基于时-相合成谱图的电力电容器薄膜局部放电模式识别方法

局部放电类型与电力电容器薄膜早期绝缘劣化程度密切相关，对局部放电类型的准确识别将有效改善电容器的运行状态和保障电网安全。本文设计了金属化薄膜电容器中易产生的薄膜间尖端缺陷、气隙缺陷和沿面缺陷模型，分析了电容器薄膜局部放电的时间序列谱图和相位分布谱图特性及平均放电量Q和放电重复率F的发展规律。将Q和F的变化曲线取点拟合，并与局部放电信号进行相关性分析，将相关性系数作为时域特征量。提取局部放电相位分布谱图的正负半周偏斜度、正负半周陡峭度和正负半周不对称度作为相位特征量。提出了一种基于时-相合成雷达谱图的电力电容器薄膜局部放电模式识别方法。通过对合成谱图中特征量封闭图形外接矩形的重心坐标进行聚类分析，利用重心坐标分布的象限对薄膜局部放电进行模式识别。结果表明：该方法相较于传统的单一谱图模式识别准确率更高，为电容器设备的在线监测和故障诊断提供了理论依据。     

油浸式变压器内多源局部放电谱图类型识别方法研究

电力变压器内的局部放电现象既是造成绝缘劣化的主要诱因，也是表征绝缘状况的特征量，准确识别局部放电的类型对于变压器绝缘状况诊断具有重要意义。本文提出一种基于Faster-RCNN算法的多源局放谱图类型识别方法，可以从多源谱图中检测到不同类别的局部放电信息簇。结果表明：将该算法运用到35 kV变压器测试获得的局放谱图中，多源放电的平均识别准确率达到72.1%，其中气隙缺陷放电点数量密集，谱图特征也较为明显，其漏检率和错检率相较于其他缺陷较低，具有较好的可分辨性。尖端缺陷由于间断性放电的特点和起始放电电压较高，导致漏检率较高。     

10 kV XLPE电缆接头典型安装缺陷的工频局部放电特征对比研究

电缆接头常发生安装缺陷,放电谱图与缺陷类型的关系仍是电缆制造、安装缺陷局部放电检测研究的重点。分别制作10 kV电缆接头连接管尖端、应力锥错位、主绝缘沿面轴切刀痕和环切刀痕4种典型安装缺陷,用高频电流传感器进行不同工频电压下的局部放电试验,研究各类安装缺陷的局部放电起始电压(partial discharge inception voltage, PDIV)、单脉冲时域和频域特性、平均放电量q_ave、放电重复率n、放电量相位分布(phase resolved partial discharge, PRPD)谱图及其统计参数、时频谱图等。结果表明：连接管尖端接头的PDIV较高,PRPD谱图正半周随电压升高向“尖刺”形发展,负半周稳定分布在200°～300°,标准试验电压下时频谱图呈“横长条”形。应力锥错位接头的单脉冲放电频谱有2个大波峰,PRPD谱图正半周呈“元宝”形、负半周呈不规则“△”形,均存在空穴特征,正半周平均放电量q_ave+总大于负半周平均放电量q_ave-,正、负半周放电相位宽度φ_total+     

不同缺陷模式下局部放电测试值的等效性分析

通过对比和拟合分析局部放电模拟试验系统测试值,求解得到特高频检测的局部放电特征信号的等效脉冲放电量。以成套试验系统模拟针板、沿面和电晕等5种典型变压器放电缺陷,经测试、提取放电特征信号及获得相应谱图,并与传统的脉冲放电量特征信号进行等效性分析。同时,通过总结不同放电缺陷特征信号的相位特征关系,研究变压器局部放电强度的标定方法。结果表明:通过识别不同的放电缺陷类型对应不同的放电谱图,为应用特高频检测法进行放电模式识别奠定基础。     

基于人工神经网络的局部放电识别

说明人工神经网络对放电指纹（放电量ｑ、放电发生相位φ、放电重复率ｎ三维谱图）识别的重要意义。用蒙特卡洛方法得到了大批局部放电模拟试验数据，讨论了人工神经网络识别放电的能力，介绍了模拟电机局部放电的几种试验模型和试验结果，研究了用人工神经网络分析三维谱图表列数据，以识别不同类型放电的方法。     

基于脉冲序列分析表征XLPE电缆附件中的局部放电特性研究

采用脉冲序列分析(PSA)谱图表征电缆附件处缺陷的局部放电特性,设计了3种典型缺陷,搭建了基于脉冲电流法的电缆附件局部放电检测平台。通过阶升电压和长时间耐压试验,对比了XLPE电缆附件缺陷局部放电的PSA谱图和PRPD谱图。结果表明:PSA谱图可作为传统PRPD谱图的补充,对局部放电的脉冲序列特性进行描述;PSA谱图在区分电缆附件缺陷类型上具有较好的区别度,同时对预警电缆附件击穿具有重要的参考价值;落点概率可作为一种表征PSA谱图特性的特征量应用于局部放电检测中。     

直流电压下10kV交联聚乙烯电缆气隙缺陷局部放电特性研究

采用实体电缆制作了典型气隙缺陷模型,利用脉冲电流法研究不同电压下气隙缺陷的直流局部放电特性。根据不同外施电压下气隙缺陷放电量Q和放电重复率N随时间t变化的图谱,提取出两类典型统计特征H(q)和H(Δt)。结果表明,气隙缺陷的局部放电起始电压为-14.5 kV;气隙缺陷的Q-t图谱呈"山丘"状,放电量Q和放电重复率N随外施电压升高而升高;随着外施电压升高, H(Δt)的偏斜度和峰度值逐渐增大,表明放电密度随外施电压升高而增加。研究结果为直流XLPE输电电缆局部放电研究提供了数据基础和理论依据。     

高压交联电缆接头局部放电的电容耦合法检测及分析

为研究110kV交联电缆接内部绝缘缺陷的局部放电(partial discharge,PD)特性,设计并构造了5种典型绝缘缺陷,通过建立电缆接头局放试验研究平台,采用电容耦合法获取不同绝缘缺陷下的放电信号,构造出三维PRPD(phase resolved partial discharge)谱图表征缺陷放电状态,并采用单次放电脉冲时域波形的3、4阶特征参量萃取放电特性进行分析。研究试验结果显示,电容耦合法检测法可有效检测出电缆接头内部缺陷引起的局放,且不影响电缆接头及本体的绝缘性能;所构建的5种典型缺陷在工频电压激励下,放电脉冲序列在放电区间、放电重复率等统计特征有很大的不同,用时域波形的3、4阶特征参量所描述的放电特性也存在很大差异。这些特征可用作放电类型识别的依据。     

空气中电晕放电光电脉冲联合检测方法研究

为了对空气中电晕放电强度进行评估,搭建了一套能够同时采集光电脉冲信号的局部放电光、电联合检测系统,并设计了典型的针-板电极缺陷。通过对不同外施电压下光、电脉冲特性的研究,发现光电脉冲在时间上有很好的一致性,且在放电负半周期,光电联合检测到的放电重复率随外施电压升高而增大;在外施电压正半周期,光脉冲幅值与视在放电量存在较好的线性关系,而在负半周期电压较低时,光脉冲幅值与视在放电量无线性关系,且随着外施电压不同,正半周期光、电脉冲相位分布谱图呈现"包络"状。结果表明:通过光电联合检测得到的放电重复率、脉冲幅值及相位分布谱图特征可对电晕放电剧烈程度进行判断。     

冲击电压下气体绝缘开关设备悬浮缺陷放电特征

为探索冲击电压下气体绝缘开关设备(GIS)悬浮缺陷局部放电检测的有效性及灵敏性,搭建了冲击电压下局部放电试验平台,测量了悬浮缺陷在非振荡冲击波(标准雷电波、标准操作波)、振荡冲击波(振荡操作波)和工频电压下的局部放电信号,提取并分析了悬浮缺陷在不同类型冲击电压波下的局部放电特征谱图,比较了冲击电压波形和工频电压对悬浮缺陷检测的灵敏性。研究结果表明,在非振荡冲击波和振荡冲击波作用下,悬浮缺陷放电稳定、重复性好,冲击电压波对悬浮缺陷的局部放电检测较有效;在不同试验阶段内,振荡冲击电压下的q-?散点图及N-?柱状图以及非振荡冲击电压下的q-Δt/Δu散点图和N-Δt/Δu柱状图的形貌特征差别较大,可作为表征GIS悬浮缺陷放电类型及放电严重程度的特征谱图;在三种冲击电压波形中,振荡操作冲击电压波形对缺陷检测灵敏度最高,是工频电压下悬浮缺陷局部放电起始电压的1.3倍。     

基于软打分机制——多模态融合的真实开关柜局部放电模式识别方法

局部放电类型与开关柜早期绝缘劣化程度密切相关,准确识别开关柜局部放电类型是改善开关柜运行状态,保障电网安全的重要手段。文中设计了真实开关柜中易产生的尖端放电、悬浮电位放电、强垂直分量沿面和弱垂直分量沿面放电4种局部放电类型。利用特高频传感器、暂态地电波传感器、超声传感器和高频电流线圈对开关柜的局部放电进行多模态融合检测,分析了同一缺陷下不同传感器的检测灵敏度以及不同缺陷类型的谱图特性。提取谱图的放电密度分布特征参量为正负峰值差Dpn、边沿积分差值Dei、前端均值差Dav、前端放电数占比Pfd和相位横向跨度Tr。提取谱图的轮廓特征参量为与缺陷标准轮廓的相关系数r。将所提取的特征参量融合得到表征开关柜局部放电模式的新特征体系,并提出了一种基于软打分机制的开关柜局部放电模式识别方法。该方法解决了传统识别方法谱图特征单一、识别准确率低、识别类型不精准的问题,为开关柜设备的在线监测和故障诊断提供了理论依据。     

信息融合在变压器油纸绝缘局部放电识别中的应用

局部放电会引起变压器绝缘的老化和破坏,而变压器局部放电特性的研究能够很好反应变压器潜伏性缺陷,对其安全可靠运行具有重要意义,因而设计制作了模拟变压器沿面放电、气隙放电和电晕放电的3种缺陷模型,采用升压法进行相应的放电试验,通过分析油中溶解气体在局部放电发展过程中的变化规律,寻找出油中产生气体与不同局部放电的对应关系。引入局部放电的最大放电量相位特征谱图Hqmax(φ)和放电次数相位特征谱图Hn(φ),并提取基于谱图的统计特征参量,构建反向传播(back propagation,BP)神经网络和径向基函数(radical ba-sis function,RBF)神经网络对局部放电的放电类型进行初级识别,在此基础上,应用信息融合方法将初级识别结果融合油中产气特征以综合识别局部放电类型。实验结果表明,同一种溶解气体在不同放电模型中发展变化趋势是不一样的,根据统计特征参量和油中溶解气体变化规律,应用信息融合方法对变压器局部放电模式具有足够的识别能力。     

XLPE电力电缆典型缺陷局部放电测量与分析

为了研究XLPE电力电缆典型缺陷的放电特征,在试验室条件下设计了3种放电物理模型,采用脉冲电流法对其局部放电信号进行测量。对比研究了3种典型缺陷模型的局部放电特征,分析了电压幅值对放电谱图、放电波形、放电频率和中心相位分布的影响关系。试验结果表明,相同条件下同一缺陷模型放电稳定、重复性好;不同缺陷类型其放电发展过程不尽相同,呈现的PRPD谱图、单个脉冲波形及相位分布趋势图区别明显。这些特征为进一步进行放电类型的模式识别及局部放电机理研究提供了试验依据。     

10kV电缆中间接头典型缺陷局部放电发展过程研究

针对10 kV XLPE电缆中间接头制作了两种人工典型缺陷:主绝缘内部轴向气隙缺陷、主绝缘表面轴向划痕缺陷,并采用逐级升压法来加速接头的劣化过程。测量不同加压阶段的局部放电表征参量(放电功率、脉冲重复率、放电量等),并分析其随时间的变化趋势及不同阶段局部放电相位谱图的变换特征。结果表明:平均放电功率和放电量可以很好地表征局部放电发展趋势,且通过对比两种缺陷发现,外半导电层断口处主绝缘表面划痕气隙危害程度更大。     

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。     

10kV XLPE电缆终端典型安装缺陷的工频局部放电特征对比研究

电缆终端常发生安装缺陷,放电图谱与缺陷类型的关系仍是电缆制造、安装缺陷局部放电检测研究的重点。分别制作10kV电缆终端绝缘屏蔽尖端、导电杂质、应力锥错位、空穴、环切5种典型缺陷,用高频电流传感器（high-frequency currenttransformer,HFCT）进行局部放电试验,分析了局部放电起始电压（partial discharge inception voltage,PDIV）、单脉冲时域和频域特性、平均放电量qave、放电量相位分布（phase resolved partial discharge,PRPD）谱图及其统计参数和时频（time-frequency,TF）谱图等特征。结果表明：绝缘屏蔽尖端PDIV较低,PRPD谱图正、负半周逐渐发展成“三角状”,放电极性与外加电压相反,S_k⁺/S_k^-均为负值,随电压升高逐渐接近0,1.73U₀下TF谱图呈“L”形;导电杂质q_ave在16kV下陡增,PRPD谱图放电极性与外加电压相反,电压极性...     

基于ANFIS的油纸绝缘局部放电模式识别技术研究

为了研究自适应神经模糊推理系统（ANFIS）在油纸绝缘局部放电模式识别中的应用,针对大型电力变压器内常见的油纸绝缘局部放电缺陷,建立了3种基本局部放电缺陷模型,并在实验室中测取了各种缺陷类型的局部放电数据。通过对局部放电谱图的统计学计算以及分析,选取可有效表征局部放电类型的几个特征量．建立了ANFIS模型作为分类器,采用减法聚类生成规则,并利用梯度下降法和最小平方估计法相结合的混合学习算法进行训练,最后对该模型有效性进行测试。测试结果表明,不同类型局部放电的识别效果略有差异．但总体识别率达90％以上。研究结果表明,采用ANFIS进行局部放电模式识别,具有识别效果好、收敛速度快、稳定性高的优点。     

基于ANFIS的油纸绝缘局部放电模式识别技术研究

为了研究自适应神经模糊推理系统(ANFIS)在油纸绝缘局部放电模式识别中的应用,针对大型电力变压器内常见的油纸绝缘局部放电缺陷,建立了3种基本局部放电缺陷模型,并在实验室中测取了各种缺陷类型的局部放电数据。通过对局部放电谱图的统计学计算以及分析,选取可有效表征局部放电类型的几个特征量,建立了ANFIS模型作为分类器,采用减法聚类生成规则,并利用梯度下降法和最小平方估计法相结合的混合学习算法进行训练,最后对该模型有效性进行测试。测试结果表明,不同类型局部放电的识别效果略有差异,但总体识别率达90%以上。研究结果表明,采用ANFIS进行局部放电模式识别,具有识别效果好、收敛速度快、稳定性高的优点。     

雷电及操作冲击电压下几种典型油纸绝缘缺陷模型局部放电特征图谱的分析与比较

在冲击电压试验同时进行局部放电测量,通过分析局部放电量大小,并结合分析放电特征,则可更灵敏地反映被试设备的绝缘故障类型和严重程度,有利于更加准确客观地反映被试品绝缘性能是否满足运行需要。文中首先对冲击电压下典型油纸绝缘电场分布开展了仿真研究,制作了4种典型油纸绝缘缺陷模型。其次采用自积分型罗可夫斯基(Rogowski)线圈型电流传感器测量局部放电高频电流。在雷电及操作冲击电压下对4种典型油纸绝缘缺陷开展了局部放电特征试验研究。试验结果表明:相同绝缘缺陷模型在不同电压波形作用下局部放电波形时域特性明显不同;相同电压波形作用下不同绝缘缺陷局部放电波形时域特征差异明显。这些结果可用于后续建立相应模型的放电特征图谱库,用于不同绝缘故障类型局部放电识别研究。     

基于3D打印建模的变压器典型局部放电模型研究

局部放电是造成电力变压器绝缘劣化、沿面闪络或绝缘击穿的重要原因。为了对变压器内部局部放电类型进行模式识别,基于3D打印技术设计加工了4种典型变压器内部局部放电绝缘缺陷模型,并搭建局部放电模拟试验平台对各模型进行测量,通过对比分析各模型的n-q-φ谱图,总结出不同谱图的特点,对变压器的局部放电类型识别具有一定的指导意义。