變壓器局部放電超高頻監(jiān)測(cè)分形天線與最優(yōu)小波去噪及信號(hào)識(shí)別研究.pdf

1、局部放電與電力變壓器內(nèi)部絕緣缺陷具有緊密聯(lián)系，通過局部放電在線監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)判斷變壓器內(nèi)部絕緣狀態(tài)，對(duì)防止電力變壓器事故發(fā)生，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
　　由于局部放電超高頻監(jiān)測(cè)能夠有效避開低頻電磁干擾，從而避開變壓器外部電暈等脈沖干擾的影響，近年來得到了廣泛重視。然而，將電力變壓器局部放電超高頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于工程實(shí)際，仍然需要在傳感技術(shù)、抗干擾技術(shù)以及局部放電模式識(shí)別技術(shù)等方面開展深入研究。本文在對(duì)變壓器局部放電在線

2、監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)用于局部放電超高頻監(jiān)測(cè)的Hilbert分形天線、自適應(yīng)最優(yōu)小波去噪及多尺度能量參數(shù)和網(wǎng)格維數(shù)的提取與識(shí)別等問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
　　①在深入研究分形天線基本原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)電力變壓器的實(shí)際情況，通過仿真分析幾何尺寸、導(dǎo)線寬度、天線階數(shù)等參數(shù)對(duì)Hilbert分形天線性能的影響，首次提出了一種用于變壓器局部放電超高頻在線監(jiān)測(cè)的Hilbert分形天線設(shè)計(jì)方法，制作出三階Hilbert分形天線，該天

3、線幾何尺寸小、頻帶寬，可通過放油閥置于變壓器箱體內(nèi)壁，其檢測(cè)頻帶、駐波比、輸出阻抗和方向性等參數(shù)能夠滿足變壓器局部放電超高頻監(jiān)測(cè)要求。
　?、谠O(shè)計(jì)了三種典型人工油紙絕緣局部放電缺陷，在實(shí)驗(yàn)室模擬變壓器內(nèi)部局部放電，測(cè)試了三階Hilbert分形天線的局部放電測(cè)量性能，并分析了油紙屏障對(duì)局部放電超高頻測(cè)量信號(hào)幅值及頻譜的影響；另外，設(shè)計(jì)了四種典型變壓器內(nèi)部絕緣缺陷的人工模型，采用三階Hilbert分形天線測(cè)量并獲得了大量人工絕緣缺陷局

4、部放電超高頻信號(hào)樣本數(shù)據(jù)，對(duì)四種類型局部放電超高頻信號(hào)頻譜進(jìn)行了對(duì)比分析，為變壓器局部放電超高頻信號(hào)識(shí)別奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　?、墼趯?duì)小波閾值去噪方法進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，首次提出一種適用于局部放電監(jiān)測(cè)的自適應(yīng)最優(yōu)小波去噪方法，該方法根據(jù)各層信號(hào)分解的尺度系數(shù)能量最大原則進(jìn)行逐層最優(yōu)基小波自適應(yīng)選擇，采用具有一階連續(xù)導(dǎo)數(shù)閾值化函數(shù)及遺傳算法進(jìn)行尺度相關(guān)的最優(yōu)閾值自適應(yīng)估計(jì)。局部放電高頻仿真信號(hào)與人工絕緣缺陷模型實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的局部放電超高

5、頻信號(hào)的去噪仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本文提出的自適應(yīng)最優(yōu)小波去噪方法的去噪效果明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)小波閾值去噪方法，且計(jì)算速度快。
　?、苁状翁岢鲆环N局部放電超高頻信號(hào)多尺度特征提取方法，該方法通過對(duì)局部放電超高頻信號(hào)的小波或小波包多尺度變換，提取局部放電超高頻信號(hào)多尺度分解信號(hào)的能量參數(shù)及網(wǎng)格維數(shù)；為有效計(jì)算局部放電超高頻信號(hào)的網(wǎng)格維數(shù)，提出了一種二維曲線網(wǎng)格維數(shù)估計(jì)方法，比原差盒計(jì)數(shù)法具有更準(zhǔn)確的估計(jì)結(jié)果。采用本文提出的多尺度特征提取方