基于F-P光纤超声传感器和概率神经网络的油中局部放电模式识别研究

F-P光纤超声传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、电绝缘性良好等诸多优点,可在油中检测局部放电发出的超声信号。为了识别F-P光纤超声传感器所测局部放电信号的故障类别,建立了油楔、悬浮、尖端和沿面4种典型的局部放电模型,并进行了相关的试验研究。针对超声脉冲波形研究了一种信号特征参数提取的方法,实现了特征参数的提取,然后应用概率神经网络对超声信号进行智能模式识别,分析了识别效果。建立的4种局部放电模型能够产生稳定的超声信号,满足试验要求,并提取了超声脉冲波形特征参数,对其运用概率神经网络进行模式识别分析,结果发现识别效果良好,有较高的识别正确率。     

局部放电信号在电缆中的传播对波形影响的分析

用仿真方法和试验方法相结合,研究了电缆中局部放电信号的传播特性,分析了传播对信号波形的影响,提出利用信号时域波形特征进行放电类型识别时,需要考虑信号传播路径对其波形的影响因素。     

局部放电电磁波在GIS中传播路径的分析

为进一步揭示GIS中局部放电电磁波的传播特性,采用FDTD方法仿真分析了GIS中局部放电产生的电磁波信号的传播路径及其与信号波形之间的关系并在真实GIS中进行了相关试验研究。仿真和试验结果均表明局部放电电磁波在GIS中的传播路径与局部放电源的位置相关,且检测的电磁波信号波形受电磁波传播路径的影响也不尽相同。局部放电源靠近GIS内导体时,检测位置φ不同时的电磁波信号波形相似,且各电磁波信号的初始脉冲均较大,其传播路径为直线路径。局部放电源靠近GIS外导体时,电磁波信号波形与检测位置φ相关,在φ=0和φ=180°处检测的信号中有大脉冲出现,其传播路径为沿GIS外壳内表面绕向传播路径。     

油中典型局部放电模型放电波形特征参数的提取

根据油中局部放电脉冲波形的特性,提出了一种用于抑制噪声的多分辨率分析和软阈值相结合的小波消噪算法;同时对提取的放电波形的特征参数进行了分析和处理。结果表明,软阈值消噪能较好地解决保留信号局部特征与抑制噪声之间的矛盾,特别适合于对单个局部放电脉冲波形的处理;不同的局部模型,其放电脉冲波形的特征参数有很大差异,提取每种放电的波形特征参数,就可以较好地进行放电类型的识别。     

特征图谱时频信号放电识别算法研究与现场应用

高压电气设备局部放电检测通常夹杂干扰信号,造成分析与判断困难,干扰信号抑制是局部放电识别和故障判断的前提。基于局部放电信号时频分布特征,采用等效持续时间T和等效频率带宽F来表征局部放电宽带脉冲波形的时频特征,构建等效时频特征图谱(T-F谱图),再进行聚类分析即可实现不同放电类型和噪声的分离。利用特征图谱分类法对高压开关柜局部放电信号进行噪声抑制与脉冲分类,验证该方法对局部放电混合信号分离的有效性。     

局部放电信号在电力变压器绕组传播过程中的畸变

由于变压器是绕组类设备，变压器内部的局部放电信号将经绕组向两端传播至监测装置，从而导致作为故障诊断基础信息的放电脉冲信号发生一定程度的畸变，该文根据对脉冲信号在绕组中传播过程的实际测量结果，获得了绕组的基本冲击响应特性，利用典型模型放电的纳秒级快速变化波形测量结果，研究了不同情况（不同放电类型、不同放电部位以及不同的测量点）下放电脉冲信号在绕组中的传播规律，并提出了一种从实际测量波形中有效分析原始放电波形的方法，为实际的局部放电脉冲波形监测提供了试验依据。     

基于振荡波检测系统的电力电缆局部放电波形研究

介绍了局部放电电流法检测局部放电的基本原理,给出了振荡波局部放电测试电路,对基于这一检测原理的振荡波局部放电测试系统检测的波形信号进行分析。研究表明振荡波检测系统检测的局部放电信号会受电缆传播特性的影响产生衰减,且检测的信号波形基本上呈现脉冲型和脉冲振荡衰减型两种形态。     

基于K近邻算法的换流变压器局部放电模式识别

提出了一种基于K近邻KNN(K-Nearest Neighbour)算法的换流变压器故障诊断方法。设计了4种人工油纸绝缘缺陷,采用超高频天线采集局部放电信号。通过对局部放电超高频信号进行小波包多尺度变换,计算其多尺度小波系数的能量系数。采用KNN算法对局部放电超高频信号能量特征参数进行识别。将反向传播神经网络和所提方法对局部放电超高频信号模式的识别结果进行了对比,结果表明所提出的方法更适用于换流变压器故障诊断。     

变压器内典型油纸绝缘缺陷的高频局部放电传播特性研究

基于高频法检测局部放电技术已经相对成熟,为了现场检测和对变压器运行状况做出准确诊断,文中提出了利用高频法检测分析放电信号传播特性的方法。通过建立仿真模型确定了频带选择范围,并建立试验平台,利用多传感器同时测量和采集实时信号,对比研究了局部放电在变压器内部传播后以及在不同位置放电时高频信号的频谱特性。结果表明,高频局部放电检测法能够对变压器缺陷进行高效检测且高频信号变化规律明显,为实际的波形检测提供了试验依据。     

GIS金属突出物缺陷局部放电发展全过程的严重程度评估

局部放电作为GIS设备绝缘劣化的早期信号,能够引起绝缘的进一步劣化,因此,研究局部放电严重程度评估对GIS设备检修具有重要的理论意义。结合局部放电信号的统计特征与其严重程度的单调相关性,提取了能够表征局部放电严重程度的9项统计特征参数,将局部放电严重程度划分为轻度放电、中度放电与重度放电3个阶段,研究并构建了基于K-means聚类分析的局部放电发展全过程的严重程度评估算法,以金属突出物缺陷局部放电试验为例,对获取的局部放电发展全过程信号进行严重程度评估,得出不同严重程度下各特征参数的标准数值区间。结果显示,局部放电严重程度的评估结果与各特征参数的变化趋势完全相符,验证了该算法的可行性与有效性。     

XLPE绝缘电老化中局放特性试验研究

利用TE571局放检测仪和超宽频带局放(PD)检测系统研究了XLPE电缆绝缘试样加速电老化过程中判断试样老化状态的局放统计参量和单次放电波形特性。结果表明,电老化过程中单次放电时域波形的上升沿变陡,从老化前50 ns降低为老化50 h的8 ns;脉冲幅值从老化前的2 mV增加到老化50 h的17 mV;放电频谱中特征峰的位置随着老化程度的加剧向高频方向移动,从老化前<15 MHz增加到老化50 h的<50 MHz和125~200MHz。该研究为放电单次波形检测技术评估XLPE电力电缆绝缘状态的基础研究。     

XLPE电缆中间接头局部放电电磁波特性仿真分析

为研究XLPE电缆中间接头中局部放电激发的电磁波特性,建立了10 kV XLPE电缆接头模型,采用有限积分法对中间接头中超高频(UHF)电磁波的模式特性、衰减特性以及检测信号与局放脉冲波形之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明:在中间接头中,电磁波主要以准TEM模式传播,在其内部各处横向电场分量明显大于纵向分量;激励产生的电场强度和信号能量整体上随检测距离的增大迅速衰减,仅在导电硅胶附近由于电磁波反射增强而略有增大;UHF信号的能量由局放脉冲的波形决定,局放脉冲波形越陡,幅值越大,激发的UHF信号越强。     

油中局部放电超声信号模式识别的研究

本文设计了4种油中局部放电模型，通过实验采集了局部放电超声,在一超声信号的时域，频域特征和时域压缩波形数据等特征提取方法，采用人工神经网络进行了局部放电的模式识别，获得了较好的模式识别效果，最后分析了影响识别效果的主要因素。     

35kV电缆终端常温下两种刀痕的局部放电特性

为研究电缆终端主绝缘刀痕缺陷下的局部放电(PD)现象及在不同刀痕缺陷下的局部放电特征,通过电缆附件老化实验平台模拟电缆终端实际运行工况,利用高频电流传感器取终端PD数据,对比分析这两种刀痕缺陷在常温20℃时的幅值相位分布图谱(PRPD)、单次脉冲放电波形、放电量分布图、电场仿真图形及时频(TF)特性。实验结果表明,在常温下两种不同刀痕缺陷的局部放电特征呈现明显差异。环切刀痕缺陷的单次波形持续时间长于纵切刀痕缺陷,在放电量、放电幅值大小及放电相位分布范围上要高于纵切刀痕缺陷,时频特性也存在明显的差异。通过这些差异可为缺陷的类型判断提供理论依据,并对于提前发现电缆终端安装缺陷保证电缆终端的稳定运行具有非常重要的实际应用价值。     

The application of matched filters to PD detection and localization

In practice, partial discharge (PD) signals are corrupted mainly by narrowband noise caused by radio communications. Matched filters are very well suited for PD detection in the presence of such noise, since they exploit spectral regions with high SNR to maximize the SNR of a measured PD signal. In addition to its noise suppressing capabilities, a matched filter provides a means to estimate accurately PD pulse magnitude and arrival time. Consequently, PD detection can benefit greatly from the application of matched filters. However, good knowledge of the signal waveform is required. In many cases, such information can be obtained by measurement or modeling of the PD pulse propagation.     

Partial discharge measurement in a long distance SF6 gasinsulated transmission line (GIL)

We evaluated the generation, radiation, and propagation characteristics of partial discharge (PD) signals in 275 kV full-scale SF₆ gas insulated transmission line (GIL) model with a length of 168 m. We analyzed the correlation between the PD current pulse and the radiating electromagnetic wave by comparing their frequency spectrums. In addition, simultaneous measurement was performed on the current pulse waveform of a single PD and the corresponding electromagnetic wave as propagated in GIL, with the phase gate control method. As a result, the PD signal attenuation rate of 50 MHz and 300 MHz for the propagation of 100 m was obtained as 2.5 dB and 8.7 dB, respectively. Furthermore, by selecting an appropriate measuring frequency, even a 1~2 pC PD could be detected at the measuring site 168 m away from the PD source in the GIL     

电力电缆局放定位中波速确定方法研究

由于电缆中局放脉冲传播速度很快,对电缆局放定位误差影响很大。由于电缆参数不同导致其中局放脉冲的传播速度有所差别。波速微小的差别会使定位结果偏差较大。针对不同电缆,局放定位应该采用基于实验确定的波速。在分析了广泛应用的交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆中局放脉冲传播特性后,提出了电缆局放定位中波速确定方法。基于实验数据拟合,得到局放脉冲在电缆中的传播时间与电缆长度的表达式,为局放点精确定位打下基础。     

GIS局部放电超高频检测法有关问题的仿真研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)中的局部放电在腔体中产生超高频(ultra high frequency,UHF)电磁波信号。为研究GIS局部放电源与UHF信号的关系,利用时域有限差分法计算局部放电产生的UHF信号;通过改变放电源和探头的参数,研究了局部放电产生的UHF信号的特性。仿真分析结果表明:UHF信号的幅值与局部放电脉冲幅值成线性关系;UHF信号与放电源的径向位置、放电通道长度、放电脉冲波形以及放电源与探头的夹角有关。单纯 UHF信号很难解释局部放电量的大小,但UHF信号可在一定程度上反映出GIS的绝缘状态。