組合電器局部放電非線性鑒別特征提取與模式識(shí)別方法研究.pdf

1、氣體絕緣組合電器(GasInsulatedSubstation，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)具有占地面積小、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)工作量少、檢修周期長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，在城市電網(wǎng)建設(shè)和改造中得到廣泛應(yīng)用。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，與敞開(kāi)式變電站相比，盡管GIS的運(yùn)行可靠性高，但其內(nèi)部不可避免的缺陷仍可能引起事故，而且在GIS各類(lèi)故障中，絕緣故障占有較大比例。GIS電氣故障最通常的故障特征是在絕緣完全擊穿前發(fā)生局部放電(PD)，通過(guò)對(duì)GIS局部放電的在線監(jiān)測(cè)，可以及

2、時(shí)發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)存在的缺陷，避免重大事故的發(fā)生。因此，深入研究GIS局部放電檢測(cè)及其模式識(shí)別的方法，對(duì)于保證GIS的安全可靠運(yùn)行、診斷GIS的絕緣狀況和缺陷類(lèi)型特征以及指導(dǎo)GIS的檢修工作有著十分重要的意義。 本文在分析國(guó)內(nèi)外GIS局部放電檢測(cè)及其模式識(shí)別研究成果基礎(chǔ)上，對(duì)適用于GIS局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的外置傳感方法進(jìn)行了深入研究，在PD模式識(shí)別中引入了Fisher鑒別分析及其推廣算法，豐富了局部放電模式識(shí)別中有關(guān)特征提取的理論及方

3、法。取得的主要成果有： (1)對(duì)GIS局部放電信號(hào)的外置傳感檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，研制成功了適用于GIS現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)微帶貼片天線傳感器，其中：采用選擇天線基板材料、厚度和形狀、附加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)等方法使微帶天線頻帶展寬，達(dá)到了寬頻帶天線范圍：工作頻帶340～440MHz、中心頻率390MHz，相對(duì)帶寬25.6﹪，實(shí)測(cè)增益達(dá)到了5.38dB；在結(jié)構(gòu)上，對(duì)MPA天線背面和部分側(cè)面采用金屬材料屏蔽封裝設(shè)計(jì)，提高了MPA天線的抗干擾能力。

4、 (2)根據(jù)GIS中PD信號(hào)特征研制出了模擬內(nèi)部缺陷的4種單一缺陷和3種混合缺陷物理模型，在實(shí)驗(yàn)室里采用微帶天線傳感器和高速局部放電采集系統(tǒng)獲得了這7種絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電的大量樣本，構(gòu)建出GIS局部放電ψ-q-n譜圖及其灰度圖像。 (3)通過(guò)對(duì)Foley-Sammon最佳鑒別變換算法和統(tǒng)計(jì)不相關(guān)鑒別矢量集算法的深入研究，提出了一種局部放電三維譜圖的主分量分析-Fisher線性鑒別(PCASUODV)方法：其PCA算法將數(shù)

5、據(jù)從超高維空間降至低維空間，在解決維數(shù)危機(jī)的同時(shí)，消除類(lèi)內(nèi)散度矩陣的奇異性，并且最大限度的保持了原有樣本模式的結(jié)構(gòu)分布；SUODV提取統(tǒng)計(jì)不相關(guān)的特征量集，消除了特征分量之間的相關(guān)性，從而有效地提高了PD模式識(shí)別的精度。 (4)提出了一種基于核的統(tǒng)計(jì)不相關(guān)鑒別矢量集(KSUODV)的PD模式識(shí)別方法：首先采用基于圖像矩陣的主分量分析算法(MatPCA)，降低協(xié)方差矩陣的維數(shù)，使特征提取速度大大提高；然后以KSUODV解決在用線性

6、方法對(duì)非線性分布的局部放電分類(lèi)問(wèn)題時(shí)識(shí)別率不夠高的問(wèn)題，其PD模式識(shí)別精度高于線性特征提取算法。 (5)針對(duì)局部放電圖像識(shí)別領(lǐng)域中的維數(shù)問(wèn)題和類(lèi)內(nèi)散布矩陣的奇異性問(wèn)題，提出了一種壓縮映射的子空間特征提取方法，不僅降低了特征提取維數(shù)，而且保證了映射后空間內(nèi)總體散布矩陣的非奇異，從而使得Fisher鑒別分析及其推廣算法在保證識(shí)別率的同時(shí)可提高算法效率。 (6)提出了一種基于小波變換的核特征提取方法：首先對(duì)原始PD三維譜圖進(jìn)行