气体组合电器绝缘状态评估与故障诊断技术研究

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1、气体组合电器绝缘状态评估与故障诊断技术研究重庆大学博士学位论文学生姓名：李莉苹指导教师：唐炬教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二〇一五年十月StudyonInsulationConditionAssessmentandFaultDiagnosisforGasInsulatedSwitchgearAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngineerin

2、gByLipingLiSupervisedbyProf.JuTangSpecialty：ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober,2015中文摘要摘要气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitchgear,GIS)因结构紧凑、可靠性高、电磁污染小以及维护工作量少等优点，已被广泛应用于高压、超/特高压等输变电领域。然而，许多早期投运的GIS设备正面临着日渐严重的绝缘老

3、化问题，设备故障时有发生，不但危及整个电网系统的可靠运行，也给社会生产、生活带来诸多不便和严重的经济损失。因此，如何根据GIS实际运行状况进行准确的绝缘状态综合评估，并有效识别各类潜伏性绝缘故障，不只是保证GIS设备安全运行的重要内容，也对实现GIS设备状态检修和全寿命周期管理有着重要的理论价值和实际工程意义。由于早期潜伏性绝缘缺陷主要以局部放电(partialdischarge,PD)形式表现出来，本文首先在实验室建立了典型绝缘缺陷物理模型下的PD多源联合检测系统，从放电本质上深入分析并提取与GIS设备绝缘性能最紧密

4、联系的特征参量。同时，结合现场运行经验及国内外相关规程标准，选取并构建了三大类评估指标体系，利用模糊数学和证据理论建立了GIS设备绝缘状态综合评估模型，并进一步融合电气/化学状态信息建立了改进证据源理论的GIS设备故障联合诊断模型。本文所取得的主要成果如下：①作为GIS设备绝缘状态的各个侧面反映，不同PD监测方法各有其优、缺点。本文通过大量探索性试验，基于人工制造的四类典型绝缘缺陷物理模型，建立了脉冲电流法、超高频(ultra-highfrequency,UHF)法和化学检测法的PD联合监测系统，综合利用三种方法的优势

5、互补，从实验上获得了表征GIS设备绝缘状态的局部放电电气参量和局部放电化学参量，初步建立相应的参量信息数据库。②针对特征状态量与GIS设备绝缘状态内在联系不明确的问题，通过理论证明和试验验证的方式，分别推导了局部放电电气参量和局部放电化学参量与GIS设备绝缘状态的内在关系，为评估指标的选择和构建提供理论依据。首次提出以UHFPD信号非相位非时间模式提取的9组特征参数作为局部放电电气参量的评估指标，以SF6分解产物中含硫化物总含量、CO2和SO2F2均方产气速率及三组组分含量比值c(SO2F2)/c(SOF2)、c(CF

6、4)/c(CO2)、c(CF4+CO2)/c(SO2F2+SOF2)共6组特征参数作为局部放电化学参量的评估指标，并以SF6气体水分含量、气体泄漏和对地绝缘电阻三个特征参数作为预防性试验参量的评估指标。③针对绝缘状态评估中影响因素众多、因素间具有模糊性且不同因素对评估过程的影响程度不同等复杂问题，提出了以专家经验固定静态权重与劣化度动态权重相结合的模糊隶属度综合权值系数计算法，首次以局部放电电气/化学信息和I重庆大学博士学位论文预防性试验信息为基础建立了“目标层-因素层-指标层”的GIS绝缘状态证据推理综合评估模型。实

7、际案例表明，本文建立的综合评估模型利用模糊数学和证据理论工具获得的评估结果具有较高可信度，得到的评估结论清晰、可靠。④针对现有故障诊断技术较少构建完备信息库的问题，首次分别建立了以UHFPD信息、SF6分解产物和两类参量相融合的多信息GIS设备故障联合诊断模型，并首次引入“证据熵”对证据源信任度函数进行权值改进，通过计算证据源与平均概率间的Jousselme距离进行加权平均，在一定程度上消除了冲突带来的决策问题，提高了故障诊断准确率，扩展了诊断模型适用性。本文在全面分析GIS设备状态监测技术和设备状态评价相关技术背景的

8、基础之上，主要对GIS设备绝缘状态评估指标的选择和评估模型的建立、以及绝缘故障综合诊断技术进行研究。研究内容适应输变电设备状态评价与状态检修的需要，对推进GIS设备状态检修和提高电力企业先进管理水平有着重要的理论意义与潜在的工程实用价值。关键词：气体绝缘组合电器，状态监测，绝缘状态评估，故障诊断，证据理论II英文摘要ABSTRAC