油纸绝缘电热老化过程中的局部放电统计参数及聚类算法研究

论文摘要

油纸绝缘是油浸式变压器内绝缘的重要组成形式,在长期的运行过程中受到以电热应力为主的多因子老化影响,绝缘性能下降,直接威胁到变压器的安全运行。老化问题一直是绝缘学科的重要研究课题,对电气设备进行绝缘诊断和寿命预测与电力系统运行的安全性及经济性密切相关。本文首先设计了油纸绝缘电热老化试验油箱;设计了新的油纸绝缘缺陷模型,模拟了变压器匝间绝缘缺陷在绝缘油纸中放电的情况;合理地选择老化条件,对多个绝缘油纸试样进行加速电热老化试验,老化过程中定期采集缺陷模型的局部放电信号及绝缘纸样本聚合度。从局部放电信号中提取了27个局部放电统计算子,分析特征算子在老化过程中的变化规律。采用主成分因子分析方法,从局部放电统计算子中提取一组新的局部放电主成分因子,组成主成分因子统计矩阵,并分析主成分因子在老化过程中的变化规律。基于局部放电统计算子参数矩阵和主成分因子参数矩阵,采用c-均值聚类算法、模糊c-均值聚类算法、可能性c-均值聚类算法和核可能性c-均值聚类算法分别对两种参数矩阵进行聚类分析,聚类结果表明,主成分因子能够对油纸绝缘的老化状态进行有效判别,与27个统计因子相比,具有类似的聚类效果;利用主成分因子向量的可能性c-均值聚类算法和核可能性c-均值聚类算法对油纸绝缘老化状态的判别结果可以为绝缘状态诊断提供具有重要参考价值的信息。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 变压器油纸绝缘老化的研究意义
• 1.2 变压器油纸绝缘老化的研究现状
• 1.2.1 绝缘老化模型
• 1.2.2 变压器老化程度判据研究
• 1.2.3 局部放电特征参量在老化研究中的进展
• 1.2.4 绝缘老化的智能化诊断方法
• 1.3 本文研究内容
• 2 变压器油纸绝缘电热老化试验
• 2.1 绕组匝间绝缘电热老化试验模型
• 2.2 油纸绝缘电热老化试验程序
• 2.3 油纸试品聚合度测量结果
• 2.4 小结
• 3 局部放电特征参量及主成分因子的提取
• 3.1 局部放电统计算子
• 3.2 主成分因子
• 3.3 计算结果及分析
• 3.4 HQM （φ）和HQN（φ）图谱变化规律
• 3.5 小结
• 4 油纸绝缘老化诊断的聚类算法
• 4.1 聚类算法
• 4.2 C-均值聚类算法
• 4.3 模糊C-均值聚类算法
• 4.4 可能性C-均值聚类算法
• 4.5 核可能性C-均值聚类算法
• 4.6 IRIS 数据聚类结果及分析
• 4.7 油纸绝缘老化局部放电数据聚类结果及分析老化
• 4.8 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文