变压器油纸绝缘局部放电特征信息及其发展特性

论文摘要

电力变压器是关系电网安全运行的至关重要的设备之一,油纸绝缘是大型电力变压器常见的绝缘方法,其一旦发生局部放电会引起绝缘的老化和破坏,因此开展油纸绝缘局部放电特性研究,了解运行变压器内部局部放电的发展情况和材料的老化程度,能够很好反应变压器内部绝缘的潜伏性缺陷,以判断变压器内部绝缘劣化程度,并且将故障消灭在萌芽状态,对于变压器安全可靠运行具有非常重要的意义。论文首先对变压器绝缘结构和常见局部放电故障进行了深入的分析,设计搭建了变压器油纸绝缘局部放电实验平台,制作了油中沿面放电模型和气隙放电模型,采用升压法和恒压法两种方法研究了局部放电发展特性,分析了时域信号的变化规律,以及二维图谱的变化规律。油中沿面放电随着外施电压的升高或者放电时间的增长,最大放电幅值和放电次数都呈现出增大的趋势;油纸气隙放电随着外施电压的升高或者放电时间的增长,最大放电幅值和放电次数都呈现出先增大后减小又增大的趋势。油中沿面放电谱图H qmax (?)的Sk呈增长的趋势,Ku呈现先增加后减少的趋势,谱图Hn (q)的Sk和Ku均大于零并且呈现出逐渐增大的趋势。油中气隙放电随着时间的增长,谱图H qmax (?)的Sk有增加的趋势。谱图H n(?)的Sk呈现出先增大后减小然后又增大的趋势。在分析核主成分分析(KPCA)的基础上,论文对两种模型的二维图谱的29个统计算子进行了降维处理,采用新的特征因子进行聚类分析,聚类结果结合局部放电发展的不同时刻的信息将局部放电发展过程分为初始放电阶段、放电发展阶段、放电稳定阶段和预击穿阶段。利用小波神经网络及聚类分析的结果,确定了网络的输入输出结构,对局部放电发展过程的不同阶段进行了识别研究,识别结果与动态聚类分析结果相似率为98.33%。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 变压器油纸绝缘局部放电发展特性研究的目的和意义
• 1.2 本课题国内外研究现状
• 1.2.1 变压器内绝缘局部放电研究现状
• 1.2.2 以局部放电为特征量反映油纸绝缘老化的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 变压器油纸绝缘典型缺陷模型的局部放电试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验装置以及放电模型
• 2.2.1 试验装置及接线
• 2.2.2 典型缺陷模型
• 2.3 试验方法及步骤
• 2.3.1 升压法加速局部放电发展试验
• 2.3.2 恒压法加速局部放电发展试验
• 2.4 放电量校正
• 2.5 本章小结
• 3 局部放电发展特性及统计特征信息变化分析
• 3.1 引言
• 3.2 局部放电发展特性分析及基本参量统计分析
• 3.2.1 油中沿面放电
• 3.2.2 油纸气隙放电
• 3.3 局部放电发展过程相位特征参量统计分析
• 3.2.1 油纸绝缘沿面放电
• 3.2.2 油纸绝缘气隙放电
• 3.3 本章小结
• 4 基于核主成分分析的局部放电特征量研究及过程划分
• 4.1 引言
• 4.2 基于KPCA 的局部放电统计特征信息降维
• 4.2.1 核主成分分析的基本原理
• 4.2.2 特征信息降维
• 4.3 基于聚类分析的局部放电发展过程划分
• 4.3.1 聚类分析的基本原理
• 4.3.2 沿面放电过程划分
• 4.3.3 气隙放电过程划分
• 4.4 本章小结
• 5 基于聚类-神经网络的局部放电发展过程识别研究
• 5.1 引言
• 5.2 聚类-神经网络的原理
• 5.2.1 聚类神经网络的结构
• 5.2.2 小波神经网络原理
• 5.2.3 网络训练和识别
• 5.3 局部放电发展过程划分识别研究
• 5.3.1 网络输入、输出向量的选择
• 5.3.2 局部放电过程识别分析
• 5.3.3 局部放电发展过程识别
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目