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变压器油中多局放源检测方法研究及定位系统开发

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变压器油中多局放源检测方法研究及定位系统开发

作者：张建涛华北电力大学

学位级别：硕士

局部放电超声阵列检测是将阵列传感器和阵列信号处理技术相结合的一种新的方法。现有的阵列检测方法没有考虑到阵列误差的影响,且电力变压器运行环境极为复杂,尤其是出现多点放电的情况时,检测成功率不高且精度较低。据此,本文开展变压... 详细信息

局部放电超声阵列检测是将阵列传感器和阵列信号处理技术相结合的一种新的方法。现有的阵列检测方法没有考虑到阵列误差的影响,且电力变压器运行环境极为复杂,尤其是出现多点放电的情况时,检测成功率不高且精度较低。据此,本文开展变压器油中多局放源超声阵列检测方法研究,并开发了一套局放定位系统,主要内容如下:(1)提出了一种局部放电超声阵列信号幅相误差和阵元互耦误差的自校正算法。首先通过对变压器多局放源阵列检测的误差进行分析,建立了阵列幅相误差和互耦误差的数学模型;然后运用F-W自校正算法对幅相误差和互耦误差进行自校正并进行了仿真验证,分析了自校正算法在不同阵列结构、不同阵元数目的测向误差;最后基于自校正算法开展变压器多局放源测向定位仿真研究。(2)提出了一种基于联合近似对角化算法的多局放源超声阵列信号去噪方法。分析了联合近似对角化算法的基本原理,并基于此算法开展方形阵列和圆环形阵列在多局部放电源情况下的去噪仿真研究。从去噪前后的局放超声波形特征、阵列流型相角差、阵列观测信号三个方面分别提出了可表征去噪性能的评价指标,进而对去噪效果进行评价,验证了该算法的正确性。(3)开展了变压器油中多局放源测向定位实验研究。运用联合近似对角化算法对方形、圆环形超声阵列传感器在满阵情况下接收到的多局放源信号进行去噪,对去噪后的数据运用阵列误差自校正后的MUSIC算法进行测向,运用多平台交叉定位法进行多局放源三维空间定位。为证明算法的有效性和适用性,同时开展了方形阵列、圆环形超声阵列在稀疏度为2时的多局放源测向定位实验,验证了联合近似对角化算法和阵列误差自校正后的MUSIC算法对稀疏阵列同样适用。(4)开发了一套多局放源定位系统。系统主要包括超声阵列传感器模块、数据采集器模块、虚拟仪器模块以及软件定位系统模块四个部分。基于C#语言进行编程,采用Visual Studio及Matlab平台对软件定位系统进行设计,可以较好的实现多局放源实验信号的去噪、测向和三维定位等功能。

关键词：多局放源油中阵列误差去噪定位

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基于模型参数辨识的空间多局放源分离方法

电气自动化 2024年第2期46卷 25-27页

作者：刘国峰张璨陈大林王徐延郑全福罗林根国网江苏省电力有限公司南京供电分公司江苏南京210005 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

对多个局放源信号的有效识别与分离是局部放电检测、定位及分析的关键。为此,提出基于模型参数辨识的空间多局放源分离方法。首先利用自回归-滑动平均模型和高阶累积量参数估计方法对特高频信号进行建模;然后依据模型参数重构信号的频谱... 详细信息

对多个局放源信号的有效识别与分离是局部放电检测、定位及分析的关键。为此,提出基于模型参数辨识的空间多局放源分离方法。首先利用自回归-滑动平均模型和高阶累积量参数估计方法对特高频信号进行建模;然后依据模型参数重构信号的频谱,并结合Fisher可分离度选择信号特征频率;最后基于所选择的特征频率和径向基神经网络对特高频信号类型进行分类。仿真研究验证了方法对特高频信号的频谱重构和信号分类上的有效性,在信噪比大于10 dB的未知局部放电源信号中的多个局放源分离准确性大于75%,具有较好的应用价值。

关键词：局部放电多局放源特高频参数辨识

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气体绝缘组合电器多局部放电源的检测与识别

中国电机工程学报 2009年第16期29卷 119-126页

作者：司文荣李军浩袁鹏杨景刚黎大健李彦明电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

介绍了基于宽带检测的气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)多局放源检测与识别技术。该技术由脉冲群快速分类和基于最小二乘支持向量机(least square-support vector machine,LS-SVM)的基于相位分布的局部放电谱图(phase re... 详细信息

介绍了基于宽带检测的气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)多局放源检测与识别技术。该技术由脉冲群快速分类和基于最小二乘支持向量机(least square-support vector machine,LS-SVM)的基于相位分布的局部放电谱图(phase resolved partial discharge,PRPD)识别2个主要模块组成。其中脉冲群快速分类模块由基于脉冲波形的时频参数提取和竞争学习网络无监督聚类实现,它将脉冲群分为若干个由相同波形特征脉冲组成的子脉冲群。PRPD放电谱图识别模块对各子脉冲群对应的PRPD谱图进行放电指纹提取,并使用GIS绝缘缺陷特征数据库训练得到的LS-SVM判别函数对各子脉冲群进行识别。仿真和试验结果均验证了该技术的可行性和实用性。

关键词：气体绝缘组合电器局部放电宽带检测分类模式识别多局放源

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局部放电脉冲波形特征提取及分类技术

中国电机工程学报 2013年第28期33卷 168-175,25页

作者：鲍永胜国网宁夏电力公司银川供电公司宁夏回族自治区银川市750001

根据电力设备周围存在多种干扰以及绝缘存在多局放的工况,提出基于单一缺陷的局部放电在线监测与识别方法,并指出实现此系统的关键技术之一是脉冲群快速分类技术,其由脉冲波形特征提取和聚类分析算法组成。针对108次/s的超宽带局部放电... 详细信息

根据电力设备周围存在多种干扰以及绝缘存在多局放的工况,提出基于单一缺陷的局部放电在线监测与识别方法,并指出实现此系统的关键技术之一是脉冲群快速分类技术,其由脉冲波形特征提取和聚类分析算法组成。针对108次/s的超宽带局部放电脉冲波形–时间序列,重点研究脉冲波形特征提取及分类技术。在分析等效时频算法和模糊C均值聚类算法的基础上,对其做了进一步的改进。基于气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的局部放电试验结果表明:采用改进后的算法可以使计算机准确的完成对局放脉冲的的自动分类,并通过在聚类中引入阀值滤除了各子类脉冲中相似性较低的脉冲。这为研制多局放源的在线监及模式系统提供了试验和理论依据。

关键词：局部放电在线监测特征提取分类多局放源等效时频模糊C均值

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计及局放信号传播特性的多源局放定位算法

高电压技术 2017年第12期43卷 4060-4069页

作者：符玲刘鸿林圣何正友西南交通大学电气工程学院成都610031 国网重庆市区供电公司重庆400015

为减小电缆局放定位过程中噪声干扰及反射干扰的影响,并实现多个局放源的定位,提出了一种基于局放匹配对识别及利用多组局放匹配对进行多源局放定位的算法,来提高在上述干扰工况中的定位精度。该算法利用局放信号的幅值突变特点以及在... 详细信息

为减小电缆局放定位过程中噪声干扰及反射干扰的影响,并实现多个局放源的定位,提出了一种基于局放匹配对识别及利用多组局放匹配对进行多源局放定位的算法,来提高在上述干扰工况中的定位精度。该算法利用局放信号的幅值突变特点以及在电缆中的传播特性来识别局放匹配对,再基于局放匹配对识别结果进行多源局放的定位,进而结合DBSCAN信号聚类方法来修正局放定位结果以实现对多源局放的精确定位。仿真结果表明,该多源局放定位算法能够在不同信噪比工况下,有效识别局放匹配对并精确估计出局放源的个数和位置,同时,由于利用了多组局放匹配对进行定位,其精确性比利用单组局放匹配对定位的精确性更高。

关键词：局部放电定位传播特性局放匹配对多局放源干扰聚类

基于时频相似度的GIS多源局部放电信号分离方法

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高压电器 2018年第12期54卷 245-250页

作者：高敬贝周毓颖吴季浩刘艳敏王建军王婷婷龚锦霞国网上海市电力公司培训中心上海200438 上海电力学院上海200090

文中提出一种基于时频分析的GIS多源局部放电信号脉冲分离方法。首先,对记录的GIS局部放电脉冲波形序列进行S变换时频分析,以提取典型局部放电脉冲的时间—频率—幅值特征。然后,与由单一典型局部放电缺陷模型构造的时频数据库进行混合... 详细信息

文中提出一种基于时频分析的GIS多源局部放电信号脉冲分离方法。首先,对记录的GIS局部放电脉冲波形序列进行S变换时频分析,以提取典型局部放电脉冲的时间—频率—幅值特征。然后,与由单一典型局部放电缺陷模型构造的时频数据库进行混合,基于时频相似度分析和仿射聚类方法对记录的脉冲群进行快速分类,最终实现多局部放电源脉冲群的分离。在局部放电源个数未知的情况下,文中方法可判断出局部放电源的个数和放电类型。且该方法可抑制随机干扰源的影响,并可分离典型的脉冲扰动波形。

关键词：时频相似度 S变换仿射聚类多局放源

基于超宽频带法的油纸绝缘局部放电特性及类型识别

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基于超宽频带法的油纸绝缘局部放电特性及类型识别

作者：陆信波山东大学

学位级别：硕士

作为电能传输过程中的关键设备,变压器的停运往往会带来较大的影响,直接关乎社会经济和安全问题。但长期工作条件下,变压器不可避免地会出现绝缘劣化和局部放电(partial discharge,PD)问题,绝缘劣化会产生局部放电,而局部放电又会加剧... 详细信息

作为电能传输过程中的关键设备,变压器的停运往往会带来较大的影响,直接关乎社会经济和安全问题。但长期工作条件下,变压器不可避免地会出现绝缘劣化和局部放电(partial discharge,PD)问题,绝缘劣化会产生局部放电,而局部放电又会加剧绝缘问题,将局部放电作为绝缘状态的一个外在表现研究得到了广泛应用。基于目前国内外局部放电检测研究现状,本文设计和使用了超宽频带法,将脉冲电流的测量频段极大拓宽,更加真实地还原脉冲电流波形,实现了超宽频带局放脉冲-相位序列以及幅值-相位序列的同步采集,研究了变压器油纸绝缘局部放电在超宽频带下的放电特性,实现了多局放源的局部放电类型识别。论文主要包含以下几个方面:进行了油纸绝缘超宽频带局部放电检测系统的设计与研制,将局放脉冲的检测频段拓宽至30kHz-50MHz,检测带宽为49.97MHz,在超宽频带范围内实现了局部放电幅值-相位序列以及脉冲波形-相位序列的同步采集,并基于油纸绝缘针板、沿面和气隙缺陷搭建了局部放电实验平台。基于超宽频带局部放电检测系统的放电幅值序列,进行了油纸绝缘电晕放电、沿面放电和气隙放电特性分析,将局部放电幅值、相位、次数以及时间间隔信息以8种二维局放谱图的形式进行体现,并基于二维局放谱图进行了 38维指纹参数的提取,建立用于局部放电类型识别的指纹库。基于超宽频带局部放电检测系统对局放脉冲具有高还原度的特点,对超宽频带局放脉冲进行了等效时频参数、Renyi信息量以及功率谱熵、奇异谱熵和能量熵参数的提取,结合蒙特卡洛法利用局部放电仿真脉冲群对各组参数的聚类性能进行了分析。最后基于DBSCAN密度聚类算法,利用双局放源以及多局放源的实验数据进行脉冲群分离测试。最后构建了灰狼优化的BP神经网络局部放电类型识别器以及主成分分析降维模型,结合局部放电指纹库和多局放源脉冲群分离技术共同实现了实验室条件下的多局放源的局部放电类型识别,结果表明基于超宽频带局部放电检测系统能够实现对多局放源的准确分离与类型识别。

关键词：油纸绝缘局部放电超宽频带多局放源类型识别

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基于振荡波的电缆多源局放检测及定位方法

基于振荡波的电缆多源局放检测及定位方法

作者：刘鸿西南交通大学

学位级别：硕士

局部放电是电缆发生故障的前期征兆,在局部放电易发期,通过快速有效的手段,检测电缆绝缘局部放电的程度,根据检测的结果判断电缆的绝缘健康状态,同时,利用电缆局部放电信号,结合行波测距的方法,对放电位置进行精确的测定,从而采取相应... 详细信息

局部放电是电缆发生故障的前期征兆,在局部放电易发期,通过快速有效的手段,检测电缆绝缘局部放电的程度,根据检测的结果判断电缆的绝缘健康状态,同时,利用电缆局部放电信号,结合行波测距的方法,对放电位置进行精确的测定,从而采取相应的解决措施,对电缆乃至电网的安全运行有着重要的意义。振荡波测试系统(OWTS)是近年来发展起来的用于电缆绝缘检测的新方法,并受到了一致的推广。本文以振荡波测试系统为基础,分析了系统的组成结构、参数设置及具体工作原理,并在仿真平台中搭建了系统模型,模拟局放发生及检测过程;在仿真的基础上,成功研制出了一套小型的振荡波测试系统,通过人为设置电缆尖端缺陷,对系统进行了试验,从试验结果来看,所研制系统成功地模拟了振荡波测试系统的工作过程,并采集到了局放信号,且局放信号的分布特性符合尖端放电的特性,证明了所研制系统的有效性,为后续的研究工作奠定了基础。基于振荡波测试系统所获得的局放信号,其中含有大量的白噪声干扰及窄带干扰,考虑现有的白噪声去噪算法已经较为成熟,本文仅针对局部放电窄带干扰提出一种基于频域估计与时域重构相结合的窄带干扰抑制算法。算法根据局放信号和窄带干扰在时域和频域上的分布差异,对信号采样数据进行分段后,通过分析各段信号频谱的相似性来实现窄带干扰的个数确定及窄带频率的粗略估计,再利用频域插值实现窄带频率的精确估计,进而结合傅里叶级数展开,对窄带干扰进行时域重构,最后与原始信号相减以实现窄带干扰的抑制。通过仿真及实测数据进行算法对比,验证了所提算法在提高窄带干扰参数估计及信号重构精度上的优势,以及在不同工况下良好的窄带抑制效果,同时也验证了所提算法在抗白噪声方面的稳定性,能够满足现场复杂工况下的窄带抑制应用需求。在利用振荡波测试系统所获得的局放信号对局放源进行定位的过程中,为减小噪声干扰及反射干扰的影响,并实现多个局放源的定位,本文提出一种基于局放匹配对识别及利用多组局放匹配对进行多源局放定位的算法,来提高在上述干扰工况中的定位精度。该算法利用局放信号的幅值突变特点以及在电缆中的传播特性来识别局放匹配对,再基于局放匹配对识别结果进行多源局放的定位,进而结合DBSCAN信号聚类方法来修正局放定位结果以实现对多源局放的精确定位。仿真结果表明,该多源局放定位算法能够在不同信噪比工况下,有效识别局放匹配对并精确估计出局放源的个数和位置,同时,由于利用了多组局放匹配对进行定位,其精确性比利用单组局放匹配对定位的精确性更高。理论研究和仿真结果表明,本文提出的基于振荡波的电缆多源局放检测及定位方法,在电缆局部放电信号的检测、去噪以及定位三个工作方面取得了一定效果,对电网的稳定运行提供了重要的安全保障。

关键词：局部放电振荡波测试系统结构组成窄带干扰多局放源定位

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套管局部放电UHF检测及其类型识别研究

套管局部放电UHF检测及其类型识别研究

作者：马星光山东大学

学位级别：硕士

油纸电容式套管是电力变压器的关键部件,是电气设备中唯一承受内外绝缘的电气设备,连接变压器和外部电气网络并起绝缘和支撑作用。一旦发生故障往往引起较大面积的停电,其安全稳定运行直接影响电网的稳定性水平。套管发生故障时所引起... 详细信息

油纸电容式套管是电力变压器的关键部件,是电气设备中唯一承受内外绝缘的电气设备,连接变压器和外部电气网络并起绝缘和支撑作用。一旦发生故障往往引起较大面积的停电,其安全稳定运行直接影响电网的稳定性水平。套管发生故障时所引起的局部放电蕴含着丰富的信息,在识别故障类型以及实现故障定位方面具有很大优势。因此,本文主要工作内容是基于特高频检测手段和套管缺陷模型,对局部放电脉冲特性以及谱图特性进行研究,实现多源局放下的脉冲群聚类分离,并进一步研究多源局部放电类型识别方法。论文工作包含如下:首先基于电磁波信号的传播特性,分析特高频局放检测的可行性。依据套管的实际故障原因,设计四种套管典型缺陷模型,并且基于特高频检测技术和脉冲电流检测技术,搭建套管局部放电实验平台。接着基于测得的典型缺陷PRPD谱图,提取局部放电相位、幅值、次数以及时间间隔信息之间关系的二维谱图特征,并且依据PRPD谱图进行灰度图像纹理特征的提取。共计46维特征参数,建立用于局部放电识别的特征库。然后对局部放电脉冲序列进行脉冲能量参数、等效时频参数、峭度偏度、波形分布参数、熵参数以及频域参数的特征提取,利用单局放源下的脉冲群进行特征参数的筛选,提出由波形因子、脉冲因子和峰值因子共同组成的三维波形分布参数,用来描述不同缺陷下的波形特征,并且设计四组多局放源实验,并结合HDBSCAN聚类算法对实测多源局放脉冲群进行了聚类分离实验,验证了所选特征参量和聚类算法的有效性。最后搭建了 Adam优化的PCA-LSTM-BP级联神经网络,并且结合多源局放脉冲群聚类分离方法和局部放电特征库,研究多源局部放电下的局放类型识别方法,并进行多种算法识别分类准确度对比分析。结果表明,本文所使用的LSTM-BP级联网络对于多源局部放电识别准确率较高,可为套管绝缘状态评估的缺陷识别提供依据。

关键词：套管特高频局部放电多局放源类型识别