sf6局部放電分解組分的紅外光譜背景扣除與定量算法研究

1、SF6局部放電分解組分的紅外光譜背景扣除與定量算法研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：王震指導(dǎo)教師：張曉星教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一一年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要運(yùn)行中的氣體絕緣組合電器(GasInsulatedSubstation，簡稱GIS)內(nèi)部由于存在著絕緣缺陷而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，其中的絕緣氣體SF6在局部放電作用下發(fā)生分解產(chǎn)生多種組分氣體。不同絕緣缺陷情況引起的SF6局部放電分解產(chǎn)物的相

2、對含量存在差異，因此，可通過檢測分析SF6局部放電分解組分來實(shí)現(xiàn)GIS的狀態(tài)評估和故障診斷。傅里葉變換紅外吸收光譜法(Fouriertransfminfraredspectroscopy簡稱FTIR)是目前分析SF6局部放電分解組分的最常用方法之一，它具有響應(yīng)速度快、分辨精度高、檢測組分多、線性特性好、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，能夠有效進(jìn)行SF6分解組分的定性定量分析。在0.1米和16米兩種氣體池光程長的條件下，對SO2F2

3、標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行紅外檢測對比，證明了長光程檢測具有穩(wěn)定性好、分辨率高、線性度好、信噪比高的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)微量組分的紅外分析。紅外光譜儀的掃描次數(shù)設(shè)置為32次，最佳分辨率選用0.5cm1，并利用紅外檢測系統(tǒng)得出了SF6主要分解組分的紅外吸收譜圖，由組分氣體吸收峰處的譜線分布情況，分析了譜圖基線漂移問題的影響。針對普遍存在的基線漂移問題，結(jié)合復(fù)小波變換特點(diǎn)，提出了一種復(fù)小波背景扣除的方法。根據(jù)基線一般屬于緩變低頻信號分量的特點(diǎn)，該方法采取了先將

4、信號進(jìn)行復(fù)小波分解，再對高頻信號置零后重構(gòu)背景信號，最后將背景信號扣除得出有用信號的算法過程。分別構(gòu)造了疊加著高斯曲線背景、斜坡背景、復(fù)合高斯曲線背景、斜坡與高斯復(fù)合背景的模擬信號，采用該復(fù)小波方法均有效實(shí)現(xiàn)了四種常見背景的扣除。SO2F2、SOF2、SO2三種組分氣體的實(shí)測紅外光譜圖經(jīng)復(fù)小波背景扣除算法處理后，譜圖基線幾乎重合于零坐標(biāo)軸。模擬信號和實(shí)測信號的實(shí)驗(yàn)分析，體現(xiàn)了復(fù)小波扣除算法的有效性。通過實(shí)小波和復(fù)小波方法的基線校正效果對

5、比，證明了復(fù)小波方法的優(yōu)越性。基于朗伯比爾定律進(jìn)行氣體紅外定量分析時(shí)存在吸收系數(shù)的難確定性和多組分檢測的繁瑣性問題，本文采用了主成分回歸分析的紅外定量算法，并選取SO2F2、SOF2、SO2三種分解組分及各自的特征吸收峰作為研究對象。該算法分別以光譜數(shù)據(jù)與氣體濃度作為輸入和輸出，建立了吸收光譜圖與濃度信息的直接對應(yīng)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)配制了三種特征組分的濃度樣本，由訓(xùn)練樣本獲得光譜數(shù)據(jù)并依據(jù)算法建立了紅外定量預(yù)測模型。檢驗(yàn)樣本和實(shí)測數(shù)據(jù)的預(yù)測結(jié)果