运行中的GIS不同部位盘式绝缘子超宽频带局部放电特性试验研究

采用超宽频带局部放电测试系统,研究了玉泉变运行中的110kV电压等级GIS各关键部位盘式绝缘子的超宽频带局部放电信号。试验结果发现,运行中的GIS不同部位的盘式绝缘子具有各不相同的局部放电特征,且放电频率主要集中在300MHz频率段以下,为今后GIS在线监测提供了数值依据。     

基于小波和分形分析的GIS局部放电信号特征提取

结合小波包分频和分形技术原理，提出一种气体绝缘金属开关装置(GIS)局部放电信号特征的提取方法。文中指出了小波变换和分形理论相结合用于特征提取的有效性；求出不同故障类型局部放电信号的分维数，利用其大小进行特征提取；对于不能以此参数区分的放电信号，利用小波包对其进行频带分解，通过设定阈值找出不同故障类型与特征频带的分维数的相关性，从而实现故障特征提取。针对GIS局部放电的5种典型放电模型，通过试验获得大量放电样本数据，利用上述特征提取方法对其进行区分，获得了较好效果，结果表明利用小波包分形维数能够较好地进行局部放电信号特征提取。     

三相共箱式GIS局部放电超高频信号特征的研究

GIS在制造和装配过程中难免会留下一些潜伏缺陷,导致在运行中引起GIS内部局部放电。研制了一种超高频宽带振子天线——套筒天线传感器,并对其性能进行了仿真计算,结果表明可以用作局部放电检测的超高频传感器。为研究三相共箱式GIS中存在缺陷引起的局部放电超高频信号的特征,建立了6种典型缺陷模型来模拟局部放电故障,采用自建的局放检测系统测量得到了各种缺陷下GIS局部放电的宽频带特征,为三相共箱式GIS局部放电缺陷的监测和诊断奠定了良好的基础。     

超声波法进行变压器局部放电模式识别的研究

在线识别局部放电模式可以有效地判断局部放电对变压器绝缘的危害程度。文中根据局部放电超声波信号存在的非线性和非平稳特性，提出利用分形理论对局部放电超声波信号的时域脉冲形进行分析，对分形理论及其参数计算方法进行了简单的介绍，在自制的几种典型变压器局部放电模型上进行实验，计算了所得到的局部放电超声波信号的分型参数（分维数和空缺率），得到不同放电形式的分形特征，利用人工神经网络对所得到的分形特征进行模式识别，结果表明利用超声波信号可以有效地判断变压器局部放电模式，为变压器局部放电信号的特征提取和模式识别提供了一种新的研究方法。     

基于小波和分形分析的GIS局部放电信号特征提取

结合小波包分频和分形技术原理,提出一种气体绝缘金属开关装置(GIS)局部放电信号特征的提取方法.文中指出了小波变换和分形理论相结合用于特征提取的有效性;求出不同故障类型局部放电信号的分维数,利用其大小进行特征提取;对于不能以此参数区分的放电信号,利用小波包对其进行频带分解,通过设定阈值找出不同故障类型与特征频带的分维数的相关性,从而实现故障特征提取.针对GIS局部放电的5种典型放电模型,通过试验获得大量放电样本数据,利用上述特征提取方法对其进行区分,获得了较好效果,结果表明利用小波包分形维数能够较好地进行局部放电信号特征提取.     

超宽频带范围内局部放电和干扰信号的时频域特性研究

传统的局部放电检测是测量和分析１ＭＨｚ以下的信号,这些方法测量频带窄、信息量少、易受干扰,不能全面地反映局部放电的本质特征。新近提出的超高频和超宽频带局部放电检测技术,对局部放电检测技术的发展具有重要意义。本文简明扼要地阐述了局部放电信号的物理本质和超宽频带检测原理,运用自行研制的超宽频带局部放电检测系统,研究了典型放电信号和干扰信号的本征特征,为进一步建立超宽频带局部放电检测指纹库、提高绝缘诊断的准确性奠定了基础。     

典型干扰的超宽频带指纹特性的研究

在局部放电测量中如何区分和抑制干扰信号十分重要，本文利用超宽频带检测技术研究了几种典型干扰信号的超宽频带频谱指纹特征，发现不同类型的干扰信号在时域和频域上有明显区别，并且干扰信号与局部放电信号也有明显区别。利用上述特性，可以在干扰环境下有效地进行局部放电测量。     

识别局部放电的新特征量——分维数的研究

用分形理论提取了局部放电信号的分维数 ,将其作为特征量进行局部放电信号的识别。研究表明 ,分形维数作为识别局部放电的特征量具有广阔的应用前景     

基于超高频法的典型GIS局部放电检测

GIS局部放电检测是GIS绝缘状态监测的一种科学有效的方法。笔者构建了GIS实验模型以及基于超高频法的局部放电在线检测系统,对GIS中典型的几种局部放电特征进行了研究,采用基于相位的分析模式详细分析了不同放电类型在不同电压条件下的放电特征,并结合常规局部放电测试仪,对UHF信号的放电量进行估计,为进一步进行放电类型的智能模式识别及研究超高频信号与放电量关系提供了试验依据,以提高UHF局部放电检测的工程实用性。     

变压器局部放电在线监测超高频Hilbert分形天线研究

论述了Hilbert分形天线基本原理,并根据分形天线电磁场理论,提出了应用于变压器局部放电超高频在线监测的Hilbert分形天线优化设计方法。通过仿真计算,研究了几何参数对Hilbert分形天线性能的影响,设计出用于变压器局部放电监测的3阶Hilbert分形天线。通过气隙放电、沿面放电、电晕放电3种典型变压器绝缘缺陷局部放电实验,采用分形天线和脉冲电流传感器对这3种局部放电进行了测量,并分析了分形天线的局部放电测量信号功率谱。实验结果证明该天线能够有效应用于变压器局部放电超高频在线监测。     

基于时频分析与分形理论的GIS局部放电模式识别特征提取方法

识别局部放电(PD)的缺陷类型是评估电气设备绝缘状况的一项重要指标,通过特高频传感器(UHF)可获取局部放电信号。然而,传统的基于统计参数的信号特征提取方法存在高维数和无效信息过多的缺点,该文提出了一种基于时频分析和分形理论的气体绝缘组合电气(GIS)局部放电模式识别特征提取方法。首先利用小波变换对局部放电信号获取能量的时频分布图;然后运用差分盒计数法(DBC)对能量分布图进行分形维数的特征提取,并采用线性判别分析(LDA)对特征向量进行降维处理;最后利用支持向量机(SVM)对局部放电缺陷类型进行分类。为验证所提出算法的有效性,在实验室252 kV GIS局部放电仿真实验平台的模型气室内设置了尖端放电、自由微粒放电、沿面放电和悬浮电极放电4种典型缺陷类型,由特高频传感器采集各类缺陷的局部放电信号,后由该文算法进行分类。实验结果表明,采用该文所提特征提取方法对4种典型缺陷类型的识别准确率超过96%,显著优于传统的基于统计参数的信号特征提取方法。     

基于尺度-能量熵特征对的特高频局部放电辨识方法

对气体绝缘组合电器(GIS)进行局部放电(PD)检测,可以发现GIS内部早期绝缘缺陷和隐患,并预防绝缘事故发生。文中采用复小波分解(CWT)对GIS内部特高频(UHF)PD信号进行多尺度分解,分析了CWT能量熵(CWT-EE)随CWT尺度的变化规律,发现UHF PD信号信息主要分布在能量熵变化梯度较大的尺度下。为此,文中提取CWT-EE及其对应尺度,构建尺度-能量熵(SP-EE)特征对,既保留了PD信号能量特征信息,又保留了UHF PD信号小波尺度信息。最后,采用支持向量机(SVM)进行UHF PD类型辨识,结果表明:SP-EE特征对不但可以有效识别GIS内部4种典型绝缘缺陷,而且能够有效降低UHF PD信号分解层数和PD特征维数。     

GIS局放在线监测用高频宽带信号调理电路

根据气体绝缘变电站(GIS)高频宽带局部放电在线监测的需要,运用射频电路的设计理论,研究开发了一 种适用于GIS局部放电在线监测的高频带宽信号调理电路。该电路在1～150MHz带宽范围内可实现GIS局放 信号的高频宽带多路输入测量及信号调理并已成功应用在一GIS现场高频宽带局放在线监测系统中。     

基于GK模糊聚类和LS-SVC的GIS局部放电类型识别

局部放电可以反映气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)内部的绝缘缺陷,对正确识别GIS的放电类型具有重要意义。在GIS重症监护系统研究平台上人工设置4种GIS的典型缺陷。基于4种缺陷不同电压等级下的局部放电样本数据,提取局部放电灰度图像的分析特性作为识别特征量。同时考虑到现场干扰对局部放电信号的影响,利用GK模糊聚类算法对分形特征量进一步处理,以提取隔离干扰后的分析特征量。最后设计了基于LS-SVC的局部放电模式识别器。试验结果表明所提方法能有效识别GIS放电类型,比人工神经网络方法具有识别率高、稳定性好的优点。     

基于模糊聚类算法的油纸绝缘缺陷识别

采用典型模糊聚类算法(FCM)对电力变压器油纸绝缘缺陷进行诊断,研究不同绝缘缺陷的局部放电超高频信号特征识别问题。根据变压器内部绝缘缺陷特征,文章构建典型油纸绝缘缺陷模型,通过提取局部放电超高频信号特征量,构建综合识别矩阵,对缺陷进行识别。采用模糊C-均值聚类算法分别对信号小波去噪前后两种综合特征矩阵进行聚类分析及识别。对比结果表明,小波包多尺度超高频网格维数和能量参数能有效区分4种绝缘缺陷;小波去噪方法提高了正确识别率、最小识别率、识别稳定性、算法稳定性和收敛性。验证了模糊C-均值算法对油纸绝缘缺陷识别的适用性。     

基于交叉比对的UHF-PD在线监测装置现场校验方法

局部放电（PD）在线监测装置对设备状态综合感知与智能诊断起到重要作用。随着运行年限的逐渐增加,受到工作环境、生产工艺等多因素影响,传感器本体性能遭受挑战,需要开展校验工作。从特高频传感器工作特性、安装位置与信号传输衰减特性3个方面对影响特高频局部放电（ultrahigh frequency partial discharge,UHF-PD）在线监测系统现场校核的因素开展分析,在传统CIGRE校验方法基础上进一步提出交叉比对式校验方法,通过不同相间的横向比对、互为输入/输出情况下的镜像比对等方式有效降低绝对值检测对传感器校验准确性的影响,提升了整体校验效率。最终,采用所提出的交叉比对式校验方法对某变电站高压500 kV侧GIS UHF-PD在线监测装置开展现场校核,成功发现传感器灵敏度下降、传感器部署位置不合理以及采集板故障3种典型问题,验证了该方法的有效性和可行性。     

利用辐射UHF信号反演局部放电脉冲电流

获取局部放电(PD)特征信息是局部放电特高频(UHF)检测的关键问题之一,研究UHF信号与PD脉冲电流之间的关系有助于绝缘缺陷的诊断.文中从电磁辐射理论出发,计算了变压器油箱外壳等复杂环境影响下的PD脉冲电流辐射场,分析了PD脉冲电流辐射场的横电磁波特性.在此基础上,提出了利用检测UHF信号的时间积分反演PD点脉冲电流的新方法,并讨论了UHF传感器及检测系统频带对PD脉冲电流推测算法的影响.仿真和油中针-板型放电实验结果表明:文中所提出的方法能有效推测PD脉冲电流波形,对变压器PD信号UHF在线监测和智能化诊断有一定的参考价值.     

直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性

为研究直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性,组建了一套直流电压下局部放电试验系统以及由局放超高频检测和超宽带检测组成的测量系统,其中脉冲电流超宽带检测的作用是确保超高频检测获取的信号来自于试品自身的局部放电。试验设计了6种油纸绝缘局放模型以模拟换流变压器的典型缺陷,并引入毫瓦分贝(DBM)频谱分析对超高频信号进行了统一化处理,以比较不同缺陷模型对应的超高频信号。直流下试验结果表明:局部放电电流脉冲具有极快的上升沿,能激励起大于300MHz的超高频电磁波,它可以通过超高频传感器加以耦合接收。各种缺陷模型局部放电的DBM频谱分布各异,超高频段能量幅值最大处也不一样。因此若想以高信噪比实现直流下局部放电超高频信号的在线监测,需要使用中心频率可调的窄带滤波器。这些特性为直流输电系统中使用油纸绝缘的电工设备进行局部放电超高频信号在线监测提供了试验依据。