基于UHF方法的GIS局部放電檢測與仿生模式識別.pdf

1、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear-GIS)也稱作氣體絕緣變電站(Gas Insulated Substation-GIS),以其結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠、易于維護(hù)等優(yōu)點而在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但由于GIS結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造與檢修工藝精細(xì),使部分常規(guī)的預(yù)防性試驗方法難以有效實施,因此,GIS一旦發(fā)生故障后果相當(dāng)嚴(yán)重。為了及時掌握GIS的絕緣狀態(tài),保證GIS的安全可靠運行,國內(nèi)外對GIS局部放電檢測技術(shù)開

2、展了大量的研究,其中超高頻(Ultra High Frequency-UHF)局部放電(Partial Discharge-PD)檢測方法具有優(yōu)越的抗干擾性能與較高的檢測靈敏度,成為近年來的研究熱點。然而,到目前為止,GIS中的LIHF PD檢測還是一個尚待深入研究的前沿課題,其難點主要包括:GIS中PD機理及其電磁波傳播特性、穩(wěn)定可靠的檢測系統(tǒng)研制、UHF PD信號特征空間的構(gòu)造與降維以及合理的缺陷類型模式識別方法等。
　　

3、論文從GIS局部放電機理、PD實際電流激發(fā)的電磁波以及GIS實際結(jié)構(gòu)條件下電磁波傳播特性出發(fā),通過GIS PD檢測試驗,應(yīng)用自主開發(fā)的UHF PD檢測系統(tǒng)獲得了大量試驗數(shù)據(jù),并在此基礎(chǔ)上提出了UHF PD包絡(luò)信號的特征空間構(gòu)造與降維方法,應(yīng)用仿生模式識別理論對GIS中的典型絕緣缺陷類型進(jìn)行了成功識別。
　　 論文首先對GIS中UHF PD檢測的國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,概括闡述了GIS內(nèi)部電磁波傳播特性、UHF PD信號分

4、析模式、缺陷類型模式識別以及UHF PD檢測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展及存在的問題。然后詳細(xì)分析了GIS中典型絕緣缺陷引發(fā)的PD的放電機理,并應(yīng)用時域有限差分算法,以PD實際電流脈沖作為激勵源,研究了GIS實際結(jié)構(gòu)對電磁波傳播的影響。仿真結(jié)果表明,PD實際電流脈沖與理想高斯脈沖激勵的電磁波在上升時間、振蕩衰減以及頻率成分方面都具有明顯差異,而且GIS中的盆式絕緣子、三相共筒以及斷路器等實際結(jié)構(gòu)均會對電磁波產(chǎn)生幅值、頻率等方面的影響

5、。然后,論文共設(shè)計制作了5種典型絕緣缺陷模型,并分別在正泰公司生產(chǎn)的126kV GIS與SIEMENS公司生產(chǎn)的252kV GIS上進(jìn)行了局部放電UHF PD檢測試驗,應(yīng)用自主研制的GIS UHF PD檢測系統(tǒng)錄取了大量試驗數(shù)據(jù)。進(jìn)而,論文以UHF PD時域包絡(luò)信號為分析對象,提出了改進(jìn)的自適應(yīng)小波去噪算法及特征空間構(gòu)造方法,將Weibul分布參數(shù)及Mel復(fù)倒譜系數(shù)引入特征空間,在時域、頻域與分布域共提取37個特征參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,提出

6、了改進(jìn)的核主成分分析法與基于相關(guān)系數(shù)矩陣的降維算法,同時引入基于粗糙集理論的屬性約簡方法,用于特征空間的降維。并指出了三種降維算法的適用場合。
　　 最后,論文將仿生模式識別理論首次引入局部放電模式識別領(lǐng)域,用于GIS典型絕緣缺陷類型的模式識別。該方法以“認(rèn)識”及“同源連續(xù)性”為基點,完全打破了以往基于“劃分”的模式識別思想,具有嶄新的特色。本文詳細(xì)論述了仿生模式識別的基本思想、理論基礎(chǔ)與實現(xiàn)方法,在前人研究的基礎(chǔ)上提出了新穎的