基于混沌理論的氣體絕緣組合電器局部放電窄帶去噪及識別研究.pdf

1、在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)大力推進的同時，城市用電負荷也急速增長，城市建設(shè)用地卻日益緊張，氣體絕緣組合電器（Gas Insulated Switchgear，簡稱 GIS）已逐漸成為現(xiàn)代城市供電變電站建設(shè)的首選設(shè)備。近年來，國內(nèi)外很多GIS在長期運行過程中出現(xiàn)了嚴重的事故，其內(nèi)部絕緣缺陷產(chǎn)生的局部放電（Partial Discharge，簡稱PD）是引發(fā)事故的重要因素之一。因此，為保證GIS的安全可靠運行，國內(nèi)外對GIS PD在線監(jiān)

2、測技術(shù)開展了大量的研究。為使在線監(jiān)測達到較理想的效果，需要能夠準確地從GIS中采集到有效的PD信號；由于現(xiàn)場干擾較大，還需要進一步對采集的PD信號進行去噪處理；最后還要對故障類型進行診斷，為預(yù)防事故的發(fā)生奠定良好基礎(chǔ)。
　　本論文就GIS中PD信號的采集、處理以及故障類型的識別和診斷的原理和方法進行了研究，主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　在分析國內(nèi)外GIS局部放電檢測研究成果基礎(chǔ)上，對適用于GIS局部放電現(xiàn)場檢測的外置超高

3、頻（UHF）傳感檢測技術(shù)進行了深入研究，成功研制了可用于GIS現(xiàn)場監(jiān)測的矩形平面螺旋天線，采用矩形螺旋、蝶形加載、背腔結(jié)構(gòu)優(yōu)化等技術(shù)手段，既可使螺旋天線小型化，又能得到優(yōu)良的駐波比特性。工作頻帶在1.0~1.3GHz，1.8~2.7GHz，2.85~3GHz，實測最大增益達到了11.7dB；在結(jié)構(gòu)上，對矩形平面螺旋天線背面和側(cè)面采用金屬材料屏蔽封裝設(shè)計，提高了天線的抗干擾能力。
　　針對局部放電信號中窄帶干擾的抑制問題，從非線性理

4、論出發(fā)，基于Van-der混沌振子的運動特性，提出一種用Ven-der混沌振子對周期信號的敏感性，抑制局部放電信號中窄帶干擾方法。重新定義了一種Floquet指數(shù)并對混沌振子的運動狀態(tài)進行判別。由于Ven-der振子模型對白噪聲和局部放電信號具有免疫力，該方法可以有效地估計局部放電信號中窄帶干擾的幅值，保證去噪后局部放電信號具有較小的失真。仿真和實測PD信號去噪效果表明，聯(lián)合使用混沌算法和小波分析算法能夠很好去除局部放電信號中的窄帶干擾

5、和白噪干擾信號，為后續(xù)的模式識別奠定了基礎(chǔ)。
　　設(shè)計了四種GIS內(nèi)部常見的典型絕緣缺陷模型，利用實驗室研制的UHF檢測系統(tǒng)檢測四類絕緣缺陷不同電壓等級下的PD信號，并根據(jù)得到實驗數(shù)據(jù)分別構(gòu)造UHF PD三維譜圖。實驗結(jié)果表明：不同絕緣缺陷PD放電特性差異明顯且具有重復(fù)性，滿足模式識別要求。
　　提出了一種新的PD三維譜圖混沌特征提取方法，通過對三維譜圖不同相位下脈沖序列的混沌特性的深入分析研究，驗證了不同相位下的局部放電具

6、有混沌特性，提取了36個不同譜圖相位下的最大Lyapunov指數(shù)特征。同時，結(jié)合SVM分類器的方法進行模式識別，取得了滿意的識別效果，總體識別率均超過了85％，特別是對G類缺陷具有很強的識別能力，與統(tǒng)計特征識別法具有互補性。
　　將DS證據(jù)理論對混沌特征識別方法和統(tǒng)計特征識別方法的融合決策診斷引入 GIS故障分析，以SVM分類器輸出值經(jīng)轉(zhuǎn)換后直接作為識別框架上各命題的BPA，在解決了復(fù)雜的BPA構(gòu)造問題的同時保證其賦值不失合理性。