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局放源对UHF信号传播特性影响作用的研究现状

时间：2020-08-07

华北电大李信用波导内电流脉冲电磁波的机理和波导内电磁波的传播原理，研究了UHF信号在GIS内部的传播过程。利用时域有限差分(Finite Differenceof Time Domain, FDTD)法对GIS腔体中局部放电的传播进行了仿真，探索了UHF信号与实际放电源之间的关系。文中采用高斯脉冲电流源模拟局部放电信号。分析结果认为：距离放电源越远，接受到的信号越弱；相同信号源，在直径不同的GIS腔体内，腔体直径越大，采样点处接受到的信号越弱；接受的信号大小与接受点和放电源的角度有关系，180度接收的信号最强，90度和270度接受的信号很小；相同幅值的信号源脉冲越窄，采样点接受的信号越强；接受到信号的能量与信号源的脉冲幅值平方成正比例关系。

常文治、李成榕等人在对变压器内部结构进行合理简化的基础上完成了变压器典型结构的计算机建模，以高斯电流元模拟局部放电源，合理设置各类仿真参数，利用FDTD对UHF电磁波在变压器内部的传播特性进行了仿真分析。变压器局部放电产生的脉冲电流可以激发出UHF电磁波，脉冲电流的脉宽和幅值对电磁波的辐射特性影响很大；UHF电磁波在铁心及高低压绕组结构中发生反射、折射、绕射等一系列现象，致使电磁波的波形发生严重畸变，信号幅值衰减严重；脉冲电流元脉宽增大，其辐射场的幅值减小，但是辐射电磁波对障碍物的绕射能力增强，经过障碍物后的波形越趋近于没有障碍物时的情形；增大脉冲电流幅值，辐射场峰值随之增大，但经过障碍物后的变化规律相同。

王娟、律方成等人分析了局部放电电磁波的辐射原理，并对其进行了FDTD仿真研究，分析得出以下结论：局部放电辐射的UHF电磁波信号在自由空间中呈现衰减特性，随距离的增加，信号幅值越来越小，且与计算所得电偶极子的衰减特性保持一致；辐射场的强度随脉冲宽度的增加而以指数规律迅速减小；脉冲宽度越窄，辐射高频电磁波的能力越强；线电流源辐射场的幅值正比于脉冲电流的幅值。

上海交通大学的刘君华为研究UHF信号在GIS中的传播特性，采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算，结果表明UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性，有利于局放源的定位；UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关，Φ=0°和180°时信号的能量最大；局放脉冲越陡，在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。