GIS局部放電在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的研究.pdf

1、氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Substation，GIS)由于具有諸多優(yōu)點，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外的電力系統(tǒng)中，其電氣絕緣狀況直接影響到設(shè)備安全和系統(tǒng)的穩(wěn)定。局部放電是GIS絕緣在線監(jiān)測的最有效的手段之一，它是絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形式，又是絕緣進一步劣化的原因。但是從現(xiàn)行的GIS中采集到的信號除局部放電信號外，通常還包含大量的噪音干擾，其形式多樣，特性不一，增加了信號分析的難度。此外從采集中僅提取出局部放電脈沖單一特

2、征是遠遠不夠的，我們希望能夠通過對電脈沖的分析和處理，得知產(chǎn)生該種放電脈沖的信號源類型，即絕緣類型及精確確定放電位置，以及對絕緣損壞的嚴(yán)重程度進行判斷，從而判斷來決定GIS是否仍然可以繼續(xù)運行或是必須退出運行進行檢修。 本論文利用多種數(shù)學(xué)工具，對GIS內(nèi)局部放電信號的提取及特征參數(shù)分析處理進行了深入的研究，主要探索了三方面：周期性干擾信號的抑制局部放電脈沖特征參數(shù)的提取、GIS絕緣缺陷的模式識別，主要取得了以下研究成果：

3、 1、本文首先研究了采集信號的去除噪聲和抑制窄帶干擾的方法，提出了一種新的基于小波包變換和現(xiàn)代譜估計的干擾抑制算法，它能夠較好地實現(xiàn)對窄帶干擾的抑制，即使在窄帶干擾的頻率與局部放電脈沖的特征頻率相近時，仍然可以去除窄帶干擾而不會導(dǎo)致局部放電脈沖的丟失，較好地保留局部放電脈沖的極性和幅值等特征參數(shù)； 2、提出一種應(yīng)用波形匹配算法提取局部放電脈沖特征參數(shù)的新方法。該方法較其他方法的明顯優(yōu)勢在于，它不僅能夠從噪聲和干擾中精確提取出局

4、部放電脈沖發(fā)生的時刻，而且可以獲得較準(zhǔn)確的放電特征頻率和衰減時間常數(shù)等有用的特征和信息。此外，研究表明該方法當(dāng)多放電源同時存在時，它可以區(qū)分出提取的多個局部放電脈沖是同一個放電源產(chǎn)生的不同次放電，還是不同放電源各自產(chǎn)生的放電脈沖；并且，當(dāng)兩個或多個放電脈沖完全重疊，即幾個放電脈沖同一時刻發(fā)生放電時，它仍然可以分別提取出不同放電脈沖的特征參數(shù)，因此說這種方法應(yīng)用于提取局部放電脈沖的特征參數(shù)是十分有效的，其結(jié)果為故障模式識別和故障定位奠定了

5、良好的基礎(chǔ)； 3、在實際GIS局部放電模擬實驗的基礎(chǔ)上，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，提出了一種基于小波包分解和分形技術(shù)的絕緣缺陷特征提取方法。在一致的信號采集長度和有效放電信號點數(shù)的情況下，分維數(shù)可以作為放電信號的一種特征參數(shù)，因此對五種故障缺陷的實際放電數(shù)據(jù)進行分形計算，從而得到分維數(shù)這個特征參數(shù)。考慮到其中兩種絕緣缺陷的分維數(shù)很接近，因而采用小波包分解技術(shù)，將時域內(nèi)的信號進行4層小波包分解后，根據(jù)信號的采樣頻率和傳感器的頻帶范圍確

6、定某幾個節(jié)點為特征節(jié)點，在這些特征節(jié)點上的分維數(shù)有很大的差別，從而可以有效提取出分維數(shù)這個特征參數(shù)； 4、提出了基于自適應(yīng)諧振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GIS內(nèi)絕緣缺陷故障模式識別方法。首先通過小波包和譜估計算法對采集信號去噪和抑制干擾，然后用波形匹配算法提取出放電特征頻率和衰減時間常數(shù)，再用小波包和分形分析的算法提取出分形維數(shù)，結(jié)合檢波信號中的放電次數(shù)、放電相位和放電量等特征參數(shù)，綜合作為自適應(yīng)諧振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量，實現(xiàn)GIS絕緣缺陷故障模式

7、識別。通過對五種GIS絕緣缺陷實驗中局部放電數(shù)據(jù)的驗證，可得到自適應(yīng)諧振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)僅需要很少的樣本數(shù)量，就可以達到98％以上的準(zhǔn)確識別率； 5、設(shè)計了用于GIS在線監(jiān)測的實驗室簡易模型。系統(tǒng)包括UHF傳感器、信號采集前端監(jiān)測裝置、光纜網(wǎng)絡(luò)和后臺服務(wù)器，該監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)確定GIS絕緣故障的發(fā)生、故障模式識別和報警查詢等功能。 綜上所述，本論文從GIS局部放電信號的去除噪聲、抑制干擾、提取特征參數(shù)、故障診斷、研究在線監(jiān)測系統(tǒng)