基于混沌特征量的电缆局放定位与绝缘老化诊断研究

发布时间：2017-10-01 07:53

  本文关键词：基于混沌特征量的电缆局放定位与绝缘老化诊断研究

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【摘要】：随着电力系统的不断发展,电力电缆线路规模也随之变大。其中,交联聚乙烯(XLPE)电缆是目前使用最多,应用最为广泛的一种。由于与环境、外力作用及自身质量等因素影响,XLPE电缆绝缘故障在运行过程中时有发生,严重威胁电力系统的安全稳定运行;因此,如何有效检测电缆绝缘缺陷,正确预警电缆绝缘故障,对电力系统安全经济运行具有重要意义。局部放电及水树是XLPE电缆绝缘劣化的重要原因,监测并定位电缆局部放电是电缆状态运维的重要手段,也是研究热点之一。由于局部放电脉冲信号沿电缆传输时,不仅自身会发生严重的衰减畸变,而且还会受到周围信号的干扰,在线检测困难。已有研究表明,电缆中的局放信号是一种具有混沌性质的信号,而混沌信号具有较强的抗干扰能力,局放时间序列的混沌特征参量不易受到电磁干扰的影响。本文在现有电缆局部放电机理及绝缘老化诊断研究的基础上,以混沌时间序列分析方法为基础,对XLPE电缆的局放定位与绝缘老化诊断方法进行了深入研究。主要工作有:(1)研究了局部放电信号混沌特征参量的计算方法,通过对三种时间延迟与嵌入维计算方法的对比分析,及Matlab仿真计算,发现C-C算法更适合局放信号进行时间延迟与嵌入维的计算。(2)采用小波去噪方法来对实际局放信号中的噪声信号进行去噪处理,并对去噪前后局放信号的混沌特征参量进行对比分析,发现去噪前后局放混沌特征参量有了比较明显的改变。计算结果表明:噪声信号对局放混沌特征参量计算有较大的影响,为了准确的得到真实局放信号的混沌特征量,对初始含噪局放信号进行小波去噪处理是十分有必要的。(3)搭建了XLPE电缆局放传输的Matlab-Simulink仿真模型,该模型综合考虑了导体集肤效应和半导电层等因素的影响。仿真研究了局放信号沿XLPE电缆传播的衰变规律,发现随着传输距离的增加,局放信号波形逐渐畸变展宽,高频分量衰减严重,证明了XLPE电缆是具有低通滤波性的。仿真研究了局放混沌特征参量沿XLPE电缆的传播规律,认为随着传输距离的增加,最大Lyapunov指数λ会慢慢趋于稳定,基本保持不变。因此,本文采用最大Lyapunov指数λ来作为反映电缆绝缘老化状态的特征量。随着传输距离的增加,关联维数按照对数函数趋势减小,利用关联维数这种特殊的函数变化关系,提出了一种基于混沌特征量的局放定位新方法。并通过仿真实验数据进行了验证,表明了这种新的局放定位方法是一种有效可行的方法。
【关键词】：XLPE电缆 局部放电 小波去噪 混沌特征参量 电缆老化诊断 局放定位
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究的背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 水树和电树引发机理及影响因素12-14
• 1.2.2 电缆局放定位技术14-15
• 1.2.3 电缆绝缘老化诊断15-16
• 1.3 本文主要工作16-17
• 第二章 局部放电时间序列混沌特性分析17-29
• 2.1 混沌理论及基本特征17-19
• 2.2 局部放电信号混沌特征参量的计算方法19-26
• 2.2.1 时间延迟与嵌入维数19-23
• 2.2.2 Lyapunov指数λ23-24
• 2.2.3 Kolmogorov熵24-25
• 2.2.4 关联维数25-26
• 2.3 局部放电信号混沌特征分析26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 基于小波分析的电缆局放信号去噪29-41
• 3.1 噪声对混沌特征量计算的影响29-30
• 3.2 小波去噪原理及步骤30-36
• 3.2.1 小波理论基础30-33
• 3.2.2 小波信号去噪问题33-35
• 3.2.3 基于阈值的小波去噪方法35-36
• 3.3 电缆局放特征信号的提取36-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 交联聚乙烯电缆局放仿真模型41-55
• 4.1 局放脉冲信号沿电缆的传播特性研究41-46
• 4.1.1 电缆中脉冲传输参数41-44
• 4.1.2 局放信号沿电缆的衰耗44-45
• 4.1.3 线路衰耗对局放信号沿电缆传输的影响45-46
• 4.2 考虑频变特性的XLPE电缆模型研究46-53
• 4.2.1 频域模型46-48
• 4.2.2 拟合模型48-50
• 4.2.3 XLPE电缆仿真模型参数设置50-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 XLPE电缆局放定位与绝缘老化诊断仿真分析55-69
• 5.1 电缆绝缘老化局放特征量分析56
• 5.2 Matlab仿真分析56-68
• 5.2.1 XLPE电缆局放脉冲信号56-57
• 5.2.2 Matlab-Simulink仿真模型57-58
• 5.2.3 局放特征量在电缆中的传变规律58-65
• 5.2.4 基于混沌特征量的电缆局放定位方法65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 附录 （攻读学位期间发表论文目录）77

【参考文献】

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本文编号：952229