形态学滤波与自适应噪声抵消在GIS局部放电超高频信号去噪中的应用

抑制局部放电信号中的噪声干扰是GIS局部放电在线监测的关键技术之一。尽管超高频检测方法能够有效避开低频干扰,但来自测量系统的白噪声仍然为局部放电的准确测量带来挑战。针对GIS局部放电监测中的白噪声干扰,以提高局部放电超高频法的测量精度为目标,文中采用形态学滤波和自适应噪声抵消相结合的方法对GIS局部放电超高频信号的去噪问题进行了研究。通过对4种典型绝缘缺陷产生的局部放电超高频信号的去噪实验,结果表明文中所用方法较小波变换方法能更好地去除白噪声且去噪后信号具有较小的幅值误差和畸变率。     

变频电机绝缘的局部放电检测技术

为解决陡上升/下降沿脉冲方波电压下变频电机绝缘局部放电(PD)检测的信号提取问题,对比研究了高频电流传感器和超高频法测试中局部放电和脉冲电源干扰的时域和频域特性。针对2种信号的不同特征,提出了抑制脉冲电源干扰、提高信噪比的方法。研究结论认为,依据IEC标准进行变频电机局部放电检测时,超高频法在局部放电起始放电电压测试和脉冲信号提取中表现出较高信噪比(S/N)性能,可优先选用。相关系数分析方法可作为局部放电脉冲是否淹没在脉冲电源干扰中的有效判据,联合采用相关系数分析和sym2小波提取技术后,宽频电流测试法仍可在需要的场合作为变频电机绝缘局部放电检测的有效补充。     

基于支持向量机的GIS超高频局部放电模式识别

局部放电(PD)可以反映气体绝缘组合开关电器(GIS)内部的绝缘缺陷,不同类型的放电对GIS的危害程度存在明显的差异,正确识别GIS的放电类型对于保证GIS安全可靠运行、评估GIS的绝缘状况和制定合理的维修策略具有十分重要的意义。为了研究GIS中不同缺陷所激发的局放信号的特征,设计了4种典型放电缺陷模型来模拟GIS中可能存在的绝缘缺陷,通过试验从超高频(UHF)信号中提取出8个统计特征参数来描述放电的典型特征。基于支持向量机(SVM)算法设计构造了4分类SVM模型,采取投票的方式识别放电类型。实验结果表明,该方法识别率高,能有效识别4种GIS中的典型放电。     

应用复小波变换抑制GIS局部放电信号中白噪声干扰的研究

由于GIS局部放电超高频检测中不可避免的会遇到白噪声干扰，且现有抑制白噪声的方法有许多不足之处。文中根据白噪声干扰的特点，构造了Daubechie’S系列复小波，通过复小波变换的简单信息和复合信息，对染有白噪声的仿真信号和实测信号进行去噪研究。结果证明：综合运用复小波变换的简单信息与构成的复合信息，能更有效地抑制GIS局部放电超高频信号中的白噪声干扰。     

基于小波分解尺度系数能量最大原则的GIS局部放电超高频信号自适应小波去噪

抑制干扰是GIS局部放电在线监测的关键技术之一。尽管局部放电超高频检测方法能够有效避开低频干扰,但来自测量系统的白噪声仍然为准确测量局部放电带来困难。为有效抑制白噪声,提高局部放电超高频法的测量精度,本文提出一种用于GIS局部放电超高频信号的自适应小波分解去噪算法,该算法基于每层小波分解尺度系数能量最大的原则,逐层自适应选取最优的小波进行分解,并结合Donoho提出的软阈值法进行去噪。对人工绝缘缺陷产生的四种GIS超高频信号的去噪结果证明了该算法较其他小波算法能更好地去除白噪声且去噪后信号波形畸变较小,具有很好的应用前景。     

基于小波变换抑制GIS局部放电监测中白噪干扰的新方法研究

针对GIS局部放电监测中的白噪干扰 ,以离散二进小波变换为基础 ,采用软硬阈值结合的混合阈值滤波方式 ,将信号的能量误差函数作为去噪的目标函数 ,提出了一种从白噪声中提取GIS局部放电信号的新方法。仿真试验结果表明 ,该方法具有抑制白噪干扰能力强 ,PD信号畸变小 ,算法简单等优点 ,能够从白噪干扰中有效地提取出局部放电信号。     

局部放电超高频检测抗干扰与多源放电信号分离方法

变电站的电磁环境复杂,存在大量处于超高频(ultrahigh-frequency,UHF)段内的通讯干扰信号及设备外部的脉冲型干扰信号,导致难以对局部放电故障现场检测结果进行准确的诊断。针对局部放电UHF检测中的抗干扰问题,提出了一种基于波形互相关分析、噪声传感器及幅比聚类分析的局部放电UHF综合抗干扰技术,试验证明这种抗干扰技术可有效排除通讯干扰、设备外部脉冲型干扰,并实现设备内部多放电源辐射的超高频信号的分离与识别,提高局部放电检测与诊断的有效性与准确性。     

预防气体绝缘金属封闭开关设备故障的超高频局部放电在线实时监控系统在韩国的应用

超高频(UHF)局部放电在线监控系统可预防气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)发生灾难性故障。文章对超高频局部放电实时监视系统的基本结构、局部放电试验情况进行了介绍,并给出了在韩国运行的2个应用案例。超高频局部放电实时监视系统的数据库储存有试验室条件下的各种超高频局部放电和现场实际运行中的故障信号,安装该监控系统后,非专家也可以判断出气体绝缘金属封闭开关设备的状态。     

基于经验小波与小波变换的GIS局部放电信号去噪方法研究

为解决气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)内部缺陷局部放电(partial discharge,PD)信号含有噪声的问题,搭建了模拟局部放电环境,采用超高频法(ultra-high frequency,UHF)采集缺陷PD信号。针对UHF PD信号具有周期性窄带噪声与白噪声的特点,提出了基于改进的经验小波(experience wavelet,EWT)与小波变换结合进行UHF PD信号的去噪研究。首先,含噪信号通过EWT预处理分解为多频率的模态函数,然后对模态函数进行小波去噪处理,将去噪后的模态函数按照峭度值进行划分,根据合适的阈值选取UHF PD信号的有效成分并重构信号,最后,通过构建UHF PD仿真信号并采用实测数据验证所提算法的有效性。仿真实验与实测去噪结果表明:文中所提改进去噪算法具有良好的噪声抑制能力,为GIS设备内部UHF PD信号去噪提供参考。     

GIS局部放电检测中的小波包变换提取信号

在介绍小波包变换算法的基础上，将小波包变换用于白噪声干扰下的气体绝缘组合电器(GIS)局部放电信号提取。对模拟的局部放电信号进行了小波包分解与重构的计算机仿真研究，分析了不同的局部放电波形、噪声水平及采样率对去噪结果的影响，最后对GIS内置传感器实测波形进行了小波包变换去噪。     

基于短时傅里叶变换的局部放电窄带干扰抑制

为有效抑制局部放电(PD)信号中周期性窄带干扰,文中提出短时傅里叶变换和矩阵束相结合的局部放电窄带干扰抑制方法。该方法利用短时傅里叶变换分析染噪PD信号,得到窄带干扰数目,同时分离出染噪PD信号中信号帧和噪声帧;采用矩阵束算法在噪声帧中对窄带干扰参数进行估计,重构出全时段的窄带干扰,实现局部放电的窄带干扰抑制。仿真及实测染噪PD信号的去噪效果表明,与传统的傅里叶级数法和局部能量比法相比,所提方法去噪后的残余噪声更小,对染噪PD信号中窄带干扰有很好的抑制效果。     

局部放电HF/UHF联合分析方法的现场电缆终端检测应用

使用局部放电检测方法检测高压电缆终端内的绝缘缺陷问题.根据高压电缆终端产生局部放电的不同信号传播特性,设计基于高频HF(High Frequencv)和超高频UHF(Ultra High Frequencv)检测原理的局部放电信号传感器以及便携式检测设备等,并开展现场电缆终端的局部放电在线检测.高频电流传感器可耦合接地线上流过的高频放电电流信号,而超高频传感器则感应空间传播电磁波信号.利用便携式检测设备实时采集数据结果,通过提取脉冲信号波形和多传感器信号联合比较分析等手段,对检测到的脉冲信号进行区分,排除外界干扰,分辨来自电缆终端内部的真实局部放电信号.现场检测结果表明,基于HF和UHF的局部放电联合分析方法,能够提高电缆局部放电辨别的准确性和有效性.     

局部放电超高频信号时频特性与传播距离的关系

超高频(UHF)检测法具有频带宽、信息量大、抗干扰能力强等一系列优点,近年来在局部放电检测中得到了广泛应用。为此,建立了变压器油纸绝缘局部放电模型,研究了超高频电磁波信号与脉冲电流之间的对应关系,以及超高频电磁波信号与传播距离的关系。实验结果表明:1)随着传播距离的增加,超高频电磁波信号的能量和幅值均呈非线性衰减趋势;2)局部放电超高频电磁波信号幅值与脉冲电流幅值成正比关系,超高频电磁波信号能量与脉冲电流幅值的平方成正比关系,且比例系数随着超高频电磁波信号传播距离增加而减小;3)超高频电磁波信号中高频分量随着传播距离增加而衰减很快。以上结论有助于更加详细地了解局部放电超高频电磁波信号的辐射规律,是超高频检测法用来检测电力设备局部放电的依据。     

基于双电容串联模型的TEV传感器在电缆终端局部放电检测中的研究

为研究不同暂态对地电压(TEV)传感器对电缆终端局部放电(PD)检测结果的影响,对基于不同模型的两种TEV传感器下的终端PD特征进行对比分析,并在此基础上提出了一种终端PD检测的新方法。通过电缆终端电热老化平台模拟终端实际运行条件,利用传感器提取PD数据,对比分析了终端局部放电特征以及传感器信噪比(SNR)。结果表明:不同传感器下电缆终端的局部放电特征及传感器SNR存在明显差异。基于单电容模型的TEV传感器在单次放电波形上升时间、持续时间及SNR低于双电容串联模型的TEV传感器;尽管PD信号的幅值差异较小,但基于双电容串联模型的TEV传感器在检测终端PD信号及抑制干扰上更具优势。此外,基于新方法提取的终端PD信号分布于触发信号的二、四象限,这些特征可为终端PD检测时放电信号的相位判定提供理论依据。     

GIS局部放电外置超高频检测系统

研制了宽带和窄带两种超高频外置天线传感器,两种传感器增益均大于1,驻波比在其有效带宽范围内均小于2,均能用于GIS局部放电超高频检测。设计了高性能放大器和半分布参数超高频滤波器,工作频带为300～1000MHz,完全覆盖了两种传感器的工作频带。性能测试表明,传感器和滤波放大器性能优良,频率匹配,能满足超高频信号检测预处理的要求。通过对绝缘子表面金属污染缺陷产生的局部放电信号进行检测研究表明,超高频检测系统能够检测到超高频段微弱的局部放电信号,并能抑制低频段干扰,为后续模式识别的研究打下了基础。     

基于模糊K-近邻算法的GIS局部放电模式识别

气体绝缘金属封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)局部放电检测对保证GIS的安全可靠运行具有重要的意义。为了对高压GIS缺陷故障进行有效诊断,试验设计了四种典型缺陷模型,并用超高频法提取局部放电信号,得到Ф-q,Ф-n等分布图谱,获得了能够反映局部放电特征的偏斜度γSk、陡峭度ξKu和局部峰值个数Pe等特征参数。根据所提取的四种典型缺陷信号的特征参数特点,通过模糊K近邻分类(fuzzy K-NN classifier,FK-NN)算法对典型缺陷局部放电信号进行了模式识别。结果表明:当近邻个数K=7、调整参数β=0.75时,FK-NN算法对GIS内缺陷识别能达到较高的识别效果。     

GIS中典型局放缺陷的UHF信号与放电量的相关分析

超高频(UHF)信号与放电量的关系是局部放电UHF检测研究的难点问题,为了解GIS局部放电UHF法的检测结果与脉冲电流法的参量之间的关系,通过4种典型缺陷的局部放电模型的实验研究,比较了UHF信号的能量、二次积分、峰值电压、峰峰值、波面积等参量与放电量及放电量平方之间的联系。研究表明,UHF信号能量与其放电量平方的线性关系均具有最高的可决系数,即UHF信号能量与放电量平方之间存在线性关系;得到了UHF信号能量与其放电量之间的最佳回归曲线。研究结果对用超高频法定量检测电力设备局部放电具有重要的参考价值和指导作用。     

基于抗干扰性分析的UHF与HFCT传感器集约化应用

针对脉冲电流法或特高频法在单一应用于GIS局部放电监测时的局限性,研发、应用了基于多传感器的集成监测系统。根据GIS及电缆终端产生局部放电信号的不同传播特性,采用特高频传感器感应内部空间传播的电磁波信号,采用脉冲电流传感器耦合接地线上的高频放电电流信号。基于不同方法的抗干扰性,分析实时采集的局部放电指纹,提取、比对电磁波及脉冲波形信号,以过滤外部干扰,区分放电信号类型。应用效果分析表明,监测系统能够提高GIS及电缆局部放电识别与定位的准确性。     

GIS局部放电检测中的小波包变换提取信号

在介绍小波包变换算法的基础上，将小波包变换用于白噪声干扰下的气体绝缘组合电器（GIS）局部放电信号提取。对模拟的局部放电信号进行了小波包分解与重构的计算机仿真研究，分析了不同的局部放电波形、噪声水平及采样率对去噪结果的影响，最后对GIS内置传感器实测波形进行了小波包变换去噪。     

用于复小波变换的EWC阈值法抑制周期性窄带干扰

由于气体绝缘组合电器(GIS)的局部放电(PD)特高频检测虽然能够避开大多数窄带干扰,但是,还有部分窄带干扰会进入检测系统,从而湮没PD信号,因此在现场检测时必须加以抑制。根据PD信号与周期性窄带干扰小波变换后的不同特点,剖析了抑制周期性窄带干扰的常用方法--小波系数直接置零法的局限性,提出了可以用于抑制周期性窄带干扰的有效小波系数(EWC)阈值法,并以所构造的db4复小波对仿真信号与实测GIS特高频PD信号进行了对比去噪研究。研究结果表明:基于EWC阈值法的复小波变换能够有效地抑制GIS特高频PD信号中的周期性窄带干扰。