GIS局部放电时域波形图像的模式识别方法

气体绝缘组合电器(GIS)现场局部放电检测得到的大量数据是时域波形图像数据,传统的局部放电模式识别方法无法对该图像数据直接进行缺陷分类。针对局部放电时域波形图像,首先利用图像分割、图像灰度化、图像二值化、图像增强、图像压缩等技术对其进行预处理。通过变电站现场带电检测,建立了局部放电缺陷类型的图像数据集。对预处理得到的仅含局部放电脉冲电压的图像,选择支持向量机模型,使用径向基函数作为核函数,通过SMO优化方法训练得到有向无环图(DAG)分类器,直接进行模式识别。实验中支持向量机模型对局部放电6种缺陷类型的识别率超过85%,优于反向传播神经网络模型。实验结果表明,该方法无需人工提取特征,具有更高识别率。     

基于双光谱辐射特性的绝缘异常放电检测方法研究

基于绝缘异常放电的辐射光谱特征提出一种双光谱放电检测方法.通过实验获得电晕放电、火花放电和电弧放电模式下的光谱分布特征差异,据此研制出基于固态雪崩面阵的双光谱传感器,并应用该传感器对双光谱特征与放电能量的演化关系进行研究,然后总结基于双光谱强度占比的放电危险性量化判据.结果表明:3种放电模式下光辐射存在一定的极性效应,双光谱强度比率与放电强度之间呈现强相关性,且低能放电和高能放电的双光谱占比变化范围几乎不存在交集,这可以作为判断局部放电或电弧放电的有效判据,为设备异常放电的光学监测与诊断提供思路.     

基于多法向光电阵列的GIS同轴母线局部放电溯源方法及仿真研究

GIS设备中的异常放电是绝缘失效的重要诱因,也是绝缘缺陷的外在表征。灵敏、快速的放电故障定位是GIS局部放电监测的重要目标,针对于此,该文提出了一种基于多法向光电阵列的放电源光学定位方法及原理,基于光电传感器对局部放电所发出的电离光信号的响应进行了定位计算,并对该定位方法进行了仿真验证,为传感器结构和参数优化提供理论依据。该方法的基本思路如下：将三维固态硅光电半导体阵列内置于检测环境中,并覆盖阵列的视场范围,获取阵列中单位时间内各单元的平均检测强度,通过各单元检测强度的比值,利用立体几何定位方法对放电源方向进行定向。该文首先对所提出的基于固态硅光电半导体的三维传感阵列强度的定位算法进行介绍,其次通过仿真与实测结合等手段对算法中两个假设的合理性进行了探索与考核,最后对传感器阵列在实际电力设备中的定位效果进行了研究。结果表明这种三维阵列定位技术能够对GIS内部放电源进行有效定向,为工程中GIS缺陷定位和光电传感器设计提供参考。     

基于多法向光电阵列的GIS同轴母线局部放电溯源方法及仿真研究

GIS设备中的异常放电是绝缘失效的重要诱因,也是绝缘缺陷的外在表征。灵敏、快速的放电故障定位是GIS局部放电监测的重要目标,针对于此,该文提出了一种基于多法向光电阵列的放电源光学定位方法及原理,基于光电传感器对局部放电所发出的电离光信号的响应进行了定位计算,并对该定位方法进行了仿真验证,为传感器结构和参数优化提供理论依据。该方法的基本思路如下：将三维固态硅光电半导体阵列内置于检测环境中,并覆盖阵列的视场范围,获取阵列中单位时间内各单元的平均检测强度,通过各单元检测强度的比值,利用立体几何定位方法对放电源方向进行定向。该文首先对所提出的基于固态硅光电半导体的三维传感阵列强度的定位算法进行介绍,其次通过仿真与实测结合等手段对算法中两个假设的合理性进行了探索与考核,最后对传感器阵列在实际电力设备中的定位效果进行了研究。结果表明这种三维阵列定位技术能够对GIS内部放电源进行有效定向,为工程中GIS缺陷定位和光电传感器设计提供参考。     

基于图像处理及降噪的局部放电图谱智能识别方法

局部放电检测是目前电力设备状态评价的主要手段,得到广泛应用推广。由于缺陷图谱的复杂性及现场干扰的多样性,传统的局部放电模式识别方法正确率低,训练时间长。针对上述问题,本文提出了一种基于图像处理技术及数据深度稀疏降噪的电力设备局部放电图谱智能识别方法。首先,运用图像处理技术对检测得到的图谱进行预处理;然后利用深度稀疏降噪自编码器进行数据稀疏降噪;最后对得到的有效去噪的数学模型,利用极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)网络,实现对局部放电的智能分类和识别。利用在变电站现场实测数据对本方法进行验证,证明本方法对含有多样干扰的局部放电信号有更好的识别效果,能很好适用于目前的电力设备图像信息模式识别应用当中。     

绝缘子沿面局部放电的光电探测效率分析研究

为了实现荧光光纤局部放电检测系统的开发,针对绝缘子沿面放电光辐射特性,对荧光光纤光电测量系统关键性能和匹配效率进行了对比分析。通过试验获得了绝缘子沿面放电光谱主要成分、特征谱线和随放电强度变化的光谱统计范围,并结合绝缘子沿面放电发射光谱、荧光光纤激发光谱、光纤的捕获效率,对比分析了两种荧光光纤对局部放电的荧光激发效率,得到了两种典型聚苯乙烯（PS）荧光光纤的激发强度和激发效率。结果表明：激发光谱为299～477 nm的光纤要优于294～410 nm的光纤;R3896型光电倍增器（PMT）与荧光光纤系统结合匹配效率更优,PMT在最优驱动偏压下信噪比（SNR）达到峰值12.45 dB;在最优驱动偏压下自然散热系统的自温漂效应大致为7%,冷却恢复时间大致为40 min。     

35 kV C-GIS环氧树脂外锥套管残余应力检测研究

环氧树脂浇注外锥套管在柜式气体绝缘开关设备中发挥载流导体和高压对地绝缘与支撑的关键作用，但工件内部残余应力与复杂的机械载荷叠加使外锥套管在运行工况下频繁发生开裂、击穿甚至解体等绝缘故障，严重威胁变配电系统安全稳定运行。文中以35 kV柜式开关设备外锥套管为研究对象，对比研究了超声法与钻孔法对其残余应力的检测效果，利用局部放电与抗弯试验验证了残余应力对工件运行可靠性的影响。主要结论如下：基于声弹性效应的残余应力检测方法发现环氧树脂外锥套管残余应力分布在-50～20 MPa。钻孔法检测结果表明外锥套管次表面残余应力分布为-7.5～7.6 MPa，与超声纵波法检测的残余应力检测位点一致，但是受钻孔深度影响，该方法具有一定限制。残余应力的存在使环氧树脂绝缘件机械重载运行后的局部放电量有所增加，使其机械强度大幅下降。因此需要严格控制环氧树脂绝缘件浇注工艺并开发残余应力检测方法。     

SF6气体中典型缺陷的光电脉冲光谱极性效应分析

为了更好地将光学探测和弧光监测应用于SF6气体绝缘系统，并进一步完善对放电光电极性效应的认识，搭建了一套SF6局部放电光电联合模拟实验系统，通过多光谱传感器对绝缘子爬电和电晕放电2类典型情况下的多光谱信号进行采集，分析其多光谱光电脉冲极性效应。研究结果表明：2种放电3个波段的光辐射强度幅值及占比存在显著区别，其中电晕放电多光谱极性效应更为明显，其正、负极性放电多光谱脉冲信号幅值在相基统计图谱上存在明显区别；随着外施电压上升，沿面放电多光谱信号幅值上升且速率加快，而电晕放电幅值增长幅度减缓，并且2种放电类型的紫外波段占比减小，可见波段占比增加，红外波段保持较低水平；在脉冲重复率分析中，2种放电的脉冲重复率均随电压增大而增加，其中电晕放电正极性脉冲重复率小于负极性；在多光谱数据三元分布统计中，电晕放电的正、负极性脉冲分布发生明显分离，而沿面放电分布基本重叠。