变压器局部放电超高频信号传播特性及小波包去噪方法的研究

论文摘要

局部放电是导致大型变压器内部绝缘劣化的主要原因之一。通过对变压器局部放电的在线监测能够及时准确地判断变压器内部绝缘状态,对防止电力变压器事故发生,对保障电力系统安全稳定运行具有重大意义。由于局部放电超高频监测法能够有效避开低频干扰,近年来得到了广泛重视。然而将电力变压器局部放电超高频监测系统成功应用于工程实践,仍然有许多理论上的问题需要解决。本文在对局部放电在线监测研究现状总结分析的基础上,从超高频传感器(超高频天线)的优化设计、超高频信号抗干扰和超高频信号传播特性三个方面,研究了电力变压器局部放电超高频在线监测方法。论文主要内容如下:①论述了阿基米德双臂螺旋天线的基本原理,根据传感器的接收原理和天线电磁场理论,提出了应用于变压器局部放电超高频在线监测的阿基米德双臂螺旋天线的设计方法,介绍了该天线的性能;根据局部放电超高频检测的特点,以及变压器的实际结构特点,设计并制作了阿基米德双臂螺旋天线,并对天线驻波比进行了测试。②研究了能有效分析局部放电超高频信号传播特性的方法和用于放置油纸屏障的装置,对三种放电模型产生的超高频信号在有无油纸屏障的条件下进行了分别提取,并对比分析了所提取信号的波形、平均幅值和功率谱。③研究了一种抑制局部放电超高频信号中白噪声的小波包去噪算法,根据小波包系数在传感器频带内的能量总和最大的原则,提出了寻求最优基小波的方法;设计了四种典型油中绝缘缺陷,应用小波包去噪算法对油中绝缘缺陷产生的局部放电超高频信号进行了去噪处理。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 变压器局部放电在线监测的意义
• 1.2 变压器局部放电超高频监测方法的研究现状
• 1.2.1 局部放电超高频天线的研究现状
• 1.2.2 局部放电超高频电磁波的传播特性研究现状
• 1.2.3 局部放电超高频信号干扰抑制研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 2 变压器局部放电超高频天线的研究
• 2.1 超高频信号的传输机理
• 2.2 天线的接收原理
• 2.3 天线的设计原则及选择
• 2.4 变压器局部放电超高频天线的设计
• 2.4.1 阿基米德双臂螺旋天线的工作原理分析
• 2.4.2 阿基米德双臂螺旋天线的具体设计
• 2.5 传感器的测试结果
• 2.6 小结
• 3 变压器局部放电超高频信号传播特性的研究
• 3.1 超高频信号的产生机理
• 3.2 局部放电信号的电磁波发射原理
• 3.3 局部放电超高频信号的特性分析
• 3.4 超高频信号的传播特性理论分析
• 3.4.1 单一绝缘（变压器油）中的传播特性
• 3.4.2 复合绝缘（油-纸板）中的传播特性
• 3.4.3 导体中的传播特性
• 3.5 变压器内部环境对超高频信号传播影响的试验研究
• 3.5.1 油中缺陷模型及试验装置
• 3.5.2 实验线路及设备
• 3.5.3 实验步骤及结果分析
• 3.6 小结
• 4 变压器局部放电超高频信号的小波包去噪方法
• 4.1 小波包变换的基本原理
• 4.2 小波包去噪算法
• 4.2.1 小波包阈值法
• 4.2.2 选取最优基小波
• 4.2.3 阈值的选取
• 4.2.4 阈值处理
• 4.2.5 小波包去噪算法
• 4.3 实测超高频信号去噪分析
• 4.4 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