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基于TEV的10kV开关柜局部放电检测与模式识别

发布时间:2020-10-09 02:00
   10kV开关柜作为配电系统中成套的电气设备,其安全稳定的运行是保证配电系统可靠供电的基础。局部放电(Partial Discharge,PD)一直以来都是导致开关柜内部设备绝缘劣化,影响开关柜安全平稳运行的主要原因。暂态地电压检测法(Transient Earth Voltage,TEV)是一种较为有效的开关柜局部放电在线检测方法,目前已经在检修运维工作中广泛应用。但现场应用只能定性分析危害程度,缺乏对局部放电进行定量、对TEV传感器的最优检测位置进行定位以及模式识别等有效有段,本文对此展开研究,主要成果如下:首先,根据实际开关柜绝缘缺陷设计并制作了尖板放电、沿面放电、气隙放电以及悬浮放电四种典型局部放电模型,并搭建实验平台,分别研究了在不同局部放电模型下的TEV传感器幅值与放电量的关系,结果显示均呈现一次函数关系。其次,根据开关柜的结构尺寸和材料参数精确建模,仿真分析了电磁波在开关柜中的传播特性,并得到其传播规律;针对开关柜内部四种典型放电,综合分析了开关柜表面不同检测位置TEV信号的波动性及距离的影响,确定TEV传感器的最优检测位置,并通过实验验证。结果表明,仿真结果与实验结果一致。再次,分别对典型局部放电模型提取统计特征、灰度图像矩特征、时域特征和频域特征等共计56维特征参数,通过神经网络验证了组合特征参数的识别率比单一特征参数的识别率高,但识别时间过长。对比PCA与局部线性嵌入降维算法(LLE),采用LLE降维算法对组合特征参数进行降维处理,并通过聚类识别验证了该降维算法的实际效果。最后,选择泛化能力强的多分类支持向量机(MSVM)作为模式识别算法,并采用多种群遗传算法(MPGA)对其进行参数优化。研究LLE降维算法不同参数对算法识别率的影响,确定最佳参数组合。并通过PCA与LLE降维算法的识别率对比,进一步验证该算法的可行性。通过与BP、MSVM、MRVM等分类算法对比,验证了 MPGA-MSVM算法的识别效果最佳。同时将典型模型训练的MPGA-MSVM算法用于识别实际开关柜故障,能够得到故障存在放电类型的几率占比,证明了经过LLE降维的MPGA-MSVM算法对开关柜局部放电模式识别具有可靠的识别精度,能够更好的完成识别任务。
【学位单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2019
【中图分类】:TM591;TM855
【部分图文】:

事故类型,开关设备,开关柜


时有效的发现局部放电故障,降低电力系统的安全隐患。国网电科院2004年对逡逑40.5kV以下的开关柜设备进行统计分析,因内部绝缘缺陷而引发的绝缘故障占比逡逑最高达到35%左右[7],各开关柜故障类型分布如图1-1所示。据广东供电公司在逡逑1998-2002年间对开关柜设备进行统计分析,因内部绝缘故障而引发的故障占故障逡逑总数的66%[8]。逡逑综上所述,对开关柜进行局部放电状态监测能够及时有效的掌握开关柜内部逡逑设备的绝缘状况,预防潜伏性故障和突发性故障,从而避免开关柜停电事故的发生,逡逑确保10kV开关柜安全稳定的运行;还能及时获取局部放电的特征,为开关柜检修逡逑工作提供重要的参数和依据,对安排开关柜检修工作具有指导性意义。逡逑外力及其他故障逡逑拒动故逦、逡逑_绝缘故障逡逑"jiff逡逑开关与断和逡逑误动故障逡逑图1-1邋2004年高压开关设备事故类型分布逡逑Fig.邋1-1邋Type邋of邋high邋voltage邋switchgear邋accidents邋in邋2004逡逑1.2开关柜局部放电检测方法研究现状逡逑当开关柜内部发生局部放电时,会伴随着声、电、热、光等一系列物理现象的逡逑发生,各种检测方法也随着这些物理现象进行发展,针对不同的检测物理量,开关逡逑2逡逑

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在电磁波在向外传播接触到开关柜壳体时,会在壳体表面产生一个暂态的地电逡逑压,下面将对这个暂态地电压产生的机理做介绍。逡逑如图2-1所示,中间是一个分界面,分界面右侧媒质为开关柜内部空气,分界逡逑面左侧媒质为开关柜金属壳体,/T为反射波的磁场强度,/T为透射壳体的磁场逡逑强度,/T为入射波的磁场强度,£_为反射波的电场强度,五+为入射波电场强度。逡逑\逡逑^逦H+逡逑—I邋—逡逑£+0逦2逦0邋E+逡逑X邋<逦逦逡逑图2-1暂态地电压产生原理逡逑Fig.邋2-1邋The邋principle邋of邋transient邋earth邋voltage邋generation逡逑为了简化分析,设开关柜金属壳体为纯导体。由于纯导体的内部场强为零,因逡逑此分界面处的入射波场强分量和反射波场强分量相位相反即满足条件:逡逑E++E ̄邋=邋0逦(2-1)逡逑7逡逑

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^为磁导率。逡逑电磁波在开关柜表面上某一点产生的暂态地电压信号t;:逡逑U邋=邋i-Z=J^-jaE(t)ds器选择与校验逡逑EV传感器的选择与校验逡逑内部设备发生局部放电时会产生高频电磁波,电磁波透传播,在开关柜表面会形成暂态地电压,一般采用TEVV传感器的检测原理如图2-2所示。逡逑U逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号:2833069

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