GIS內(nèi)多絕緣缺陷產(chǎn)生混合局部放電信號(hào)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(xiàn)代電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。局部放電(Partial Discharge，簡稱PD)是GIS內(nèi)潛在絕緣缺陷故障的早期表現(xiàn)形式，外置超高頻(Ultra-high Frequency，簡稱UHF)PD信號(hào)辨識(shí)已經(jīng)發(fā)展成為GIS內(nèi)絕緣缺陷故障辨識(shí)最直接最有效的手段。GIS內(nèi)的特殊空間結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的電氣元器件布局以及多態(tài)PD隨機(jī)性的產(chǎn)生機(jī)理可能導(dǎo)致

2、GIS內(nèi)多絕緣缺陷狀態(tài)。本文擯棄GIS內(nèi)只有單一絕緣缺陷誘發(fā)PD信號(hào)的認(rèn)知，首次從多絕緣缺陷研究GIS內(nèi)的絕緣缺陷故障。
　　 多絕緣缺陷必然誘發(fā)UHF混合PD信號(hào)，直接通過混合PD信號(hào)獲取GIS內(nèi)絕緣缺陷信息(絕緣缺陷個(gè)數(shù)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(guān)心源信號(hào)的信息特征及混合過程，僅通過對(duì)檢測(cè)混合信號(hào)分離就能獲取源信號(hào)信息。這個(gè)間接獲取源信號(hào)信

3、息的“黑匣子”特點(diǎn)與通過外置UHF混合PD信號(hào)直接獲取GIS內(nèi)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(duì)GIS內(nèi)多絕緣缺陷誘發(fā)的外置UHF混合PD信號(hào)進(jìn)行分離研究。
　　 對(duì)受干擾PD信號(hào)直接降噪，會(huì)因過度降噪或降噪不夠以及降噪方法的選擇不當(dāng)，達(dá)不到理想的降噪效果，以造成PD信號(hào)波形不應(yīng)有的畸變乃至特征信息丟失。針對(duì)PD信號(hào)直接降噪的這種盲目性，本文首次提出對(duì)PD信號(hào)的受干擾程度先進(jìn)行定量評(píng)估后再?zèng)Q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(jì)量的信噪比估計(jì)理論以及構(gòu)建適合PD信號(hào)的信噪比估計(jì)規(guī)則，對(duì)實(shí)測(cè)UHF PD信號(hào)的受干擾程度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。
　　 在GIS內(nèi)多絕緣缺陷狀態(tài)下，各類絕緣缺陷對(duì)應(yīng)的物理源位置以及PD信號(hào)傳播通道具有不確定性，難以用確定的數(shù)學(xué)模型描述GIS內(nèi)PD信號(hào)的混合過程。作為混合PD信號(hào)分離的理論分析基礎(chǔ)，提出采用簡化的線性瞬時(shí)混合模型和線性卷積混合模型分別定性描述GIS內(nèi)PD信號(hào)的混合過程，并針對(duì)不同混合

5、模型提出對(duì)應(yīng)的混合信號(hào)分離算法。在實(shí)驗(yàn)室GIS模型內(nèi)構(gòu)造四類典型絕緣缺陷對(duì)應(yīng)的物理模型，實(shí)測(cè)四類UHF單一PD信號(hào)，兩兩組合，構(gòu)造四組模擬混合PD信號(hào)；同樣，在試驗(yàn)GIS模型內(nèi)構(gòu)造四組對(duì)應(yīng)的多絕緣缺陷，獲取實(shí)測(cè)UHF混合PD信號(hào)。分別對(duì)模擬和實(shí)測(cè)混合PD信號(hào)進(jìn)行分離和對(duì)比分析研究。
　　 對(duì)線性瞬時(shí)混合模型，提出采用基于二階統(tǒng)計(jì)量的盲辨識(shí)分離算法(SOBI)及其改進(jìn)的權(quán)值調(diào)整分離算法(WASOBI)，對(duì)模擬和實(shí)測(cè)混合PD信號(hào)進(jìn)行

6、分離：利用評(píng)價(jià)參數(shù)分別對(duì)混合PD信號(hào)的分離效果進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，比較算法改進(jìn)前后分離性能優(yōu)劣；同時(shí)，定量比較分離評(píng)價(jià)參數(shù)，以確定影響混合PD信號(hào)分離的關(guān)鍵因素：構(gòu)成GIS內(nèi)多絕緣缺陷的絕緣缺陷類型、絕緣缺陷間相對(duì)距離及混合過程。
　　 對(duì)線性卷積混合模型，針對(duì)實(shí)測(cè)混合PD信號(hào)的長時(shí)非平穩(wěn)特征，借助加窗傅里葉變換將混合PD信號(hào)轉(zhuǎn)換為在短時(shí)條件下平穩(wěn)的頻域混合PD信號(hào)，并采用解相關(guān)算法進(jìn)行分離；利用頻域分離信號(hào)包絡(luò)線間的相關(guān)性對(duì)分離信號(hào)