基于小波变换与韦伯函数的电缆故障诊断研究

发布时间：2017-05-30 11:09

  本文关键词：基于小波变换与韦伯函数的电缆故障诊断研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：交联聚乙烯电力电缆以其供电可靠性高,布线不受建筑物影响等优点,而在城市供配电系统中得到了广泛的应用。伴随着使用的增多,电力电缆出现如接地故障、短路故障的频率也逐渐增多,而这些故障中,绝大多数都是由电缆绝缘层中的局部放电发展起来的。电力电缆在制造加工的过程中不可避免的在绝缘层中引入杂质和空隙,这些空隙和杂质所在处就是电缆运行过程中的薄弱环节。电缆绝缘层的空隙和空腔中产生的瞬间局部放电会使其绝缘状况下降,并加速绝缘材料的老化,最终导致绝缘层的击穿和电缆的报废。因此,检测和识别局部放电信号并对局部放电点进行定位就成为绝缘系统状态监测的关键。为解决传统方法对局部放电信号去噪能力差,局部放电点的位置定位精度不高以及对电缆故障诊断不准确的问题。本文对以小波理论为基础的局部放电信号去噪,局部放电点定位,故障类型的识别与诊断等技术进行了研究与分析,并参与研发了局部放电测量与诊断设备和相应的软件。论文的主要工作与创新如下:首先针对传统小波分析方法去噪能力差的问题,对二代小波变换的相关算法进行了改进,使用软硬折中的阈值函数来代替传统沿用的硬阈值函数来对小波分解后的系数进行处理,克服硬阈值算法的缺点达到增强二代小波滤除噪声的效果。其次在已有相关性分析算法研究的基础上,引入延时估计算法,并将两种算法相结合得到基于相关时延估计的局部放电定位算法。在二代小波变换的基础上应用相关性分析算法实现了对局部放电信号的二次降噪。通过与直接相关分析的结果进行比较,验证了本方法在二次去噪和提高局部放电定位算法上的快速性和准确性的优点。然后将用于物理材料寿命评估的韦伯函数引入到电力电缆的故障诊断与寿命预测领域当中,实现对电缆局部放电类型和放电位置的诊断工作。另外利用Matlab和Simulink等仿真工具对论文中所提出的理论和改进方法进行了仿真研究,通过对仿真结果的分析和对比验证了本文所提理论的可行性和改进方法的优越性。最后将本论文研究所得的部分结论进行了应用推广,配合相关电力企业开发了一套用于电力电缆局部放电检测的设备及相应的软件,现以投入实际的应用并取得了较好的效果。
【关键词】：二代小波变换 改进阈值 相关时延估计 局放定位 故障诊断
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.2 电缆局部放电在线检测的意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-16
• 1.3.1 诊断概念13-14
• 1.3.2 国内外研究现状14-16
• 1.4 本课题的研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 算法分析与改进18-44
• 2.1 连续小波变换与离散小波变换18-22
• 2.1.1 小波变换的特性18-19
• 2.1.2 小波变换的时频分析19-21
• 2.1.3 离散小波变换21-22
• 2.2 小波包分析22-25
• 2.2.1 小波包的含义和性质22-23
• 2.2.2 小波包空间分解理论23
• 2.2.3 小波包算法实现23-24
• 2.2.4 传统小波变换存在的缺点24-25
• 2.3 对二代小波变换的改进25-34
• 2.3.1 二代小波分解25-28
• 2.3.2 二代小波重构28-29
• 2.3.3 应用提升方案改进二代小波变换29-30
• 2.3.4 阈值函数的选取与改进30-34
• 2.4 相关时延估计与局放点定位34-40
• 2.4.1 时延估计算法概述34-35
• 2.4.2 时延估计算法的理论基础与数学模型35-37
• 2.4.3 相关分析与时延估计算法的结合37-38
• 2.4.4 基于二代小波变换的时延估计算法38
• 2.4.5 局部放电点的定位方法38-40
• 2.5 韦伯分布40-41
• 2.6 本章小结41-44
• 第3章 仿真与验证44-60
• 3.1 仿真软件的选择与使用44-45
• 3.2 二代小波变换去噪仿真45-49
• 3.2.1 噪声信号生成器建模45-47
• 3.2.2 基于二代小波变换的局部放电信号去噪47-49
• 3.3 相关时延估计定位仿真49-54
• 3.4 韦伯分布故障数据诊断仿真54-56
• 3.5 综合仿真及分析56-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第4章 软硬件设计与工程应用60-78
• 4.1 软硬件总体构架60-62
• 4.1.1 硬件总体结构框架60-61
• 4.1.2 软件总体结构框架61-62
• 4.2 硬件设计与实现62-67
• 4.2.1 信号预处理模块62-64
• 4.2.2 数据采集控制模块64-65
• 4.2.3 GPRS数据传输模块65-67
• 4.3 软件设计与实现67-75
• 4.3.1 信号通道选择程序67-69
• 4.3.2 二代小波去噪程序69-72
• 4.3.3 局部放电点定位程序72-74
• 4.3.4 局部放电特征提取程序74-75
• 4.4 系统综合与测试75-77
• 4.5 本章小结77-78
• 第5章 总结与展望78-80
• 5.1 全文总结78-79
• 5.2 展望79-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-87
• 附录87

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