GIS局部放電超高頻包絡檢測研究.pdf

1、封閉式氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear,GIS)廣泛應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,又是絕緣進一步劣化的原因。為了保證GIS的安全可靠運行,國內(nèi)外對GIS局部放電檢測技術(shù)開展了大量的研究,UHF檢測法在GIS局部放電研究中處于重要地位。但到目前為止,對檢測中的UHF信號的模式識別還是一個尚待深入的前沿課題,其難點包括：局部放電UHF信號的傳輸機理和建模、穩(wěn)定

2、可靠的檢測系統(tǒng)研制、UHF信號特征參數(shù)的選擇和特征值的獲取、合理的模式識別分類器設計和基于模式特征數(shù)據(jù)庫的長期數(shù)據(jù)積累等。本文運用電磁波理論,對局部放電產(chǎn)生的UHF信號在GIS腔體內(nèi)的傳播特性進行了深入地研究,分析了UHF信號傳播的原理和特點,為GIS局部放電檢測分析提供理論依據(jù)。本文介紹了在實驗室建立的GIS局部放電實驗系統(tǒng),設計制作了5種典型的GIS缺陷,針對5種缺陷模型分別進行了局部放電試驗,記錄了不同故障模型下局部放電信號的時域

3、波形和包絡信號波形。大量的試驗結(jié)果表明,同一類缺陷模型所產(chǎn)生的局部放電信號特征具有很好的一致性,其包絡也大致相同；不同的缺陷模型所產(chǎn)生的局部放電時域信號波形特征不同,其包絡形狀也不同；論文在此基礎(chǔ)上提出了基于包絡檢波的GIS局部放電檢測和缺陷類型模式識別的方法。相比于PRPD(Phase Resolved PartialDischarge)分類方法,該方法可以根據(jù)包絡檢波信號的特征參數(shù)更好地分辨干擾脈沖信號,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,因此還可以應用于直流GIS的局放檢測；采用包絡檢波避免了直接對UHF時域信號進行實時采樣所需要的超高速采樣系統(tǒng)和對龐大數(shù)據(jù)量的處理,具有更高的實用價值。如何抑制干擾信號是影響局部放電準確測量的關(guān)鍵因素之一。論文分析了UHF法測量GIS局部放電中的各種干擾信號的來源及其特征,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處理算法來抑制干擾的方案。硬件濾波器能有效去除窄帶干擾；對于白噪聲干擾,論文從數(shù)學的角度運

5、用希爾伯特變換的方法研究了包絡檢波前后信號中白噪聲特性的變化,研究結(jié)果表明白噪聲經(jīng)過包絡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信號時域特征參數(shù)提取的準確度,論文對小波濾波方法進行了比較研究,提出了針對包絡信號的改進小波閾值去噪方法,取得了很好的去噪效果。對局部放電信號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。論文對包絡信號模式識別的數(shù)據(jù)預處理、特征提取、

6、分類器設計和樣本訓練的原理和算法做了深入的研究,針對包絡信號的特點確定了以時域參數(shù)為特征參數(shù)和以BP神經(jīng)網(wǎng)絡為分類器進行缺陷類型的模式識別；時域參數(shù)能很好的描述包絡信號的特征,BP神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單、工作狀態(tài)穩(wěn)定、容錯性好、抗干擾能力強、且具有自組織能力,其作為分類器的模式識別取得了很好的缺陷分類效果；處理結(jié)果表明對試驗中缺陷類型的識別率達到96%以上。論文還完整地介紹了研制的基于包絡檢波的GIS局部放電檢測系統(tǒng),包括UHF傳感器、UHF