超高频PD时频域幅值三维矢量相关谱图构建和应用

笔者对超高频(UHF)检测获取的局部放电(PD)脉冲波形序列,提出基于信号时域幅值或频域幅值构建三维矢量相关谱图,再利用无监督聚类分析获取在谱图中不同分布位置的子脉冲群,最后对各个子类脉冲群对应的PRPD谱图进行识别和分析,从而形成一种新型的脉冲源(干扰、局部放电)分离及初步定位技术。应用结果表明,该新型技术具有脉冲源分离性强,并能够进行初步定位和处理抗干扰及多局放源问题。     

S变换在电力电缆局部放电信号时频分析中的应用

针对电力电缆局部放电检测,介绍了基于新型S变换的时频分析方法,用于提取及分辨淹没在现场噪声干扰中的局放脉冲信号。局放信号是典型非平稳信号,单纯使用时域或者频域信息都不能很好地表示奇异信号的时变信息。最近发展的S变换是连续小波变换和短时傅里叶变换的一种结合与延伸,引入了幅度和宽度均随频率变换的高斯窗,具有与频率相关的渐进分辨率特性。局放信号的S变换图谱,在信号高频分量部分获得较高的时域分辨率,而在低频分量部分获得较高的频域分辨率,并可提取局放脉冲发生时刻及信号中心振荡频率等特征信息。对仿真信号和现场采集的电力电缆接地线上的局放信号应用S变换进行时频分析,并与短时傅里叶变换及Gabor变换等传统时频分析方法比较,结果显示S变换的时频分析可有效获取局放脉冲信息。     

串联谐振下电缆局部放电的双传感器检测技术

为了实现电力电缆耐压与局部放电(partial discharge,PD)同步测试,提出了变频串联谐振下电缆局部放电的双传感器检测技术,并在实验室搭建测试平台对该技术进行了验证。首先,基于电缆局部放电信号传播特性,利用高频电流传感器(high frequency current transformer,HFCT)检测流经电缆接地线上的脉冲信号(包括干扰信号与局放信号)做主信号,利用超高频传感器(the ultra high frequency,UHF)检测变频电源产生的脉冲干扰信号作参考信号。然后,采用基于阈值窗的时域滑动能量搜索方法对两路信号进行脉冲提取,并根据HFCT中干扰信号和UHF信号在时域上发生重叠的特点,采用交集判别算法实现HFCT信号中局放信号的分离识别。最后,构造局放相位分布(phaseresolvedpartial discharge,PRPD)谱图确定局放源的类型。实验结果表明,该技术能在变频电源强干扰下实现PD信号的分离识别。该方法可实现耐压与PD测试,对实际工程有一定的指导意义。     

变压器局放在线监测UHF信号提取方法研究

局部放电(以下简称:局放)是引发变压器早期绝缘故障的重要原因之一,采用检波技术提取局放超高频(UHF)信号包络,根据放电指数衰减特性,提出两种放电UHF脉冲判别准则:脉冲宽度-局部峰个数(Tp-Np)关系和相关系数-均方误差(CC-MSE)准则。通过能量阈值法识别脉冲,逐层剔除复杂现场干扰,分类识别变压器内部局放UHF信号,放电幅值和相位等信息基本无损失。提出的实用算法依据时域波形特征,计算复杂度小,非常适合在线监测。     

局部放电脉冲信号ICA提取技术的初步研究

为了提高局部放电在线监测的灵敏度,根据独立成分分析(ICA)基本模型的定义,提出将背景噪声信号与局放脉冲信号看成两个相互独立的信号源,不同观测点获取的观测信号为两者的线性混合,从而可以实现两者的分离的方法。利用ActiveX自动化技术实现了可用于局放脉冲信号提取的ICA软件模块;基于双通道超宽带检测技术,对加噪后的直流下油纸绝缘针板缺陷模型的局放脉冲序列提取进行了试验研究并且利用峭度准则与试验电压极性相结合的方法消除了局放脉冲提取的ICA含混性问题。实验结果表明:该方法能够提取被背景噪声完全淹没的脉冲信号,可以恢复出单个局放脉冲波形、脉冲波形之间的相对幅值关系以及脉冲极值所对应的时间点等重要局部放电信号信息。     

空间电容耦合法测量局部放电信号的波形及能量分布特性分析北大核心CSCD

文中基于空间电容耦合法制作了非接触式局部放电传感器,并利用4种典型的绝缘油纸缺陷模型,搭建了局部放电实验平台,探究了所制作的传感器与传统脉冲电流法测量到的局部放电时域波形和频域能量分布特性。实验结果表明:利用空间电容耦合法可有效获取绝缘油纸缺陷模型的局部放电信号。传统脉冲电流法测量频带较低,4种缺陷模型中,仅可有效分辨出含强垂直分量的沿面针板放电信号,其他3种缺陷模型放电信号的时域波形和频域能量分布特性较为接近,无法有效分辨。而文中制作的局放传感器测量频带可达数百兆赫兹,测得的信号高频信息量含量较为丰富,利用信号的时域波形或频域能量分布特性均可实现对不同缺陷模型放电的识别,为利用空间电容耦合方法测量电力变压器局部放电及进行放电模式识别提供了研究基础。     

变频谐振下10 kV电缆缺陷局部放电检测研究

采用目前方法检测电缆缺陷局部放电时,因变频谐振PD信号的影响而导致其整体有效性较差。提出变频谐振下10 kV电缆缺陷局部放电检测方法。在二阶包络线的基础上提取局部放电信号脉冲,并通过阈值策略消除局部放电信号中存在的噪声,避免其对检测过程造成干扰;提高局部放电脉冲信号的时域波形、频域波形特征量,将其输入BP网络中,在变频谐振下完成10 kV电缆缺陷局部放电检测。实验结果表明,所提方法的识别率高,其检测结果的相对误差低。     

基于超高频信号检测GIS局放模式识别

利用一种新型的便携式 GIS局放超高频 (UHF)信号传感器在实验室中对 7种 GIS故障模型进行了局放测量。试验研究结果表明 ,从检波脉冲随相位分布特征可识别 GIS中的局放类型。总结了高压导体上的金属尖刺、高压导体及接地体之间的接触不良、盆式绝缘子上金属颗粒等 7种常见波形特征 ,建立了一个基于时域检波波形的 GIS故障局放模式识别库 ,为在 GIS现场检测局放提供了参考依据     

基于线性预测分析时差估计的特高频局部放电定位方法

基于特高频(UHF)信号的局部放电(PD)定位方法由于其对信号时差的计算误差较大,因此还未能在变电站中进行广泛的应用。文中提出了一种基于线性预测分析的时差估计方法,该算法首先对实际采集的特高频信号做预测分析,然后对预测误差应用幂定律以突显局放发生时刻,最后利用广义相关法进行时差估计。该方法能够以较高的精度计算信号时差,从而提高了局放定位的精度。实验结果表明,利用文中方法进行局放定位,定位距离误差可控制在1 m以下,方向角定位误差可控制在8°以下,证明了该方法的可行性。     

一种局部放电脉冲信号频域变换的新方法

为了提高检测系统识别局部放电信号和干扰信号的能力,笔者根据局部放电脉冲信号的超宽带特性,提出使用梅林变换对其进行处理,得到该脉冲信号的特殊"频域"波形。针对实际信号的离散特性,给出了基于快速傅立叶变换(FFT)而实现信号快速梅林变换(FMT)的方法。实例分析结果表明:该变换算法简单、运算速度快,可以应用于宽带信号的在线实时处理。这为局部放电脉冲信号"频域"变换以及"频域"波形特征参数提取提供了一种新的方法。     

交流局部放电宽带检测与分析仪的研制

笔者系统地介绍了基于Measurement Studio软件平台研制的一种新型交流局部放电宽带检测与分析仪.其主要包括利用NI5112高速示波采集卡和前置信号处理单元实现的采样率为100 MS/s、模拟宽带为10 kHz～40 MHz的局部放电脉冲宽带检测技术,和基于脉冲波形时频特征的脉冲群实用快速分类技术以及基于PR...     

基于脉冲电流波形的GIS局部放电检测抗干扰技术研究

介绍了基于脉冲电流波形用于GIS局部放电检测的新型抗干扰技术。该抗干扰技术由脉冲电流波形的特征提取以及基于波形特征的聚类分析实现。其中,脉冲电流波形的特征提取由基于时频波形和频域波形的等效时频法,而快速聚类分析则由模糊C均值聚类(FCM)实现。受干扰脉冲源影响的电晕放电仿真试验和基于宽带局部放电检测的GIS母线毛刺试验均验证了该新型抗干扰技术的可行性和实用性。     

基于GIS中电磁波传播路径特性的局放源定位方法

气体绝缘开关设备（GIS）中发生局部放电（以下简称局放）时,为查找绝缘缺陷,需对局放源进行准确定位。超高频（UHF）时差定位法由于原理简单、实现方便、定位精度高等优点获得了广泛应用,但当局放信号的初始脉冲较小而难以确定信号的起始脉冲时间时,UHF时差法将难以有效运用从而导致较大误差。为提高时差定位法的准确性,对局放电磁波在GIS中的传播路径特性进行研究,分析结果表明,局部放电产生的电磁波在GIS中的传播路径与局放源的位置、检测点的位置密切相关,据此提出了基于传播路径的脉冲时差定位法。实验结果表明,当局放源位于GIS外壳附近、电磁波信号初始脉冲很小、难以辨识时,用该方法可以准确定位。     

基于虚拟仪器的GIS局部放电声电联合检测系统

笔者设计了一套基于虚拟仪器的GIS局部放电声电联合检测系统,通过不同速率的数据采集模块对GIS局部放电过程中所产生的超高频、高频电流以及超声波信号进行多通道同步联合检测。系统基于LabVIEW虚拟仪器平台开发,可连续捕捉与采集存储局部放电脉冲波形信号、实时计算放电脉冲相位。利用采集的局放信号进行时频分析和模糊聚类实现了多源局放的有效分离和类型判断,同时基于多路局部放电超高频信号与超声波信号本身或两者之间的时差可实现局部放电源的定位。该系统已在多个220 kV及500 kV GIS变电站的局部放电现场检测中得以应用,检测结果验证了系统的性能。     

参数优化支持向量机的密封电子设备 多余物定位方法研究

在密封电子设备的生产制造过程中,对多余物进行检测和定位至关重要。 针对设备体积大和多余物位置难以确定的问 题,使用参数优化支持向量机对设备内部的多余物进行定位。 通过设计信号调理电路与多通道信号同步采集电路,调理和采集 微弱的多余物信号,设计两级双门限脉冲提取算法和多通道脉冲匹配算法对信号进行预处理,得到有效的信号数据。 提取和选 择性能优良的时频域特征构建定位数据集,比较不同分类算法在数据集上的性能表现,对更优的支持向量机进行参数优化设 计,将优化后的支持向量机定位模型用于实物测试。 测试结果表明,参数优化支持向量机的定位模型在航天电源内部的多余物 定位测试的平均精度达 82. 58%,定位模型的泛化能力良好,达到航天系统工程的精度要求,该方法理论上可以推广应用于类似 产生机理的碰撞信号定位。     

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。     

用于局部放电信号定位的多样本能量相关搜索提取时间差算法

提出一种应用多样本非平稳信号的能量相关搜索提取时间差算法,阐明该算法的原理,给出具体计算公式和步骤,对实验室获得的大量变压器局部放电超高频信号数据样本,经过“相关–移位–叠加”数学变换,得到具有统计意义的能量累积曲线,再利用相关搜索原理准确计算出多传感器信号间的时间差,有效解决了多信号间时间差难以准确获取和用单样本数据对局放源定位的结果分散性大的问题,其定位时间误差在皮秒级,距离误差在厘米级。     

实测信号激励条件下GIS局部放电的电磁波传播特性研究

笔者主要分析GIS典型绝缘缺陷引起的局部放电(PD)过程,并应用FDTD算法,分别以理想的高斯脉冲信号和真实PD电流信号为激励源,研究电磁波在GIS内部的传播特性,结果表明:PD实际电流信号与理想高斯脉冲激励下的电磁渡相差较大,PD超高频电磁波传播特性仿真研究宜采用实测PD信号作为模拟激励源.     

快速独立分量分析算法在局放超声阵列信号去噪中的应用

根据阵列信号去噪需要最大限度保留"相位差"信息的要求,提出采用快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)对含噪局放超声阵列信号进行去噪处理。首先通过分离矩阵U实现混合信号中源信号与噪声信号的逐次分离;然后采用波形相似性原则对分离后的信号进行盲抽取,获得去噪后局放超声信号;在此基础之上,对局放超声阵列信号模型进行了重构。同时,提出以阵列流型平均相角差、波形变化趋势、波形相似性以及去噪前后的信噪比等参数对局放超声阵列信号的去噪效果进行综合评价。最后,将FastICA用于实验室实测局放超声阵列信号的去噪。结果表明,FastICA能够很好的抑制局放超声阵列信号中的白噪声,在保证高信噪比的情况下,可最大限度地保留阵列信号的"相位差"信息,确保良好的测向效果。