組合電器局部放電超高頻信號數(shù)學模型構(gòu)建和模式識別研究.pdf

1、氣體絕緣組合電器(GasInsulatedSubstation,簡稱GIS)具有占地面積小、運行安全可靠、維護工作量少、檢修周期長等一系列優(yōu)點,在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應用。然而,GIS內(nèi)部不可避免的絕緣缺陷會逐步擴展并導致故障發(fā)生,最常見的電氣故障特征是在絕緣完全擊穿或閃絡前發(fā)生局部放電(PartialDischarge,簡稱PD)。
　　研究表明,采用超高頻(Ultra-highfrequency,簡稱UHF)法對GISPD信號

2、檢測,可以避開常規(guī)電氣測試方法中難以避開的電暈放電等干擾,從而有效發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部存在的絕緣缺陷。GIS中常見的絕緣缺陷有金屬突出物缺陷、自由金屬微粒缺陷、絕緣子金屬污染物缺陷、氣隙缺陷等。
　　因此,針對GIS內(nèi)不同絕緣缺陷的PD所激發(fā)的超高頻電磁波,深入研究GIS內(nèi)UHFPD信號特征,分別建立相應的數(shù)學模型并進行模式識別的研究,對于認識GIS中放電信號的傳輸特性、指導GIS放電檢測、掌握GIS的絕緣狀況和缺陷類型,以及指導GIS

3、的檢修工作和保證GIS的安全可靠運行有著十分重要的意義。為此,本文在分析國內(nèi)外GIS局部放電檢測、數(shù)學模型構(gòu)建和模式識別研究狀況的基礎上,深入研究了不同絕緣缺陷UHFPD信號波形特征,首次構(gòu)建了GIS內(nèi)UHFPD信號數(shù)學模型,并提出了一種適合UHFPD信號模式識別的新方法。
　　其主要工作有:①采用UHF法對GIS模擬裝置內(nèi)所設計的4種絕緣缺陷物理模型進行了大量的PD試驗,獲取了4種典型GIS缺陷的物理模型分別在不同尺寸規(guī)格下、置

4、于不同位置處、在不同電壓等級下的UHFPD信號波形,對GIS內(nèi)不同絕緣缺陷UHFPD信號特征做了深入研究和系統(tǒng)分析;②針對GIS內(nèi)4種典型絕緣缺陷UHFPD信號特征,構(gòu)建了GIS的UHFPD信號數(shù)學模型,給出了數(shù)學模型的參數(shù)值,并從擬合誤差、能量分布和時頻聯(lián)合分析的角度證明了數(shù)學模型構(gòu)建的正確性,最后將構(gòu)建的數(shù)學模型應用于PD信號復小波去噪的理論仿真研究;③根據(jù)二元樹復小波變換優(yōu)良平移時不變特性的特點,提出了一種基于二元樹復小波變換的時

5、頻特征空間構(gòu)造方法,通過伸縮和平移等運算功能對UHFPD信號進行多尺度細化分析,綜合選用了UHFPD信號在各頻帶投影序列的能量、在各個尺度下的極大值和統(tǒng)計參量,完備地描述了UHFPD信號的特性,構(gòu)造了完整的UHFPD信號特征空間,并根據(jù)已建立的GIS內(nèi)4種典型缺陷UHFPD數(shù)學模型,對特征子集進行驗證,進一步證明了所構(gòu)造特征空間的正確性;④深入研究流形學習中的LLE算法、ISOMAP算法、LaplacianEigenmap算法、KPCA