Giám sát PD on-line trên MBA chủ yếu sử dụng phương pháp phát hiện điện để quyết định sự xuất hiện của PD, và phương pháp phát hiện âm thanh để định vị nguồn PD bên trong MBA. Đặc biệt là trước khi lắp đặt, giám sát PD có thể được sử dụng cho các MBA mới để tìm ra các vấn đề tồn tại trong quá trình sản xuất gây ra [3].
Trong phần này, các kỹ thuật giám sát PD sử dụng các phương pháp, cảm biến khác nhau, các phương pháp ghép nối cảm biến và xử lý tín hiệu được đề cập đến và khuyến cáo sử dụng.
Có 02 phương pháp:
a) Phương pháp truyền thống: (Sử dụng Bushing tap để giám sát PD theo sơ đồ IEC 60270).
Giám sát PD sử dụng IEC 60270 [4] là một phương pháp đã được chứng minh
và đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ. Các cảm biến được sử dụng trong phương pháp này là các thiết bị ghép nối điện dung như hình 2.1.
Hình 2.1. Sơ đồ mạch đo PD trên sứ xuyên theo khuyến cáo của IEC 60270 Trong đó:
U~ low- or high-voltage supply (nguồn cao hoặc hạ áp) Zmi input impedance of measuring system (tổng trở đo) CC connecting cable (cáp nối)
Ca test object capacitance (thiết bị được thử)
Ck coupling capacitor = HV capacitance of bushing
Cm capacitance in parallel to Zmi = LV capacitance of bushing CD coupling device
MI measuring instrument (thiết bị đo) Z filter (thiết bị lọc cao áp)
Các bộ phận coupling device với dải tần rộng hoặc hẹp có thể được nối ở các đầu cực như sứ xuyên HV hay LV, trung tính tiếp đất, kẹp tiếp địa. Tuy nhiên, tụ ghép trên sứ xuyên cao áp (HV) hoặc biến dòng cao tần HFCT trên tiếp địa MBA được sử dụng phổ biến nhất. Đặc biệt các phương pháp đo đa cảm biến cho kết quả tương đối chính xác đối với hiện tượng PD trong các pha. Các kết quả từ phương pháp đo đa cảm biến có thể được sử dụng để nhận dạng mẫu (pattern) PD trong MBA bằng cách sử dụng sơ đồ 3-PARD, sau đó loại bỏ nhiễu và cuối cùng so sánh kết qua đo trên 3 pha với từng pha riêng rẽ. Do tín hiệu đo được từ phương pháp này thường chứa đựng cả mức nhiễu lớn nên cần áp dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu phù hợp để đo PD on-site.
b) Phương pháp phi truyền thống: (Sử dụng UHF sensors gắn vào van dầu để
đo và định vị PD bên trong MBA).
Một lợi thế rõ ràng của việc giám sát UHF PD trên MBA là khả năng loại trừ tiếng ồn. Có hai phương pháp ghép nối (coupling) khác nhau được sử dụng rộng rãi để giám sát UHF PD trên MBA. Phương pháp đầu tiên là sử dụng các cảm biến bên trong van xả dầu là một ghép nối không phá hủy tiếp cận vị trí PD gần giống như hình 2.2.
Tuy nhiên, loại cảm biến này không áp dụng cho MBA mà không có van dầu nối thẳng qua. Phương pháp thứ hai là lắp đặt cảm biến bên ngoài cửa sổ điện môi tại những vị trí khác nhau trên bề mặt MBA như thể hiện trong hình 2.3. Cả hai kỹ thuật phát hiện UHF hiện đang được sử dụng và đã chứng minh hiệu quả được ghi nhận trong các nghiên cứu.
Hình 2.2. Sơ đồ sử dụng các cảm biến lắp bên trong van xả dầu
Hình 2.3. Sơ đồ lắp đặt cảm biến bên ngoài cửa sổ điện môi
* Phương pháp đo PD sử dụng nguyên lý sóng âm (AE: Acoustic Emission) bằng các sensor âm thanh (dùng online).
Xác định vị trí nguồn PD trong MBA có thể sử dụng phát hiện phát xạ âm thanh trên MBA. Có hai phương pháp khác nhau; Sử dụng tín hiệu điện từ PD được phân tích dưới dạng một hình dạng xung và biên độ PD, và phát hiện âm thanh sử dụng cảm
biến được gọi là triangulation. Phát hiện âm thanh bằng cách sử dụng các cảm biến gắn trên tường MBA và tính thời gian đến từ các vị trí cảm biến khác nhau.
Hình 2.4. Sơ đồ dò sóng âm tần để định vị PD trong MBA
Trong Hình 2.4, vị trí cảm biến có thể sử dụng tọa độ Cartesian để hiển thị. Vấn đề lớn nhất của phương pháp phát hiện AE để định vị nguồn PD trong MBA là độ nhạy tín hiệu của nó. Phương pháp này nên đo tín hiệu âm thanh cùng một lúc với ít nhất 3 hoặc 4 cảm biến khác nhau ở các vị trí khác nhau.
* Sử dụng thuật toán:
- Gating
Phương pháp lọc nhiễu này sẽ lọc các tín hiệu không đáng tin cậy sử dụng manual gating hoặc antenna gating. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là sự đơn giản trong lắp đặt cho đo PD on-site sử dụng gate antenna có sẵn. Để loại bỏ hiệu ứng nhiễu đến kết quả đo, một thiết bị MPD 600 (hãng OMICRON) bên ngoài được sử dụng như một khối antenna gating.
Một kỹ thuật khác được sử dụng là Dynamic Noise Gating (DyDN) dùng để lọc các xung động - ví dụ như ảnh hưởng từ động cơ, máy phát, và nhiễu tạm thời, trong đó từng cửa sổ lọc biên độ - góc pha sẽ di chuyển theo xung động.
- Các phương pháp lọc nhiễu dựa trên sơ đồ hình sao (3PARD – 3 Phase Amplitude Relation Diagram) (Sơ đồ quan hệ biên độ ba pha)
Như đã trình bày ở trên, đây là một công cụ hiệu quả để loại bỏ nhiễu bên ngoài.
3 pha được đo đồng bộ và kết quả được hiển thị kết hợp trong một sơ đồ đơn, từ đó có thể so sánh biên độ và xác định nguồn PD trên sơ đồ hình sao.
Hình 2.5. Lọc nhiễu bằng phương pháp sơ đồ quan hệ biên độ ba pha-3PARD - Kết hợp sơ đồ hình sao và 3 miền tần số (3FREQ)
3FREQ nhóm các nguồn PD bởi các tần số đặc trưng. Ngay cả trong trường hợp sử dụng thiết bị đo PD đơn pha, 3 xung có thể tách rời bởi cài đặt 3 bộ lọc khác nhau. Tín hiệu đồng bộ thu được từ 3 bộ lọc với tần số trung tâm hoặc dải tần khác nhau cho phép phân tích dạng sóng một xung bởi công cụ sơ đồ quan hệ 3 tần số trung tâm (3CFRD).