组合电器局部放电特征提取与放电严重程度评估方法研究

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1、组合电器局部放电特征提取与放电严重程度评估方法研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：董玉林指导教师：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O一五年四月ResearchonFeatureExtractionandSeverityAssessmentofPartialDischargeinGISAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByDo

2、ngYulinSupervisedbyProf.TangJuSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要由于气体绝缘组合电器(GasInsulatedSwitchgear，简称GIS)可靠性高、占地面积少、电磁污染小等优点，已在在电力系统中得到广泛应用。然而，由于制造、装配和运行过程中，不可避免会引入一些潜伏性缺陷，并诱发局部放电(PartialDisch

3、arge，简称PD)，致使绝缘劣化或失效。因此，有效地检测GIS设备内部绝缘缺陷产生的PD信号，挖掘PD信号与缺陷类型和PD严重程度之间的关系，进而辨识GIS内部绝缘缺陷的类型，评估PD严重程度，并可靠预警故障，对保证GIS安全可靠运行具有重要现实意义。本文设计了GIS设备内4种典型绝缘缺陷物理模型，利用特高频法(UltraHighFrequency，简称UHF)获取了大量不同物理条件下的UHFPD信号样本；并采用阶梯电压试验法，研究了4种典型缺陷放电发展过程，主要工作和取得的成果有：1）利用UHFPD信号经多尺度小波分解后不同分解层

4、下奇异信息分布和层间奇异信息复杂度的差异性，应用二元树复小波变换(Dual-treeComplexWaveletTransform，简称DT-CWT)和奇异值分解(SingularValueDecomposition，简称SVD)相结合的信号处理方法，分析了奇异熵与分解尺度之间的变化规律，给出一种最优复小波分解层数求解算法，提出一种基于Hankel矩阵变换的特征提取方法，该方法既保留了层间奇异信息分布的差异性，同时提取了每层复小波系数的复杂度信息，显著提高了PD辨识的识别正确率。2）构建了不同放电阶段的放电谱图，提取了正负半周最大放电

5、幅值、放电次数、等值累积放电量等9个可以表征放电发展状况特征，分析了随着放电发展各特征出现相应变化的物理机制，为后阶段进行放电严重程度评估奠定基础。3）根据PD发展规律，提出将PD发展过程划分为：放电起始阶段、放电发展阶段1、放电发展阶段2和临界击穿阶段4个放电阶段，定义了其分别对应正常、注意、异常和警戒4个PD严重状态等级。应用模糊C均值聚类算法，求取4个状态中心，采用模糊隶属函数处理PD发展过程模糊划分的问题，解决了难以对放电阶段进行可靠、科学的划分的难题；采用离差最大化理论计算各特征参量的自适应客观权值，解决了特征参量的权值分配

6、问题。构建了两级模糊综合评估模型，有效避免了特征参量个数过多导致某些特征参量分配权值过小带来无法求解出合理正确评判结果的出现，通过实例测试验证了模型的正确性和有效性。关键词：局部放电，特征提取，模式识别，放电发展过程，模糊综合评判I英文摘要ABSTRACTGasinsulatedswitchgear(GIS)isusedwidelyinpowersystemforitsexcellentperformance.However,somelatentdefectsareinevitablyproducedinmanufacturing,a

7、ssemblingoroperation,whichwillinducepartialdischarge(PD)andthenresultininsulationdeteriorationorfailure.ItissignificantlyimportanttodetectthePDsignalseffectively.WecanexploretherelationshipbetweenthePDsignalsandthedefectstype,soastherelationshipbetweenthePDsignalsandthe

8、severityofPD,thenidentifythedefectstypeandassesstheseverityofPD,andsendoutwarningsignalsbeforefaultsoccurfinal