局部放电超声定位系统的研究与实现

论文摘要

电力变压器是组成电力系统的关键设备,其安全运行是保证供电可靠性的基础。局部放电是造成变压器设备绝缘劣化的主要原因之一,也是其绝缘劣化的重要征兆和表现形式。所以准确有效的监测变压器内部局部放电的放电量和放电位置是保证变压器正常运行的关键。本文在分析国内外局部放电定位技术发展现状的基础上,重点研究了局部放电超声信号去干扰与局部放电定位两个方面的问题,提出了相应的算法并设计开发了局部放电超声定位系统,具体内容如下：针对现场强烈的噪声干扰,提出一种新的方案：将多分辨经验模式分解应用于局部放电超声信号去干扰中。多分辨经验模式分解将小波变换的多分辨分析思想引入传统的经验模式分解,很好的克服了传统经验模式分解的模态混叠现象和计算量大的缺点。该算法能够有效地从包含噪声的现场信号中提取超声波信号,为局部放电定位奠定良好的基础,实验结果表明了算法的有效性。针对变压器局部放电定位问题,提出使用新的优化方法——梯度收缩法来计算局部放电点的坐标,并对该方法进行了严格的论证和实验。梯度收缩法是一种新型高效的计算机寻优算法,该算法能使目标函数梯度的模逐渐收缩到零,以达到目标函数极小化,其综合了牛顿法和共轭梯度法的优点。现场定位结果表明,梯度收缩法能够有效地求解局部放电定位问题,并优于传统的局部放电定位算法。根据上述算法,本文设计并开发了基于虚拟仪器的局部放电超声定位软件系统,本系统以图形化编程语言LabVIEW为核心,实现了读取局部放电超声信号、局部放电信号去干扰、局部放电定位、用户管理等功能,为变压器局部放电点的准确定位提供了一个有效的平台。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 变压器局部放电去干扰及定位方法的研究现状
• 1.2.1 局部放电信号去干扰方法
• 1.2.2 变压器局部放电定位方法
• 1.3 本文的工作
• 第二章 变压器局部放电信号去干扰算法
• 2.1 HILBERT-HUANG变换的基本理论
• 2.1.1 瞬时频率
• 2.1.2 固有模态函数
• 2.2 经验模式分解
• 2.2.1 经验模式分解的基本原理和算法
• 2.2.2 EMD方法存在的困难
• 2.3 多分辨分析原理
• 2.3.1 特征尺度参数
• 2.3.2 多分辨分析原理
• 2.4 多分辨EMD方法
• 2.4.1 分段固有模态函数的概念
• 2.4.2 基于多分辨的经验模式分解方法（MEMD）
• 2.5 现场实测数据去干扰效果验证
• 2.6 本章小结
• 第三章 变压器局部放电超声定位技术
• 3.1 变压器局部放电超声定位的数学模型
• 3.2 局部放电超声定位时延估计
• 3.2.1 时延估计信号模型
• 3.2.2 时延估计算法原理
• 3.2.3 时延估计算法实现
• 3.3 传统的无约束优化方法在局部放电超声定位中的应用
• 3.3.1 最速下降法
• 3.3.2 牛顿法和阻尼牛顿法
• 3.3.3 共轭梯度法
• 3.3.4 变尺度法
• 3.4 梯度收缩法
• 3.4.1 梯度收缩法算法思路
• 3.4.2 梯度收缩法的计算步骤
• 3.5 梯度收缩法在超声定位中的应用
• 3.6 本章小结
• 第四章 变压器局部放电定位系统软件设计
• 4.1 软件开发工具
• 4.2 软件程序设计
• 4.2.1 读取局部放电数据文件程序设计
• 4.2.2 局放信号去干扰程序的设计
• 4.2.3 局部放电点定位程序的设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果