換流變壓器局部放電超高頻監(jiān)測(cè)分形天線與自適應(yīng)去噪及識(shí)別方法.pdf

1、換流變壓器是直流輸變電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其安全可靠性與直流輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性緊密相關(guān)。換流變壓器與交流系統(tǒng)電力變壓器的工況條件顯著不同，其閥側(cè)繞組承受交流、直流、重復(fù)脈沖及諧波等電壓的共同作用，其絕緣缺陷在復(fù)合電壓下的局部放電重復(fù)性規(guī)律與在交流電壓下的具有顯著差異。針對(duì)換流變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)與模式識(shí)別中存在的主要問題，本論文對(duì)換流變壓器局部放電超高頻監(jiān)測(cè)分形天線、自適應(yīng)去噪與模式識(shí)別方法進(jìn)行了研究。論文主要包括以下內(nèi)容：
　

2、　①通過分析換流閥的換流過程，建立了換流閥工作的等值電路模型，對(duì)換流變壓器閥側(cè)繞組主絕緣承受的電壓波形進(jìn)行了仿真計(jì)算。針對(duì)換流變壓器閥側(cè)繞組絕緣中常見的氣隙局部放電，對(duì)氣隙放電過程中空間電荷的產(chǎn)生、遷移與消散特性進(jìn)行了分析，建立了分析油紙絕緣氣隙放電產(chǎn)生和重復(fù)特性的物理模型，計(jì)算得到了脈動(dòng)直流電壓下油紙絕緣氣隙局部放電統(tǒng)計(jì)圖譜，并與交流電壓下油紙絕緣氣隙局部放電統(tǒng)計(jì)圖譜計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。人工油紙絕緣氣隙模型局部放電試驗(yàn)研究結(jié)果表明

3、，油紙絕緣氣隙放電物理模型計(jì)算結(jié)果是合理的。
　?、诟鶕?jù)超高頻分形天線的基本原理和換流變壓器局部放電超高頻監(jiān)測(cè)的要求，提出了換流變壓器局部放電超高頻天線的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和Peano分形天線諧振頻率的計(jì)算方法，對(duì)Peano分形天線的駐波比、方向圖和輸入阻抗進(jìn)行了仿真分析，研制出小型化的寬頻帶Peano分形天線。通過脈動(dòng)直流電壓下的人工油紙絕緣缺陷模型局部放電試驗(yàn)研究，分析了Peano分形天線監(jiān)測(cè)局部放電超高頻信號(hào)的效果，獲得脈動(dòng)直流電壓下

4、局部放電統(tǒng)計(jì)圖譜。試驗(yàn)結(jié)果表明，Peano分形天線的檢測(cè)頻帶和方向性滿足換流變壓器局部放電超高頻監(jiān)測(cè)的要求。
　　③針對(duì)用于消除局部放電監(jiān)測(cè)電磁干擾時(shí)，小波閾值法的去噪信號(hào)畸變大的問題，研究了局部放電超高頻監(jiān)測(cè)自適應(yīng)小波去噪方法，提出了尺度相關(guān)的基小波和閾值自適應(yīng)最優(yōu)選擇的方法，依據(jù)各尺度分解信號(hào)能量分析在各尺度上實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)小波選擇，采用粒子群優(yōu)化算法與具有二階連續(xù)導(dǎo)數(shù)的閾值函數(shù)，在各尺度上實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)閾值估計(jì)。針對(duì)局部放電超高頻監(jiān)

5、測(cè)中干擾特性，研究并提出了二階級(jí)聯(lián)格型陷波器與自適應(yīng)最優(yōu)小波的局部放電超高頻監(jiān)測(cè)的分層去噪方法，去噪結(jié)果表明，自適應(yīng)小波去噪方法顯著降低了去噪局部放電信號(hào)的畸變率，提高了去噪信號(hào)的信噪比，解決了已有自適應(yīng)小波去噪不具備逐層選擇最優(yōu)小波和難以適用于局部放電超高頻監(jiān)測(cè)去噪的問題。
　?、苎芯苛藫Q流變壓器局部放電模式識(shí)別方法，根據(jù)計(jì)算三維統(tǒng)計(jì)圖譜分維數(shù)的改進(jìn)差盒計(jì)數(shù)法，提出了改進(jìn)二維曲線網(wǎng)格維數(shù)估計(jì)方法，計(jì)算了小波包多尺度分解局部放電超

6、高頻信號(hào)的分形特征，并提取了多尺度能量參數(shù)，同時(shí)提取了局部放電超高頻信號(hào)圖譜的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)。設(shè)計(jì)了線性判別分析方法、反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、二叉樹支持向量機(jī)識(shí)別局部放電信號(hào)特征參量，并提出了采用Bootstrap算法驗(yàn)證分類器的泛化能力。試驗(yàn)結(jié)果表明線性判別分析法能夠快速有效識(shí)別局部放電超高頻信號(hào)的波形特征參數(shù)，二叉樹支持向量機(jī)能夠有效識(shí)別局部放電圖譜統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)。
　　上述工作揭示了油紙絕緣在脈動(dòng)直流電壓下局部放電與交流電壓下的差異性