论文题目: 电力变压器局部放电的电气定位及诊断
论文类型: 博士论文
论文专业: 高电压与绝缘技术
作者: 刘云鹏
导师: 陈志业,李成榕,律方成
关键词: 电力变压器,局部放电,多导体传输线模型,故障定位,模式识别
文献来源: 华北电力大学（河北）
发表年度: 2005
论文摘要: 局部放电是造成变压器绝缘老化和破坏的主要原因之一,变压器局部放电检测和诊断的研究具有深远的理论意义和广泛的实用价值。本文基于多导体传输线理论建立了放电脉冲在变压器绕组中的传播模型,探索了变压器绕组中局部放电的电气定位方法,研究了局部放电检测的干扰抑制和放电模式的识别。主要工作如下: 根据绕组的不同结构形式,首次建立了放电脉冲在400kV 和500kV 单相变压器高压绕组中传播的多导体传输线模型。提出了利用静电场计算方法求解绕组模型中的电容分布参数,克服了平行板电容计算方法中的导线错位问题和边角效应问题。在电容参数的基础上,求解了模型中的电感、电阻和电导分布参数。采用模电压、模电流变换实现了模型多导体传输线方程的通用性解耦,结合绕组的结构和首末端条件计算了绕组不同位置的传输函数。提出了测量变压器绕组传输特性的散射参数测量法,与脉冲响应测量法的测量结果比较表明,散射参数测量法具有测量精度高、抗干扰能力强等优点。通过对比变压器单绕组和400kV 单相变压器高压绕组的仿真结果和散射参数实测结果,并采用相关分析法进行定量分析,同一放电位置的相关系数均超过0.81,验证了所建立的多导体传输线模型的正确性。分析了基于传输函数法的变压器绕组中局部放电定位的基本原理,采用仿真和实测两种方法获得了不同类型变压器绕组的分段电流传输函数。在此基础上,提出了两种电气定位方法:距离函数法和能比曲线法。距离函数法是首先通过仿真模型获得不同放电位置的绕组首末端电流传输函数比,然后求实测与仿真之间的距离函数,最后通过距离函数的大小判断放电位置。单绕组和400kV 单相变压器定位试验验证了该方法。能比曲线法根据在100kHz~4MHz 频率范围内,绕组两端信号能量比与放电点位置间的曲线关系进行定位,400kV 和500kV 变压器高压绕组的定位误差不超过其高度的6.25%。设计了一种形态学-小波综合滤波器,很好的抑制变压器局部放电检测的周期性干扰和白噪声干扰。其中设计的结构元素自适应的开、闭组合形态滤波器在频域有效地滤除了窄带周期性干扰的离散谱线,而对局部放电信号本身特征谱线影响较小,同时小波变换抑制了局部放电信号中的白噪声干扰。计算机仿真和现场检测结果验证了该方法的有效性,相应的噪声抑制比分别达到了85.21dB和37.66dB。基于数学形态颗粒分析理论,定义了局部放电灰度图象的数学形态谱。采用多尺度形态开运算分别提取了局部放电灰度图象正负半周期的数学形态特征谱线,并进行归一化处理,作为局部放电模式的特征向量。把不同类型放电形态谱输入双隐层人工神经网络分类器实现放电模式识别,6 种典型放电的识别率均在72.5%以上。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 选题背景与研究意义
1.2 电力变压器局部放电检测的研究现状
1.2.1 局部放电检测方法的研究
1.2.2 变压器绕组中放电脉冲传播模型的研究
1.2.3 变压器局部放电定位的研究
1.2.4 变压器局部放电检测的电磁干扰及抑制
1.2.5 局部放电的模式识别
1.3 电力变压器局部放电检测存在的主要问题
1.4 论文的主要工作
第二章 放电脉冲在变压器绕组中传播的多导体传输线模型
2.1 应用于变压器绕组传播特性研究的多导体传输线模型
2.1.1 多导体传输线模型
2.1.2 变压器绕组多导体传输线模型的建立方法
2.1.3 变压器多导体传输线方程的频域求解
2.2 变压器多导体传输线模型参数
2.2.1 电容参数的计算
2.2.2 电感参数的计算
2.2.3 电阻参数的计算
2.2.4 电导参数的计算
2.3 典型单相电力变压器绕组建模
2.3.1 连续式单绕组建模
2.3.2 插入电容连续式单绕组建模
2.3.3 400kV 变压器高压绕组建模
2.3.4 500kV 变压器高压绕组建模
2.4 小结
第三章 变压器绕组多导体传输线模型的试验验证
3.1 变压器绕组传播特性的脉冲响应测量法
3.1.1 脉冲响应测量的基本原理
3.1.2 脉冲响应测量实例
3.2 变压器绕组传播特性的散射参数测量法
3.2.1 散射参数测量的基本原理
3.2.2 散射参数测量实例
3.2.3 散射参数测量法与脉冲响应测量法对比
3.3 变压器绕组多导体传输线模型的试验验证
3.3.1 连续式单绕组模型的试验验证
3.3.2 400kV 变压器绕组模型的试验验证
3.4 小结
第四章 变压器绕组中局部放电的电气定位
4.1 传输函数法变压器局部放电定位基本原理
4.2 变压器绕组分段电流传输函数比的仿真与实测
4.2.1 180 匝连续式单绕组分段电流传输函数比
4.2.2 84×2 匝插入电容连续式单绕组分段电流传输函数比
4.2.3 400kV 变压器高压绕组分段电流传输函数比
4.3 基于传输函数的局部放电定位方法研究
4.3.1 距离函数分析法
4.3.2 能比曲线分析法
4.4 小结
第五章 形态学-小波综合滤波器抑制局部放电检测干扰
5.1 形态学滤波器抑制局部放电检测周期性干扰
5.1.1 数学形态学滤波器原理
5.1.2 周期性干扰抑制的仿真分析
5.2 小波变换抑制局部放电检测白噪声干扰
5.2.1 小波变换模极大值法
5.2.2 白噪声干扰抑制的仿真分析
5.3 形态学-小波综合滤波抑制局部放电检测干扰的研究
5.3.1 形态学-小波综合滤波的仿真分析
5.3.2 形态学-小波综合滤波的现场检测数据处理
5.4 小结
第六章 基于灰度图象形态谱的变压器局部放电模式识别
6.1 数学形态谱
6.1.1 多尺度形态学运算
6.1.2 颗粒分析
6.1.3 形态谱定义
6.2 局部放电模型及其灰度图形态谱提取
6.2.1 局部放电模型试验
6.2.2 局部放电灰度图
6.2.3 形态谱提取方法
6.3 基于BP 网络和形态谱识别放电
6.4 小结
第七章 结论
7.1 本文取得的主要研究成果和结论
7.2 需要进一步研究的问题
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间参加的科研工作
发布时间: 2006-01-12
参考文献
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- [2].变压器局部放电监测中以小波包去噪和统计量识别放电模式的研究[D]. 毕为民.重庆大学2003
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- [9].组合电器局部放电非线性鉴别特征提取与模式识别方法研究[D]. 张晓星.重庆大学2006
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