GIS局部放電超高頻包絡(luò)檢測(cè)研究.pdf

1、封閉式氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear,GIS)廣泛應(yīng)用于城市供電等高壓輸變電系統(tǒng)中。局部放電既是GIS絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形式,又是絕緣進(jìn)一步劣化的原因。為了保證GIS的安全可靠運(yùn)行,國(guó)內(nèi)外對(duì)GIS局部放電檢測(cè)技術(shù)開展了大量的研究,UHF檢測(cè)法在GIS局部放電研究中處于重要地位。但到目前為止,對(duì)檢測(cè)中的UHF信號(hào)的模式識(shí)別還是一個(gè)尚待深入的前沿課題,其難點(diǎn)包括：局部放電UHF信號(hào)的傳輸機(jī)理和建模、穩(wěn)定

2、可靠的檢測(cè)系統(tǒng)研制、UHF信號(hào)特征參數(shù)的選擇和特征值的獲取、合理的模式識(shí)別分類器設(shè)計(jì)和基于模式特征數(shù)據(jù)庫(kù)的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)積累等。本文運(yùn)用電磁波理論,對(duì)局部放電產(chǎn)生的UHF信號(hào)在GIS腔體內(nèi)的傳播特性進(jìn)行了深入地研究,分析了UHF信號(hào)傳播的原理和特點(diǎn),為GIS局部放電檢測(cè)分析提供理論依據(jù)。本文介紹了在實(shí)驗(yàn)室建立的GIS局部放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),設(shè)計(jì)制作了5種典型的GIS缺陷,針對(duì)5種缺陷模型分別進(jìn)行了局部放電試驗(yàn),記錄了不同故障模型下局部放電信號(hào)的時(shí)域

3、波形和包絡(luò)信號(hào)波形。大量的試驗(yàn)結(jié)果表明,同一類缺陷模型所產(chǎn)生的局部放電信號(hào)特征具有很好的一致性,其包絡(luò)也大致相同；不同的缺陷模型所產(chǎn)生的局部放電時(shí)域信號(hào)波形特征不同,其包絡(luò)形狀也不同；論文在此基礎(chǔ)上提出了基于包絡(luò)檢波的GIS局部放電檢測(cè)和缺陷類型模式識(shí)別的方法。相比于PRPD(Phase Resolved PartialDischarge)分類方法,該方法可以根據(jù)包絡(luò)檢波信號(hào)的特征參數(shù)更好地分辨干擾脈沖信號(hào),減小因干擾脈沖產(chǎn)生的誤警；該

4、方法不依賴于工頻相位,因此還可以應(yīng)用于直流GIS的局放檢測(cè)；采用包絡(luò)檢波避免了直接對(duì)UHF時(shí)域信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣所需要的超高速采樣系統(tǒng)和對(duì)龐大數(shù)據(jù)量的處理,具有更高的實(shí)用價(jià)值。如何抑制干擾信號(hào)是影響局部放電準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵因素之一。論文分析了UHF法測(cè)量GIS局部放電中的各種干擾信號(hào)的來(lái)源及其特征,提出分別采用硬件帶通濾波器、帶阻濾波器和基于小波的信號(hào)處理算法來(lái)抑制干擾的方案。硬件濾波器能有效去除窄帶干擾；對(duì)于白噪聲干擾,論文從數(shù)學(xué)的角度運(yùn)

5、用希爾伯特變換的方法研究了包絡(luò)檢波前后信號(hào)中白噪聲特性的變化,研究結(jié)果表明白噪聲經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波電路后其特征仍然是白噪聲。白噪聲的存在影響了包絡(luò)信號(hào)時(shí)域特征參數(shù)提取的準(zhǔn)確度,論文對(duì)小波濾波方法進(jìn)行了比較研究,提出了針對(duì)包絡(luò)信號(hào)的改進(jìn)小波閾值去噪方法,取得了很好的去噪效果。對(duì)局部放電信號(hào)提取和分析特征參數(shù)的最終目的是判斷GIS中是否產(chǎn)生了缺陷,以及判斷是哪種缺陷和確定缺陷的位置,以便于維修和維護(hù)。論文對(duì)包絡(luò)信號(hào)模式識(shí)別的數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、

6、分類器設(shè)計(jì)和樣本訓(xùn)練的原理和算法做了深入的研究,針對(duì)包絡(luò)信號(hào)的特點(diǎn)確定了以時(shí)域參數(shù)為特征參數(shù)和以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為分類器進(jìn)行缺陷類型的模式識(shí)別；時(shí)域參數(shù)能很好的描述包絡(luò)信號(hào)的特征,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作狀態(tài)穩(wěn)定、容錯(cuò)性好、抗干擾能力強(qiáng)、且具有自組織能力,其作為分類器的模式識(shí)別取得了很好的缺陷分類效果；處理結(jié)果表明對(duì)試驗(yàn)中缺陷類型的識(shí)別率達(dá)到96%以上。論文還完整地介紹了研制的基于包絡(luò)檢波的GIS局部放電檢測(cè)系統(tǒng),包括UHF傳感器、UHF