基于超高频法的GIS局部放电在线监测系统的抗干扰研究

发布时间：2017-08-17 23:27

  本文关键词：基于超高频法的GIS局部放电在线监测系统的抗干扰研究

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【摘要】：气体绝缘组合开关(Gas Insulated Switchgear,GIS)因其结构紧凑、不受外界环境影响、占地面积小、检修周期长、运行可靠性高等优点而越来越广泛的应用于电力系统当中,对其进行局部放电在线监测具有重大的意义,其中,超高频(Ultra High Frequency,UHF)在线监测方法逐渐在GIS局部放电在线监测领域得到推广。但由于局放在线监测现场的电磁环境十分复杂,而且放电信号本身就很微弱,局放信号往往完全淹没在强大的电磁干扰,尤其是白噪声干扰中,因此,如何有效地抑制干扰成为局部放电监测系统必不可少的环节。本文以基于超高频法的GIS局部放电在线监测系统的抗干扰研究为对象,在利用傅立叶级数滤波算法滤除周期性窄带干扰的基础上,结合双树复小波变换良好的去噪能力和提升小波变换高效的计算能力,提出对双树复小波变换进行提升,得到第二代双树复小波变换,应用提升双树复小波变换进行干扰抑制研究,并且在局部放电在线监测软件系统中引入该算法,应用于现场监测实验,使整个在线监测系统的抗干扰能力得到显著提高。论文的主要研究内容以及取得成果如下：(1)总结GIS内部常见的绝缘缺陷和典型的局部放电类型,分析了GIS内部局部放电的放电机理；通过推导GIS等效同轴波导系统的电磁波波动方程,分析了GIS内部电磁波传播特性；然后利用Ansoft HFSS软件进行GIS内局部放电仿真,定性分析GIS内部电磁波的传播和衰减规律,为抗干扰研究奠定理论基础。(2)分析了基于超高频法的GIS局部放电在线监测系统的软硬件系统的设计过程和系统性能,并以该系统为研究对象,分析其在监测现场所受的干扰特点,确定该局放在线监测系统有可能采集的干扰信号包括周期性窄带干扰中频率为900MHz的无线电信号以及白噪声干扰。(3)运用傅立叶级数滤波算法对周期性窄带干扰进行抑制,提出应用提升双树复小波变换算法进行白噪声干扰抑制,并从运算效率和去噪效果两方面对提升双树复小波算法的性能进行评估,结果表明该算法的运算效率和去噪效果均要优于第一代实数小波算法和复小波算法。(4)在GIS实验平台上进行抗干扰应用试验,以检验本文所设计的去噪算法的有效性。试验结果表明,本文所设计的基于傅立叶级数滤波和提升双树复小波变换的去噪算法能够有效抑制监测系统所受到的干扰,数据处理结果能够准确表征GIS内部局部放电状态,具有很高的工程应用价值。
【关键词】：气体绝缘组合开关 局部放电 超高频法 抗干扰 提升双树复小波
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM595
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.2 研究现状13-20
• 1.2.1 GIS局部放电在线监测方法的分析和比较13-16
• 1.2.2 GIS局部放电在线监测设备的国内外发展状况16-18
• 1.2.3 GIS局部放电抗干扰的研究现状18-20
• 1.3 本文的主要工作20-22
• 第2章 GIS局部放电机理及其电磁波传播特性的分析22-38
• 2.1 概述22
• 2.2 GIS局部放电的机理分析22-26
• 2.2.1 GIS典型局部放电的分析22-25
• 2.2.2 GIS局部放电的发生机理分析25-26
• 2.3 GIS局部放电电磁波特性的理论分析26-30
• 2.4 基于Ansoft HFSS的GIS局部放电电磁波仿真计算30-37
• 2.4.1 有限元法在电磁波仿真计算中的应用30-33
• 2.4.2 仿真模型的建立33-34
• 2.4.3 仿真结果的分析34-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 基于超高频法的局部放电在线监测系统的设计及干扰因素分析38-51
• 3.1 概述38
• 3.2 在线监测系统的硬件部分设计38-42
• 3.2.1 在线监测系统的总体设计38-39
• 3.2.2 超高频传感器的设计和性能分析39-41
• 3.2.3 主控采集系统的设计41-42
• 3.3 上位机软件系统的设计42-48
• 3.3.1 操作界面模块的设计42-43
• 3.3.2 通信模块的设计43-45
• 3.3.3 数据库模块的设计45-46
• 3.3.4 特征参数计算模块的设计46-48
• 3.4 监测系统的干扰因素分析48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 基于傅立叶级数滤波和提升双树复小波变换算法的抗干扰研究51-69
• 4.1 概述51
• 4.2 基于傅立叶级数滤波法的周期性窄带干扰抑制51-52
• 4.3 实数小波变换的分析及其在信号处理中的应用52-55
• 4.3.1 小波的定义52-53
• 4.3.2 离散小波变换的原理分析53-54
• 4.3.3 离散小波变换的局限性54-55
• 4.4 提升双树复小波在抗干扰研究中的应用55-60
• 4.4.1 复小波变换在信号处理中的应用55-57
• 4.4.2 第一代双树复小波变换的分析57-58
• 4.4.3 双树复小波变换的提升58-60
• 4.5 提升方案的确定60-64
• 4.5.1 插值法的原理分析60-62
• 4.5.2 提升方案的确定62-64
• 4.6 提升双树复小波变换算法的性能分析64-68
• 4.6.1 局放信号的仿真数学模型建立64-65
• 4.6.2 不同小波去噪算法的运算效率分析比较65-66
• 4.6.3 不同小波去噪算法的去噪效果分析比较66-68
• 4.7 本章小结68-69
• 第5章 监测系统的性能测试与现场抗干扰应用试验69-84
• 5.1 概述69
• 5.2 监测系统软硬件实验室性能测试69-75
• 5.2.1 软件测试69-74
• 5.2.2 硬件组装与调试74-75
• 5.3 现场抗干扰应用试验75-79
• 5.3.1 局部放电现场试验原理图与试验平台75-77
• 5.3.2 噪声与缺陷模拟77-78
• 5.3.3 试验步骤78-79
• 5.4 试验结果分析79-83
• 5.5 本章小结83-84
• 结论与展望84-86
• 参考文献86-91
• 致谢91-92
• 附录A 攻读学位期间取得的研究成果92

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本文编号：691640