考虑环境影响的电容型设备绝缘监测与故障诊断研究

论文摘要

电容型设备绝缘在线监测与故障诊断技术是实现其状态维修的前提和基础。电容型设备绝缘在线监测会受到环境因素(温度、湿度、污秽等)的影响,研究考虑环境影响的电容型设备绝缘监测与故障诊断技术具有理论意义和实用价值。本文在环境因素对电容型设备介质损耗因数(tanδ)影响的试验方法、tanδ的修正方法、电容型设备故障诊断方法等方面进行了深入的研究,并开发了在线监测与故障诊断系统。完成的主要工作和取得的主要研究成果如下:提出了全绝缘型人工气候室设计方案,计算分析了气候室内悬挂绝缘子和套管时的空间电场分布情况,并和金属材质气候室相比较,论证了该方案的优越性,据此方案研制的全绝缘人工气候室可调节温度、湿度和压力等参数,满足了人工气候试验的要求;开发了基于虚拟仪器技术的高压电容型设备绝缘特性自动测试系统,完成了人工气候室内变压器套管tanδ的在线测量试验,以此为基础分析了环境因素对电容型设备tanδ的影响情况,获得了tanδ与环境参数的关系曲线,建立了环境因素对tanδ影响的灰关联分析模型,得到了主要环境参数与电容型设备tanδ的灰关联度。提出了基于最小二乘支持向量机的主要环境参数对tanδ影响的修正方法,将不同气候环境条件下测得的电容型设备tanδ修正为标准大气条件下的值,从而使不同气候条件下的监测数据及离线试验数据具有了等效性,采用遗传算法优化了支持向量机参数,有效提高了修正精度,实例修正结果和实际的在线监测数据修正结果均验证了该方法的有效性。结合电容型设备的其他检测数据,提出了基于贝叶斯网络的电容型设备故障诊断方法,首次将贝叶斯网络方法引入到电容型设备的故障诊断中,并根据电容型设备故障诊断的特点改进了贝叶斯网络的推理过程,提高了该方法的实用性,诊断实例验证了该方法的有效性。通过实例分析验证了将环境参数与tanδ的灰关联度作为特征量进行电容型设备故障诊断的可行性,提出了基于灰关联度物元模型的电容型设备可拓诊断方法,该方法即排除了环境因素对tanδ的影响,又可以进行准确的故障分类,诊断实例验证了该方法的有效性。根据分布式电容型设备在线监测的需要,提出了多下位机同步采样控制方法,并开发了一套分层分布式电容型设备绝缘在线监测与故障诊断系统应用于实际工程,该系统采用就地数字化技术提高了抗干扰能力,经过测试与运行,系统运行可靠稳定,数据采集准确。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.2 电容型设备绝缘监测与故障诊断技术的研究现状
• 1.2.1 电容型设备绝缘在线测量方法
• 1.2.2 介质损耗因数计算方法
• 1.2.3 环境因素对tanδ的影响
• 1.2.4 tanδ监测值的数据处理方法
• 1.2.5 电容型设备绝缘状况诊断方法
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 人工气候室及电容型设备tanδ测量平台的研制
• 2.1 前言
• 2.2 全绝缘型人工气候室设计
• 2.2.1 人工气候室的结构设计
• 2.2.2 人工气候室内电场分布的计算分析
• 2.2.3 人工气候室的技术参数
• 2.2.4 人工气候室的外围设备选择
• 2.3 基于虚拟仪器的高压电容型设备绝缘特性自动测试系统
• 2.3.1 传感器的选择
• 2.3.2 基于虚拟仪器的介损测量软件设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 环境因素对电容型设备介质损耗因数影响的研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验装置和试验方法
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 试验结果分析
• 3.3.1 温度对套管介损监测值的影响
• 3.3.2 不同污秽等级下环境湿度对套管介损监测值的影响
• 3.3.3 海拔高度对套管介损监测值的影响
• 3.4 环境因素对tanδ影响的灰关联分析
• 3.4.1 灰关联分析理论
• 3.4.2 环境因素与tanδ的灰关联度分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于优化支持向量机的电容型设备tanδ修正方法研究
• 4.1 前言
• 4.2 最小二乘支持向量机函数估计算法
• 4.3 基于 LS-SVM 和遗传算法的电容型设备tanδ修正研究
• 4.3.1 LS-SVM 修正模型的建立
• 4.3.2 利用遗传算法优化 LS-SVM 模型
• 4.3.3 介质损耗因数监测值的实例修正分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 电容型设备故障诊断方法的研究
• 5.1 前言
• 5.2 基于贝叶斯网络的电容型设备故障诊断方法
• 5.2.1 贝叶斯网络及其构造
• 5.2.2 基于贝叶斯网络的电容型设备故障诊断模型
• 5.2.3 基于贝叶斯网络的故障诊断算法
• 5.2.4 故障诊断实例
• 5.3 基于环境因素与tanδ灰关联分析的电容型设备故障诊断方法
• 5.3.1 诊断思想
• 5.3.2 算例验证
• 5.4 基于物元模型的电容型设备可拓诊断方法
• 5.4.1 物元理论
• 5.4.2 诊断思想
• 5.4.3 可拓集合理论
• 5.4.4 基于灰关联度的电容型设备故障类型的标准物元模型
• 5.4.5 基于物元模型的电容型设备故障诊断方法
• 5.4.6 实例验证
• 5.5 本章小结
• 第六章 电容型设备绝缘在线监测与故障诊断系统的研究
• 6.1 前言
• 6.2 系统结构
• 6.3 多下位机同步采样控制方法
• 6.4 系统硬件设计
• 6.4.1 信号采集单元保护回路的设计
• 6.4.2 智能处理单元设计
• 6.5 系统软件设计
• 6.5.1 基于图模一体化的图形系统
• 6.5.2 考虑环境影响的运行监测与诊断系统
• 6.5.3 信息查询系统
• 6.6 现场应用情况
• 6.7 本章小结
• 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
• 个人简历、在学期间参加的科研工作及学术论文发表