氣體絕緣電器局部放電聯(lián)合檢測的特征優(yōu)化與故障診斷技術(shù).pdf

1、氣體絕緣組合電器(GIS)因其運(yùn)行安全、可靠性高、占地面積小及電磁環(huán)境友好等突出優(yōu)點,正逐漸普及于城市供電系統(tǒng)中。然而,GIS設(shè)備在生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝配、運(yùn)行和維修等過程都會不可避免的產(chǎn)生各種潛伏性絕緣缺陷,當(dāng)這些絕緣缺陷發(fā)展到一定程度,若得不到及時治理,會在運(yùn)行電壓的作用下逐步加劇并最終誘發(fā)GIS設(shè)備絕緣故障,甚至威脅整個電網(wǎng)的安全。研究發(fā)現(xiàn),因絕緣缺陷導(dǎo)致?lián)舸┕收现?往往會先產(chǎn)生不同形式和程度的局部放電(PD),而PD形式又與絕緣缺陷

2、類型和故障嚴(yán)重程度有著極為密切的內(nèi)在聯(lián)系。因此,通過對GIS內(nèi)部PD進(jìn)行科學(xué)合理的在線檢測,并采用與之相適應(yīng)的識別方法進(jìn)行故障診斷,是保障GIS設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要途徑。但是,目前針對GIS PD在線監(jiān)測的手段比較單一,所得到的反映GIS內(nèi)部絕緣狀態(tài)的PD信息也不夠全面。鑒于此,本文提出采用脈沖電流法、超高頻(UHF)法和熒光光纖檢測法對GIS內(nèi)部典型絕緣缺陷PD進(jìn)行聯(lián)合同步檢測,通過得到 GIS內(nèi)部金屬突出物、金屬污染物、絕緣氣隙及

3、自由金屬微粒等4種典型絕緣缺陷下的復(fù)合PD信息,提取出反映不同絕緣缺陷特征的PD統(tǒng)計特征量,并據(jù)此構(gòu)建出一種適用于GIS設(shè)備PD識別的支持向量數(shù)據(jù)描述(SVDD)故障診斷方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①結(jié)合電磁波、天線輻射理論及光電子輻射原理,推導(dǎo)UHF信號能量與視在放電量的平方呈線性相關(guān),熒光光纖信號的一次積分值與視在放電量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過實驗,對不同氣壓SF6中UHF信號與視在放電量的關(guān)聯(lián)關(guān)系做出修正,研究氣壓的影響特性

4、及修正公式,并實測檢驗修正公式的有效性。同時,針對不同尺寸絕緣缺陷對PD光信號能量的影響,研究光信號能量受絕緣缺陷尺寸大小的影響特性與修正公式,并通過電場分析影響機(jī)理。實測檢驗熒光光纖檢測法對微小絕緣缺陷引起的PD具有較高的靈敏度。②結(jié)合脈沖電流法、UHF法和熒光光纖法,構(gòu)建出用于檢測GIS內(nèi)部典型絕緣缺陷PD的聯(lián)合檢測系統(tǒng)。通過大量實驗,獲取了反映GIS典型絕緣缺陷特征的PD復(fù)合信息,構(gòu)造出各類PD信號的φ-u-n三維譜圖及φ-u、φ

5、-n二維譜圖,并提取出13個表征4種典型絕緣缺陷產(chǎn)生PD信息的統(tǒng)計特征量。在此基礎(chǔ)上,采用核主成分分析方法,提取表征4種典型絕緣缺陷產(chǎn)生 PD綜合特點的特征子集TKPCA,并借鑒最大相關(guān)最小冗余算法對原始統(tǒng)計特征進(jìn)行擇優(yōu)降維,結(jié)合能夠表征PD源特征的視在放電量q、UHF信號能量E以及熒光光纖信號一次積分A,共同構(gòu)造出辨識4種典型絕緣缺陷的最優(yōu)特征子集TBEST。研究表明,該方法不僅有效保留了每類PD信號的特征,同時還顯著降低了特征信息的

6、冗余度。③在PD類型識別中,引入 SVDD方法,并借鑒支持向量機(jī)(SVM)最大化“間隔”思想,提出一種優(yōu)化半徑的OR-SVDD方法來解決SVM辨識PD類型存在的漏分或錯分問題,彌補(bǔ)了SVDD分類裕度不足的缺點,實現(xiàn)了多類缺陷的有效分類。④針對SVM和SVDD算法中核函數(shù)參數(shù)ζ與懲罰因子C的選擇存在盲目性的問題,結(jié)合局部遺傳算法和模擬退火算法對SVDD分類器中的核函數(shù)參數(shù)σ和懲罰因子C進(jìn)行優(yōu)化,解決了以往依靠經(jīng)驗設(shè)定參數(shù)的問題,使ζ與C這