高压开关柜局部放电特征提取及其模式识别的研究
发布时间：2021-04-12 01:53
高压开关柜是电力系统中极为重要的电气设备,其安全、稳定决定着供电系统的可靠性。然而,在开关柜制造、运行过程中不可避免会出现绝缘缺陷,其绝缘损坏很大程度上是由局部放电引起的,因此,对局部放电的检测对开关柜绝缘故障诊断有极其重要的意义。局部放电既是高压开关柜绝缘故障的重要诱发因素,也是绝缘潜伏性故障的表现。因此,对局部放电信号检测、特征提取、模式识别的研究一直备受重视,本文在局部放电试验、数据采集的基础上,对开关柜局部放电特征提取及模式识别技术进行研究,主要工作内容如下:本文首先对脉冲电流法和气隙放电相关原理阐述,通过SIMULINK对气隙放电进行仿真,研究其放电特性及物理参数变化对放电特性的影响,从而对局部放电过程有了深入的了解。对开关柜常见三类绝缘缺陷类型进行模型设计和制作,选用脉冲电流法对局部放电进行检测,并对放电时域波形数据进行采集。通过Hilbert-Huang变换并结合能量熵理论对放电特征参量加以提取,作为模式识别网络的输入向量。通过极限学习机（ELM）、概率神经网络（PNN）、支持向量机（SVM）对放电类型进行识别,利用优化算法对PNN和SVM网络进行优化,比较优化前后的识别...
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的局部放电脉Fig.1-2CommonPDPulseCu
上海电机学院硕士学位论文-3-方法。利用脉冲电流法以及相关的相位信息，可有效表征放电严重态势、绝缘劣化程度；同时其常被用于局部放电的模式识别以分析放电类型等，常见局部放电脉冲电流检测仪及其界面如图1-2所示。图1-2常见的局部放电脉冲电流检测仪及其界面Fig.1-2CommonPDPulseCurrentDetectorandItsInterface脉冲电流法的基本试验测量线路有三种，分别为并联法、串联法和平衡法。a)并联法b)串联法c)平衡回路法a)Parallelmethodb)Seriesmethodc)Balancedcircuitmethod图1-3脉冲电流法的三种基本回路Fig.1-3ThreeBasicCircuitsofPulseCurrentMethod由于所研究的局部放电发生于小气隙中，放电容量较小，故本文采用如图1-3中b）所示的串联法。如图，耦合电容kC具有滤波作用，灵敏度随/kxCC的增大而提高。在相同条件下，由于试验开关柜入口电容（无电源滤波器时）也被利用充当耦合电容，因而串联法比并联法具有更高灵敏度。除此之外，相较于并联法，串联法的线路更简单，避免过多高压引线产生的电晕干扰带来的试验误差[5-6]。串联法的基本原理为：当测试样品上有局部放电产生时，脉冲电流途经耦合电容kC时，在检测阻抗两端会产生一个脉冲电压U，当脉冲电压经过传输放大处理后，就可以测量放电相关基本参量。脉冲电流法是在避免无线电干扰的情况下，对局部放电一般为数kHz至几百kHz（局部放电信号能量主要集中在该频段）的低频段成分进行测量[6]。图1-4为常见的
上海电机学院硕士学位论文-5-表征局部放电统计特性，图1-5为GIS中三类典型缺陷类型的局部放电PRPD谱图。图1-5GIS三类典型缺陷类型的局部放电PRPD特征谱图Fig1-5PRPDcharacteristicspectrumofthreetypesoftypicaldefectsinGIS(2)局部放电时间分布模式局部放电时间分布模式（TimeResolvedPartialDischarge,简称TRPD），主要是通过放电波形特征参量与脉冲信号统计参量这两类放电脉冲时域波形特性来定义的。图1-6为绝缘介质内部气隙放电的波形，该放电波形与气隙形状、气隙内表面状态有关。图a)和图b)分别表示气隙内表面高、低电阻的不同放电波形。高电阻时放电时间较短且很快衰减至0，低电阻时波尾较长，这种差异性表征两种不同放电机理。图1-6绝缘介质内部气隙放电脉冲波形TRPD模式图Fig.1-6TRPDpatternofairgapdischargepulsewaveformininsulatingmedium(3)脉冲序列相位分布模式脉冲序列相位分布模式（PhaseResolvedPulseSequence,简称PRPS），主要以放电脉冲序列的幅值、相位及相应放电时间尺度（或放电周期）来表征放电分布情况。该模式包含CIGRE提出的标准局部放电形式的全部放电信息[8]。图1-7为GIS三类典型缺陷类型的局部放电PRPS谱图。b)沿面放电b)Surfacedischargea)气隙放电a)Airgapdischargec)悬浮放电c)Suspensiondischargea)气隙内表面电阻高a)Highinternalsurfaceresistanceofairgapb)气隙内表面电阻低b)Lowinternalsurfaceresistanceofairgap
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EMD与FA-SVM的光伏出力超短期预测[J]. 陆思佳,葛玉林. 黑龙江电力. 2019(05)
[2]基于深度学习的PRPD数据特征提取方法[J]. 杨景刚,邓敏,马勇,艾春,李玉杰,刘成宝. 电测与仪表. 2020(03)
[3]高压开关柜局部放电传输及外部干扰特性研究[J]. 李世峰,张茂永,李道川,王景明. 高压电器. 2019(08)
[4]基于灰度图中心矩与概率神经网络分类器的局部放电模式识别[J]. 章坚. 通讯世界. 2019(07)
[5]不对称样本下基于支持向量机的变压器故障诊断[J]. 刘晨斐,崔昊杨,李鑫,束江,李亚. 高压电器. 2019(07)
[6]基于DSP+LabVIEW的变压器局部放电在线监测系统的设计与研究[J]. 王斌. 自动化应用. 2019(05)
[7]固体绝缘开关柜局部放电模式识别优化算法[J]. 徐卫东,聂一雄,周文文,彭丹. 高压电器. 2019(05)
[8]基于脉冲电流法的高压开关柜局部放电在线监测装置[J]. 陶诗洋,冯义,张天辰,蔡宏伟. 电力系统保护与控制. 2019(09)
[9]基于卷积神经网络的开关柜局部放电故障识别[J]. 王菲菲,阮爱民,魏刚,孙海渤. 电气技术. 2019(04)
[10]10kV开关柜局部放电测试技术[J]. 黄少敏. 设备管理与维修. 2019(07)
博士论文
[1]希尔伯特黄变换方法及其在特征提取中的应用研究[D]. 杜建卫.北京科技大学 2017
[2]基于信号能量特征的开关柜局部放电监测及故障模式识别方法研究[D]. 陈攀.重庆大学 2014
[3]超高频局部放电信号等效源数学模型及其与放电量的关联分析[D]. 谢颜斌.重庆大学 2010
硕士论文
[1]局放仪统一测评技术的研究[D]. 邓先申.昆明理工大学 2018
[2]模式分类中概率神经网络算法的研究[D]. 闫雄.吉林大学 2018
[3]基于UHF的10kV高压开关柜局部放电在线监测研究[D]. 许超.华侨大学 2017
[4]开关柜局部放电检测与定位系统的研究[D]. 霍天.北京交通大学 2017
[5]基于稀疏分解算法的局部放电信号干扰抑制技术的学习与思考[D]. 肖俊安.华中科技大学 2016
[6]基于概率神经网络的变压器局部放电模式识别研究[D]. 周沙.江苏大学 2016
[7]汽轮发电机组信号分析与特征提取方法的研究[D]. 谢骐宇.华北电力大学 2013
[8]固体绝缘单气隙局部放电行为的模型构建与动态仿真[D]. 张富春.湖南大学 2010
[9]局部放电检测系统中的信号去噪与模式识别的研究[D]. 邵列.西安电子科技大学 2009
[10]基于并行交替式数据采集系统的虚拟示波器研究[D]. 柴晓飞.天津工业大学 2007
本文编号：3132375
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的局部放电脉Fig.1-2CommonPDPulseCu
上海电机学院硕士学位论文-3-方法。利用脉冲电流法以及相关的相位信息，可有效表征放电严重态势、绝缘劣化程度；同时其常被用于局部放电的模式识别以分析放电类型等，常见局部放电脉冲电流检测仪及其界面如图1-2所示。图1-2常见的局部放电脉冲电流检测仪及其界面Fig.1-2CommonPDPulseCurrentDetectorandItsInterface脉冲电流法的基本试验测量线路有三种，分别为并联法、串联法和平衡法。a)并联法b)串联法c)平衡回路法a)Parallelmethodb)Seriesmethodc)Balancedcircuitmethod图1-3脉冲电流法的三种基本回路Fig.1-3ThreeBasicCircuitsofPulseCurrentMethod由于所研究的局部放电发生于小气隙中，放电容量较小，故本文采用如图1-3中b）所示的串联法。如图，耦合电容kC具有滤波作用，灵敏度随/kxCC的增大而提高。在相同条件下，由于试验开关柜入口电容（无电源滤波器时）也被利用充当耦合电容，因而串联法比并联法具有更高灵敏度。除此之外，相较于并联法，串联法的线路更简单，避免过多高压引线产生的电晕干扰带来的试验误差[5-6]。串联法的基本原理为：当测试样品上有局部放电产生时，脉冲电流途经耦合电容kC时，在检测阻抗两端会产生一个脉冲电压U，当脉冲电压经过传输放大处理后，就可以测量放电相关基本参量。脉冲电流法是在避免无线电干扰的情况下，对局部放电一般为数kHz至几百kHz（局部放电信号能量主要集中在该频段）的低频段成分进行测量[6]。图1-4为常见的
上海电机学院硕士学位论文-5-表征局部放电统计特性，图1-5为GIS中三类典型缺陷类型的局部放电PRPD谱图。图1-5GIS三类典型缺陷类型的局部放电PRPD特征谱图Fig1-5PRPDcharacteristicspectrumofthreetypesoftypicaldefectsinGIS(2)局部放电时间分布模式局部放电时间分布模式（TimeResolvedPartialDischarge,简称TRPD），主要是通过放电波形特征参量与脉冲信号统计参量这两类放电脉冲时域波形特性来定义的。图1-6为绝缘介质内部气隙放电的波形，该放电波形与气隙形状、气隙内表面状态有关。图a)和图b)分别表示气隙内表面高、低电阻的不同放电波形。高电阻时放电时间较短且很快衰减至0，低电阻时波尾较长，这种差异性表征两种不同放电机理。图1-6绝缘介质内部气隙放电脉冲波形TRPD模式图Fig.1-6TRPDpatternofairgapdischargepulsewaveformininsulatingmedium(3)脉冲序列相位分布模式脉冲序列相位分布模式（PhaseResolvedPulseSequence,简称PRPS），主要以放电脉冲序列的幅值、相位及相应放电时间尺度（或放电周期）来表征放电分布情况。该模式包含CIGRE提出的标准局部放电形式的全部放电信息[8]。图1-7为GIS三类典型缺陷类型的局部放电PRPS谱图。b)沿面放电b)Surfacedischargea)气隙放电a)Airgapdischargec)悬浮放电c)Suspensiondischargea)气隙内表面电阻高a)Highinternalsurfaceresistanceofairgapb)气隙内表面电阻低b)Lowinternalsurfaceresistanceofairgap
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EMD与FA-SVM的光伏出力超短期预测[J]. 陆思佳,葛玉林. 黑龙江电力. 2019(05)
[2]基于深度学习的PRPD数据特征提取方法[J]. 杨景刚,邓敏,马勇,艾春,李玉杰,刘成宝. 电测与仪表. 2020(03)
[3]高压开关柜局部放电传输及外部干扰特性研究[J]. 李世峰,张茂永,李道川,王景明. 高压电器. 2019(08)
[4]基于灰度图中心矩与概率神经网络分类器的局部放电模式识别[J]. 章坚. 通讯世界. 2019(07)
[5]不对称样本下基于支持向量机的变压器故障诊断[J]. 刘晨斐,崔昊杨,李鑫,束江,李亚. 高压电器. 2019(07)
[6]基于DSP+LabVIEW的变压器局部放电在线监测系统的设计与研究[J]. 王斌. 自动化应用. 2019(05)
[7]固体绝缘开关柜局部放电模式识别优化算法[J]. 徐卫东,聂一雄,周文文,彭丹. 高压电器. 2019(05)
[8]基于脉冲电流法的高压开关柜局部放电在线监测装置[J]. 陶诗洋,冯义,张天辰,蔡宏伟. 电力系统保护与控制. 2019(09)
[9]基于卷积神经网络的开关柜局部放电故障识别[J]. 王菲菲,阮爱民,魏刚,孙海渤. 电气技术. 2019(04)
[10]10kV开关柜局部放电测试技术[J]. 黄少敏. 设备管理与维修. 2019(07)
博士论文
[1]希尔伯特黄变换方法及其在特征提取中的应用研究[D]. 杜建卫.北京科技大学 2017
[2]基于信号能量特征的开关柜局部放电监测及故障模式识别方法研究[D]. 陈攀.重庆大学 2014
[3]超高频局部放电信号等效源数学模型及其与放电量的关联分析[D]. 谢颜斌.重庆大学 2010
硕士论文
[1]局放仪统一测评技术的研究[D]. 邓先申.昆明理工大学 2018
[2]模式分类中概率神经网络算法的研究[D]. 闫雄.吉林大学 2018
[3]基于UHF的10kV高压开关柜局部放电在线监测研究[D]. 许超.华侨大学 2017
[4]开关柜局部放电检测与定位系统的研究[D]. 霍天.北京交通大学 2017
[5]基于稀疏分解算法的局部放电信号干扰抑制技术的学习与思考[D]. 肖俊安.华中科技大学 2016
[6]基于概率神经网络的变压器局部放电模式识别研究[D]. 周沙.江苏大学 2016
[7]汽轮发电机组信号分析与特征提取方法的研究[D]. 谢骐宇.华北电力大学 2013
[8]固体绝缘单气隙局部放电行为的模型构建与动态仿真[D]. 张富春.湖南大学 2010
[9]局部放电检测系统中的信号去噪与模式识别的研究[D]. 邵列.西安电子科技大学 2009
[10]基于并行交替式数据采集系统的虚拟示波器研究[D]. 柴晓飞.天津工业大学 2007
本文编号：3132375
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3132375.html
