥架时，尽量让变频器的进出线电缆使用单独的路径，特别是要避开控制及信号电缆，这样可尽量减少变频器工作时产生的电磁干扰。在进行电气室布置时，必须考虑高压变频器的工作环境问题。由于变频器是电子装置，内含电解电容、电路板、芯片等电子元件，如果环境温度太高或含尘量太大都会影响其寿命及稳定性。所以尽可能设置单独的变频器室，同时进行散热及防尘处理。
2.6保护功能
变频装置有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载等保护功能。
（1）过载保护。电机额定电流的120%，每10min允许1min，超过则保护。
（2）过流保护。电机额定电流的150%，超过则立即保护。变频器输出电流超过电机额定电流的200%，在10μs内保护。
（3）过压保护。检测每个功率模块的直流母线电压，如果超过额定电压的115%，则变频器保护。
（4）欠压保护：检测每个功率模块的直流母线电压。
（5）过热保护：包括两重保护：在变频调速系统，如果低于设定的数值，则变频器先降压再保护。另外，在主要的发热元件，即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测，一旦超过极限温度就保护。
（6）缺相保护：缺相保护设置在每一个功率模块上。当变频器输入侧掉相或功率模块的保险熔芯熔化时，会发出报警信号并保护。
3.具体实现过程
采用高压变频调速系统对除尘风机进行高压变频改造具体实现过程如下：变频器操作采用自动控制，风机电机提速信号取自五大车连锁的推焦信号，电机空载时290转/分，加载时780转/分，如果两座焦炉同时推焦速度跳转到840转/分，由原来的980转/分降到空载时290转/分，推焦时780转/分，实现全自动化。
4.设备运行情况
（1）运行稳定，安全可靠。
（2）节能效果显著，大大降低了吨焦电耗。
（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。
（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。
（5）变频器同现场信号无缝接口，满足生产的需要，现场信号接入灵活，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行。
（6）适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达10.7KV，变频器仍能正常运行。
（7）同液力偶合器比较，在加速期间大大减少了噪声，削弱了噪声污染。
5.节能分析
5.1正常生产时1#2#3#炉每天出炉186炉，推焦时间为：40S
加载功耗时：40*186=7440S
所占时间比为：7440/（24*3600）*100%=8.6%
空载时间比为：1-8.6%=91.4%
5.2改造前（根据改造前记录的数据，空载电流为：16A，推焦时为：23A，功率因数为：0.86，计算收费为：0.5371元/千瓦时）
P1=1.732*10*0.86*（23*8.6%+16*91.4%）=247.3KW，
全年电费为：
247.3*24*365*0.5371=1163545元
5.3改造后（根据改造后记录的数据，空载电流为：3A，推焦时为：9A，功率因数为：0.96，计算收费为：0.5371元/千瓦时）：P变=1.732*10*0.96*（9*8.6%+3*91.4%）=58.5KW
节能装置本身损耗为：4KW
共计为：58.5KW+4KW=62.5KW
全年电费为：
62.5*24*365*0.5371=294062元
5.4节电率
（P1-P变）/P1=（247.3-62.5）/247.3*100%=74%
年节约电费为：
1163545-294062=869483
关键词：变频调速；高压；电机控制
中图分类号：TM921.51文献标识码：A文章编号：1674-7712（2013）12-0000-01
一、引言
在电机的调速控制系统中，通过采用高压变频控制系统不但能够节约大量的能源，而且还可以保证电机的稳定运行，在实现相同的控制目的的同时，确保电机更加安全的运行。电机在运行过程中伴随有大量的功率消耗，若电机运行工况发生变化，则需要根据具体的工况进行自动调节。
随着电机调速技术的进步，变频调速电机能够实现根据电机工况对电机的转速进行实时调节。其通常包括变频调速装置、功率传感器、补偿设备等几个主要部分构成。其广泛应用于各种工业设备电机调速系统中，尤其是风机、采煤机械等设备。
二、高压变频调速设备的原理及特点
（一）高压变频调速设备的工作原理
变频调速技术的调速功能是通过变频器实现的，其通过将固定频率（一般指工频）交流电（单相或三相）转换成为频率连续可调（一般在0-400Hz）的三相异步交流电，从而实现通过对电机转速进行控制的目的。可以利用公式：NO=60f/p其中No表示电机旋转磁场的转速，即同步转速；f则为电流频率；P为旋转磁场的磁极对数。
当电流频率f实现连续可调后，就可以保证电机的同步转速同样实现连续可调。同时，由于异步电机转子转速一般会比同步转速稍低，因此当实现了电机的同步转速连续可调之后，异步电机转子的实际转速同样也实现了连续可调。而高压变频系统中的变频器就是通过改变电流频率来实现电机调速。
在工业生产应用中，所使用的电机大部分都是三相交流异步电动机，而且都是感应式交流电机。该型电机的旋转速度与电机的极数以及频率相关。由于实际情况中，电机就的极数不能改变，而且其不是一个连续的数值（是2的倍数，例如2，4，6），因此通常不采用改变电机极数的方式来进行调速。同时，频率f则是电机电源的外界频率，因此可以通过调节之后再将之提供给电机，使得电机的旋转速度能被自主控制。
（二）高压变频调速设备的工作特点
首先，高压变频设备工作过程中，不但能够有效的缓解电机速度变化过程中对电网的冲击作用。而且其自身不会对电网造成污染，其功率输入过程中使用了移相多重化整流逆变技术，不需要同时设置谐波治理装置，更加不会对整个电网造成冲击。
其次，高压变频调速设备的功率因数较高，其产生的输出电流几乎与标准正弦波相同，而且处于正常的电机使用调速范围（10%-80%）中，使得电机的实际运行功率因数可以达到0.96以上。
再次，高压变频设备还能够有效的提高能源利用效率，其能源利用率能够达到96%―99%。而且在使用过程中不需要外加滤波器就提供经过处理之后的正弦输出电压或者标准正弦电流，不仅不会使得电机由于调速而出现额外噪音，而且也不会出现附加的外应力，也不需要将电机降频使用。
最后，高压变频调速技术使得调速系统具有高压输入与高压输出的功能，不需要使用变压器进行降压。而且变频设备自身不需要专门设置变频电机，从而其可以对所有的标准三相感应交流电机进行调速。
三、高压变频调速装置的控制方案配置及注意事项
（一）高压变频调速装置控制方案配置
以某大型风机的驱动电机为例，在对其调速系统进行变频调速改造的过程中，采用了一拖一方式对之进行独立运行控制，同时在电机的控制旁路设置开关，一旦变频器运行过程中出现故障或者设备检修需要停用变频设备是，能够更好的确保设备的正常运行。该型高压变频调速设备具有较强的自控能力，同时可以将之精确的接入到企业的DCS控制系统当中，以更好的保证相关人员能够根据设备的具体运行状况设计形成对应的联锁关系，使得控制工作更高效。边坡调速控制装置的电气控制回路如图1所示。
图1中，包括三个高压真空接触器KM1～KM3、两个高压隔离开关QS1与QS2以及变频器构成。其中，KM1与KM2主要进行变频启动，而KM3则主要实现工频启动，在实际运行过程中不能同时进行闭合，保证了电气上的互锁。同时，当设备处于变频运行状态时，将KM3置于断开位置，而将刀闸QS1、QS2置于合闸的位置，然后将KM1、KM2同时闭合，在检查变频器工作状况以及上级线路开关之后，就可以启动运行。当系统处于工频运行过程中，需要保证KM1与KM2断开，KM3闭合，之后再闭合该回路的上级开关，即可使得控制回路处于工频状态。而当系统处于变频运行阶段时，变频器将自动断开KM1、KM2，同时将出线旁路KM3闭合，使得电机能够在工频电源下稳定运行。
（二）高压变频设备调速后的设备运行操作注意事项
首先，在高压变频电机启动以及开始运行之后，其需要启动对应的动力设备。当采用补偿器进行降压起动时，要求设备必须在0负荷下起动，这样才能够保证电机不会由于电流过大而被烧坏，在完成电机的起动之后再逐步进入工作状态。在采用了变频器进行调速之后，电机可以直接带负荷起动，不但缩短了电机的起动时间，还减少了设备操作人员的操作环节，提高了工作效率。
其次，电机的运行需要做好控制系统的调整工作，尽量避免控制系统传感器受到干扰，保证对应的感应参数处于规定范围当中，这对于保证电机处于经济、安全的运行状态尤为重要。通常，可以通过质调节、量调节以及间歇调节三种方式实现。其中，质调节就是在工作量固定的情况下对变频系统进行改变，根据电机的运行负荷来进行实时调节，大大节省动力输入；而量调节则是在电机输出功率恒定的情况下，通过改变电机的动力负荷量来实现电机转速的控制。这种调速方式能够显著降低电机的功耗。而间歇调节则是通过对电机的间歇工作实践以及负荷进行改变，尤其是对于一些小型的电机，该方法是最常见的变频运行方式之一。
参考文献：
【关键词】高压变频器高次谐波干扰控制
用电容量随着我国工业和经济的发展在不断地增加，为了减少电路损耗就需要提高输电线路电压等级。变频器主要由控制电路、逆变电路和整流电路组成，“其中整流电路和逆变电路由电力电子器件组成，电力电子器件具有非线性特征，当变频器运行时，它要进行快速开关动作，因而产生高次谐波”。变频器容量的提高，其谐波对电机负载及整个电网的污染及影响也将会更大，降低了系统的电能质量。
1高次谐波产生的原因分析
热力电网中由高压变频器产生的高次谐波有多种来源，在电力的生产、传输、转换和使用的过程中都可能会产生谐波。谐波的产生主要是来自一些具有非线性特性的电气设备，例如具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：电抗器、变压器等，还有以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：大容量的电力晶闸管可控开关设备、相控调速和调压装置、各种电力变流设备（如变频器、整流器、逆变器）等，它们大量的用于电气铁道、冶金、矿山化工等工矿企业中。然而由于电机容量的不断增大，大功率变频器的输出谐波对电机的影响及其输入谐波对电网的影响交互成为变频系统中的突出问题，这些非线性负载从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负载供给了正弦波形的电压，但由于电流流经负载时与电压不成线性关系，使得流过电网的是非正弦波形的电流。这种电流波形是由基波频率与基波成整数倍的谐波组成，使电网电压严重失真，另外电网还必须向这些负荷产生的谐波提供额外的电能。
对于高压变频器来说，其产生的谐波频率的高低与调制变频器的频率有关。当调制频率控制在1～2kHz时，人耳能够听到高次谐波频率产生的噪声；调制频率过高时人耳虽然听不到，但高频信号仍是客观存在的。
2高压变频器的高次谐波造成的危害
一般变频器结构由逆变器和整流器组成，普遍使用整流二极管或晶闸管等非线性整流器件，在工作时会在电网产生大量谐波。大量谐波电流流入电网后，对电网将产生传导干扰，由电网阻抗所产生的谐波压降叠加在电网基波上，就会引起电网的电压畸变，影响到电网的供电质量，致使电能质量变差。当流入电网的谐波超过一定值时，就会对电网及用电设备的正常工作造成影响。
2.1引起串联或并联谐振
为了提高补偿负载的无功功率和电力系统的电压水平，通常在负载处或变电所安装并联电容器。在工频频率下，系统的感抗远大于这些电容器的容抗，就不会产生谐振。在变频器高次谐波的影响下，系统的感抗会大大增加，而电容器的容抗却大大减小，这种情况下就可能会产生串联或并联谐振。谐振会对电容器及与之串联的电抗器造成极大威胁，能使谐波电流放大数十倍，从而可能烧毁电容器和电抗器。
2.2对电网及其设备造成危害
高压变频器的高次谐波电流在电网上流动，会按各自的阻抗分流到电源系统及其并联的负载上，对整个电网系统和相关设备都形成不同程度的影响。对于电缆输电系统而言，谐波电流不但能够引起附加损耗，也会使输电线路的电能损耗增加，加速电缆绝缘的老化，也使介质损耗增加，引起浸渍绝缘的局部放电，缩短电缆的使用寿命。高次谐波也会对电子测量装备的测量结果产生影响，当有谐波出现时，按工频正弦波形设计的电力测量仪表就会产生测量误差。此外，高压变频器的高次谐波还会对继电保护和自动装置的工作可靠性造成影响，可能会误启动录波装置，使其动作失去一定的选择性，降低工作可靠性并容易引发系统事故，对电力系统的安全运行造成严重威胁。
2.3对电机及其负载的影响
高压变频器输出高次谐波会引起电动机机械振动、机械噪声、转矩脉动、发热等现象，严重时会引起系统共振。谐波中的能量在电动机工作时并不做功便全部转化为热量，对电机造成严重影响，并且高次谐波由于谐波频率的增加而更容易引起变压器发热。变压器在通电的瞬间产生的谐波电流，一般由于时间太短而不会造成危害，但如果发生谐振，就会危及变压器的安全。
3高压变频器高次谐波的控制
变频器在带给人们极大方便的同时，对电网注入大量的谐波使供电质量不断恶化，为控制谐波污染可以从以下方面着手。
3.1安装合适的电抗器
例如在电源与高压变频器输入端串联交流电抗器，来增大整流阻抗而抑制高次谐波电流，或者在直流环节串联直流抗电器以减小输入电流的高次谐波成分。另外，由于变频器与电机之间的电缆存在电容分布，并且在电缆较粗或距离较长时，经过逆变输出后变频器调制方波会在电路上产生一定过电压而导致电机无法正常工作，这种情况可以通过在电机和变频器之间连接输出电抗器来抑制谐波。
3.2选择适当的滤波器
在变频器电路中有很多高次谐波电流，滤波器可以有效抑制变频器产生的电磁干扰噪声的传导，也对外界无线电干扰、浪涌对变频器的干扰有着一定的控制作用，例如可以将输入线路滤波器串联在变频器输入侧，通过增大电路的阻抗来减小高次谐波电流等。
3.3配用变频专用电缆，合理布线
选用电缆绝缘水平及热稳定性较高的电缆，降低电容分布，加强电缆静电屏蔽，从而减小、抑制谐波电流，阻断高次谐波干扰的传播途径。在布线上使变频器与电动机尽量靠近，可以缩短引接电缆长度，也能有效减小、抑制谐波电流。
参考文献
[1]姚骞，舒昭君，孙强等.变频器谐波的产生和危害及其解决方法探讨[J].机床电器，2006（01）.
作者简介
于晓涛（1986-）男，吉林省长春市人。大学本科学历。现为大唐长春第三热电厂助理工程师。研究方向为电气工程自动化。
【关键词】局部放电；超高频监测方法；超高频天线；包络检波
1.引言
电网容量的扩大、电压等级的提高，对电力系统的稳定性、可靠性以及各种高压电气设备的运行状况提出了更高的要求。电力变压器是电力系统的重要设备之一，其可靠运行对电力系统的安全、经济运行有重要意义。电力变压器的可靠性主要决定于其绝缘状况，据统计资料表明，110kV级以上电压等级的电力变压器事故中二分之一是绝缘事故，而且几乎都是在正常工作电压下损坏的。造成变压器绝缘老化和破坏的主要原因之一是局部放电，所以进行变压器局部放电的检测对提高电力系统的可靠性和经济性具有很高的理论和实用价值。
由此可见，局部放电是绝缘损坏的主要原因和表现形式。对运行中的电力变压器的绝缘状态进行在线监测，根据获得的反映变压器运行状态的各种信息可有效地发现其内部绝缘的固有缺陷和长期运行使绝缘老化而产生的局部隐患。因此，国内外普遍认为，在线监测变压器的局部放电是保证电力系统安全运行的有效手段。
2.局部放电的产生及分类
电力变压器的内部故障初期都将产生局部放电，同时，在电气设备中绝缘体各区域承受的电场一般是不均匀的，加之在制造过程中残留的一些气泡或其它杂质也会造成绝缘体内部或表面出现某些区域电场强度高于平均电场强度，当这些区域的击穿场强低于平均击穿场强时，将会首先发生放电，而其它区域仍保持绝缘特性，从而形成局部放电。
所谓“局部放电”是指在电场作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电而并没有形成贯穿性放电通道的一种放电。产生局部放电的主要原因是电介质不均匀时，绝缘体各区域承受的电场强度不均匀，在某些区域电场强度达到击穿场强而发生放电，而其它区域仍然保持绝缘的特性。大型电力变压器基本采用油—纸复合绝缘及油—屏障绝缘结构，局部放电一般发生在绝缘薄弱或电场强度偏高的部位。按部位来分，变压器局部放电主要发生在引线接线处、纸板、压板、围屏、端部油楔、金属尖端、变压器油以及套管等部位。
从局部放电发生的位置、放电过程和显现来看，局部放电可分为内部局部放电、表面局部放电和电晕放电三种。
a.内部局部放电
造成内部放电的常见原因是固体绝缘体内部存在气隙或液体绝缘内部存在气泡。绝缘内部气隙发生放电的机理随气压和电极系统的变化而异。
（1）按照放电机理，局部放电分为三类：
l）汤逊放电，以电子碰撞电离为主，电子崩中电子数目小于108个。放电条件是当空隙中场强在放电起始场强和临界场强之间时存在有效自由电子。临界场强是指当电子崩由于空隙壁上沉积的表面电荷足够多而使放电停止时，这些表面电荷产生的场强。
2）流注放电，以光电离为主，空隙中存在起始电子且流注条件得以满足时发生的放电。要求空隙直径必须大于流注直径四倍以上，以便于流注的传播。
3）热电离放电，以热电离为主，当温度大于1000℃以上时发生。
（2）根据放电的表现形式，局部放电可分为：
①脉冲型火花型：持续时间1—100ns，包括低幅度、上升时间较缓慢的汤逊型火花放电和大幅度、快上升时间的似流注火花放电。
②放电和非脉冲型辉光放电：具有无脉冲性质，占据半个工频周期的大部分区域。
③亚辉光放电：也称群放电，存在小幅度的离散脉冲，是辉光放电和火花放电之间的过渡形式。
三种放电形式的存在和转变与气隙大小、气隙上的过电压、气压等有关。辉光放电或亚辉光放电多发生在小气隙或气泡和低过电压情况下。而当存在大气隙和高过电压时，电子崩可以充分发展，容易产生火花脉冲放电。气隙不变，过电压增大，辉光放电、亚辉光放电向火花放电转变。在短气隙局部放电中，三种形式的放电均以电子崩碰撞电离为主，属于汤逊放电，可以较明显地分辨电子电流和离子电流。高过电压下，由于阴极发射增强，局放电流以电子电流为主，离子电流所占比重不大。低过电压下，电子电流显著减少，光电离作用突出，离子电流增大，造成放电电流尾部加长，所产生的汤逊脉冲放电表现为低幅值、慢上升时间的小脉冲，放电量相对较小。而在大气隙中，放电脉冲多属于流注型，幅值大，上升沿陡，放电量较大[1—3]。
b.表面局部放电
在电气设备的高电压端，由于电场集中，而且沿面放电场强又比较低，往往会产生表面局部放电；绝缘体表面放电的过程及机理与绝缘内部气隙或气泡放电的过程及机理相似，不同的是放电空间一端是绝缘介质，另一端是电极。如果电极系统是不对称的，发生在工频正、负半波的放电图形也是不对称的。当放电的一端是高压电极，不放电的电极接地时，在正半周出现的放电脉冲是大而稀，负半周出现的是小而密；在对称电极系统中，正负二半周放电情况相同，放电图形基本上是对称的。
c.电晕放电
电晕放电通常发生在高压导体周围完全是气体情况下。由于气体中的分子自由移动，放电产生的带电质点不会固定在空间某一位置上。对于针—板电极系统，针尖附近场强最高而发生放电，由于负极性时容易发射电子，同时正离子撞击阴极发生二次电子发射，使得放电在负极性时最先出现。当外加电压较低时，电晕放电脉冲出现在外加电压负半周90°相位附近，并几乎对称于90°；当电压升高时，正半周会出现少量幅值大而数量少的放电脉冲。正负两半周中的放电波形是极不对称的。
除以上是三种最基本的局部放电形式外，绝缘体中存在水珠、导电杂质、电气设备内部存在悬浮电位体也会引起局部放电；液体绝缘内部也可能出现固体表面局部放电和电晕放电。
3.超高频监测方法及天线的设计
局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电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，放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强；当放电间隙的绝缘强度比较高时，击穿过程比较快，此时电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强。发生在电力变压器中的局部放电脉冲非常符合上述理论。该类放电脉冲可以辐射上升沿达到1—2ns、频率达到数GHz的高频电磁波，为一种横电磁波（TEM）。该电磁波的能量以固定的速度沿电磁波的传播方向流动。所以，通过耦合这种以TEM波形式传输的电磁信号，就可以监测到变压器内部的局部放电，并进一步认识其绝缘状态。这种监测方法称作超高频监测方法。
在变压器这个设备中，存在的外部干扰大大降低了局部放电现场监测技术的可靠性。而超高频范围内（300—3000MHz）提取的局部放电信号基本上无外界干扰，可极大地提高局部放电监测（特别是在线监测）的可靠性和灵敏度。变压器绝缘体内的气泡发生放电时，其放电时间很短暂，大约10—100ns，能激起大于1GHz的超高频电磁信号，利用特殊制作的超高频传感器可以提取油中局部放电辐射的超高频信号。
在电力变压器局部放电超高频检测系统中，传感器需适合在线安装运行，一般说来，安装在变压器内部的传感器的工作环境是很糟糕的。它工作在有腐蚀性的且具有较高的温度（可能大于120℃）的变压器油中。当变压器在运行时，很难去移除固定在内部的传感器，所以要求传感器必须具备高可靠性和能长时间在油箱里运行的特点。因此，超高频传感器的设计必须满足下述要求：（1）结构尺寸小巧，能在不改变变压器结构和不影响变压器运行的前提下实现在线检测；（2）能实现带宽为500～1500MHz的局部放电信号检测，并具有良好的频率响应特性；（3）具有较高的信号检测灵敏度；（4）具有较高的抗干扰能力及干扰信号区分能力。
但是几乎没有工业用传感器满足这些要求，因此有必要去设计一种能满足要求的超高频的传感器。在本文中设计了可用于变压器局部放电超高频检测的天线传感器——双臂阿基米德平面螺旋天线[4]，如图1所示，也可称为超高频耦合器。宽带天线的设计的带宽从300MHz到1500MHz，其中心频率是800MHz。
为了提高装置在现场的可靠运行，天线由环氧树脂进行封装，这种环氧树脂有很好的绝缘、防腐、防氧化和耐高温的特性。出厂前，要对超高频传感器进行严格的测试，看它是否可以工作在变压器油箱中。
在螺旋的周长为1个波长附近的区域，形成平面螺旋的主要辐射区。周长约为1个波长的那些环带就形成了螺旋天线的有效接收区，工作频率改变时，有效接收区沿螺线移动。当频率发生变化时，主要辐射区随之变动，但方向图基本不变，因此螺旋天线具有宽带特性。对应最低工作频率，天线必须有1.25倍波长的周长。对最高工作频率，要由馈电点间的间隔尺寸来确定，其间隔也必须小于λ/4[5]。天线最大接收方向在螺旋线平面的法线方向上，且是双向的，主瓣宽度约为60°—80°。为避免电流在螺旋最外层的边沿上反射，通常在最外层螺旋线的末端用吸收电阻或有损耗的材料端接。阿基米德螺旋天线具有一系列优点，正日益受到重视。但由于其辐射是双向的，因而增益较低。为了获得单向辐射特性，可在其一边加装反射腔。由于反射腔是一个谐振器件，必然会使天线工作频带变窄，也就是说，用反射腔实现单向辐射，提高增益，是以牺牲工作带宽为代价的。平衡馈电的阻抗变换器可放在反射腔内，这样避免了方向图倾斜并允许用同轴线馈电。
相比传统的监测方法，大型电力变压器的超高频局部放电监测方法有几个优点如下：
（1）超高频局部放电监测方法检测频段是300MHz—1500MHz，而大部分地方的外部干扰频段是在100MHz[6][7]，所以超高频方法可以避免大多数地方干扰和发现局部放电的高灵敏度。
（2）超高频局部放电传感器通常安装在变压器内部，因为变压器外壳有一个良好的屏蔽效果，所以大部分外部高频率信号不能进入变压器箱内。这表明，超高频法有很强大的抗外部噪声干扰的能力。实验表明，由于变压器外壳可以防止电磁波入侵，超高频方法是几乎检测不到的变压器外部空气中的电晕放电[6]。
（3）在超高频检测传感器和电力变压器的高压侧之间完全没有电气连接，因此超高频检测方法比其他局部放电的监测方法对电力二次系统和操作者来说，更为安全可靠。
4.超高频包络检测器
在局部放电监测中，我们往往会注意以下两个方面：1）最大和平均放电幅度；2）局部放电信号发生时的相位。因此，需要有一个特殊的信号预处理方法，以减少原始局部放电信号的频率，这样可以方便一般的数据采集卡（DAQ）取样。为了保持放电信号的振幅和相位信息，包络检测技术将用来预处理超高频信号。在实验室中，设计一个MATLAB仿真模型（如图2所示）来模拟包络检测过程。
在模拟电路中，充电电容将决定包络检测的性能。假设二极管内阻，充电电容，负载电阻，因此，充电时间常数，放电时间常数。
那么从现场检测到的局部放电信号振荡信号衰减的情况，可以由以下指数方程来表示出：
（1）
（2）
其中，、和分别代表信号的振幅，衰减系数和振荡频率。
在图2中，信号发生器（SignalGene—rator）控制着电压源（ControlledVoltageSource），指数方程（1）和（2）是信号发生器的输入信号，这决定着局部放电信号的脉冲。利用上述的电路和仿真参数，包络检测实验结果就出现在计算机的MATLAB7.0的界面。蓝线在图3中代表原始超高频局部放电信号，红色虚线是输出信号包络检测后的信号。和原始的输入信号相比，输出信号保持着一样的振幅，而且几乎没有相移，具体来说，就是信号包络提取准确。
5.结论
本文介绍了一种超高频的局部放电检测方法，内部的超高频传感器（天线）很好地设计和安装，因为这种超高频传感器的频段为300～1500MHZ，所以能有效地抑制干扰。此外，包络检波技术被用来从变压器的局部放电中提取超高频信号，对原始信号进行预处理。实验中模拟结果表明，超高频局部放电信号利用该方法可以有效地提取。
参考文献
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作者简介：