基于粒子群算法的铁路系统牵引变电所局部放电定位优化

发布时间：2020-06-14 18:02

【摘要】：局部放电信号中蕴含了丰富的电力设备绝缘状态数据。电力设备的局部放电现象是设备绝缘进一步扩大的征兆,是电力设备绝缘故障发生的主要表现形式之一,也是导致设备绝缘破坏程度进一步加剧的原因。因此对铁路供电系统牵引变电站中的电力设备进行局部放电故障检测,以保证检修维护人员可以及时发现铁路供电系统中各类电力电子设备中的绝缘故障,避免铁路接触网系统中电力设备因绝缘缺陷导致局部击穿,进而确保高速铁路电力机车得以正常运行的首要方法。由于特高频(Ultra-high frequency)电磁波检测法优点众多,例如特高频电磁波检测法对于故障放电电流的检测信号灵敏,对于外界环境中干扰放电源检测产生的噪声滤过能力强、在空气中的传播速度以光速传播,速度稳定等,是目前较适合于局部放电的检测的手段与方法。本文介绍了局部放电带电检测与定位的意义,简述了电力设备局部放电带电检测和定位的研究现状。经过比较现有的局部放电检测定位方法,本文采用基于到达时间差算法的特高频信号局部放电检测法进行局部放电的定位研究。本文深入讨论了牵引变电站产生绝缘缺陷放电信号的局部放电源在二维平面以及三维空间内的定位方法,利用粒子群算法对产生绝缘缺陷放电信号的局部放电源的定位算法进行优化,并经由MATLAB仿真软件进行仿真验证。最后,本文搭建了铁路供电系统牵引变电站局部放电检测系统的硬件平台,进行了定位系统在实验室环境下对模拟产生绝缘缺陷放电信号的局部放电源的定位试验。基于变电站现场测试的试验结果,应用MATLAB平台验证了本文新建局部放电检测系统,在铁路系统变电站全站空间范围内,产生绝缘缺陷放电信号的局部放电源定位的可行性;并比较了该法定位效果的准确性。
【学位授予单位】：中国铁道科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM855;U223
【图文】：

原理图,定位法,到达时间,原理图

接收天线１逦接收天线２逡逑图１－１方向定位法原理图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋Ｍｅｔｈｏｄ逡逑对于三维空间的立体空间定位，与二维平面的平面定位原理基本类似，只是逡逑需要增加一个信号接收基站，即需要三个定位基站接收信号进行定位。一个检测逡逑信号接收天线可以确定在某信号到达方向上的一个平面，两个平面即可确定一条逡逑交线，三个平面即可确定一个交点，该三个平面的交点为局部放电故障源的坐标。逡逑但由于方向定位技术适用于信号从发射点到接收天线是视距传播的情况，对逡逑于非视距传播的情况不适用。另外，方向定位法不适用于多目标定位，且该方法逡逑算法复杂度高，在储存、处理数据时会占用过多的软硬件资源。逡逑（３）到达时间定位法逡逑到达时间定位法通过测量产生绝缘缺陷放电信号的局部放电源和接收天线之逡逑间的绝对到达时间进行定位（原理如图１－２所示）。将产生绝缘缺陷放电信号的局部逡逑放电辐射的特高频信号的传播延迟与电磁波传播速度相乘得到电磁波的传播距离

原理图,定位法,原理图,方向

（３）到达时间定位法逡逑到达时间定位法通过测量产生绝缘缺陷放电信号的局部放电源和接收天线之逡逑间的绝对到达时间进行定位（原理如图１－２所示）。将产生绝缘缺陷放电信号的局部逡逑放电辐射的特高频信号的传播延迟与电磁波传播速度相乘得到电磁波的传播距离，逡逑测量该局放辐射源和多个接收机之间的传播距离继而定义一组定位圆方程（以二维逡逑坐标为例）。假定产生绝缘缺陷放电信号的局部放电源位于以各接收天线为圆心，逡逑以电磁波传播距离为半径的圆上，则三个圆的交点即为产生绝缘缺陷放电信号的逡逑局部放电源的位置。到达时间定位法的实现要求辐射源与接收站之间严格的时间逡逑同步以求得信号的绝对到达时间，实际中难以达成。逡逑／邋接收天线３逦＼逡逑＼逦接收天线２邋Ｖ逦接收天线１邋ｙ／逡逑图１－２到达时间定位法原理图逡逑中国铁道科学研宄院逦６逡逑

【参考文献】