GIS內多絕緣缺陷產生混合局部放電信號的分離研究.pdf

1、氣體絕緣組合電器(Gas Isolated Switchgear，簡稱GIS)以低故障率和長檢修周期保障現代電網的安全穩(wěn)定運行。局部放電(Partial Discharge，簡稱PD)是GIS內潛在絕緣缺陷故障的早期表現形式，外置超高頻(Ultra-high Frequency，簡稱UHF)PD信號辨識已經發(fā)展成為GIS內絕緣缺陷故障辨識最直接最有效的手段。GIS內的特殊空間結構和復雜的電氣元器件布局以及多態(tài)PD隨機性的產生機理可能導致

2、GIS內多絕緣缺陷狀態(tài)。本文擯棄GIS內只有單一絕緣缺陷誘發(fā)PD信號的認知，首次從多絕緣缺陷研究GIS內的絕緣缺陷故障。
　　 多絕緣缺陷必然誘發(fā)UHF混合PD信號，直接通過混合PD信號獲取GIS內絕緣缺陷信息(絕緣缺陷個數和類型)是極具挑戰(zhàn)的前沿性課題。盲源分離(BlindSource Separation，簡稱BSS)理論以不直接關心源信號的信息特征及混合過程，僅通過對檢測混合信號分離就能獲取源信號信息。這個間接獲取源信號信

3、息的“黑匣子”特點與通過外置UHF混合PD信號直接獲取GIS內絕緣缺陷信息具有相同目的，因此，本文首次提出采用BSS理論對GIS內多絕緣缺陷誘發(fā)的外置UHF混合PD信號進行分離研究。
　　 對受干擾PD信號直接降噪，會因過度降噪或降噪不夠以及降噪方法的選擇不當，達不到理想的降噪效果，以造成PD信號波形不應有的畸變乃至特征信息丟失。針對PD信號直接降噪的這種盲目性，本文首次提出對PD信號的受干擾程度先進行定量評估后再決定降噪以及降

4、噪深度選擇的思想，并提出采用基于二階統(tǒng)計量的信噪比估計理論以及構建適合PD信號的信噪比估計規(guī)則，對實測UHF PD信號的受干擾程度進行定量評價。
　　 在GIS內多絕緣缺陷狀態(tài)下，各類絕緣缺陷對應的物理源位置以及PD信號傳播通道具有不確定性，難以用確定的數學模型描述GIS內PD信號的混合過程。作為混合PD信號分離的理論分析基礎，提出采用簡化的線性瞬時混合模型和線性卷積混合模型分別定性描述GIS內PD信號的混合過程，并針對不同混合

5、模型提出對應的混合信號分離算法。在實驗室GIS模型內構造四類典型絕緣缺陷對應的物理模型，實測四類UHF單一PD信號，兩兩組合，構造四組模擬混合PD信號；同樣，在試驗GIS模型內構造四組對應的多絕緣缺陷，獲取實測UHF混合PD信號。分別對模擬和實測混合PD信號進行分離和對比分析研究。
　　 對線性瞬時混合模型，提出采用基于二階統(tǒng)計量的盲辨識分離算法(SOBI)及其改進的權值調整分離算法(WASOBI)，對模擬和實測混合PD信號進行

6、分離：利用評價參數分別對混合PD信號的分離效果進行定量評價，比較算法改進前后分離性能優(yōu)劣；同時，定量比較分離評價參數，以確定影響混合PD信號分離的關鍵因素：構成GIS內多絕緣缺陷的絕緣缺陷類型、絕緣缺陷間相對距離及混合過程。
　　 對線性卷積混合模型，針對實測混合PD信號的長時非平穩(wěn)特征，借助加窗傅里葉變換將混合PD信號轉換為在短時條件下平穩(wěn)的頻域混合PD信號，并采用解相關算法進行分離；利用頻域分離信號包絡線間的相關性對分離信號