大型发电机局部放电的检测与识别技术

论文摘要

大型发电机是电力系统中重要的电力设备之一,其绝缘发生局部放电会造成绝缘的劣化,最终导致绝缘击穿和短路事故。传统的离线试验方法不能完全反映电机运行条件下的状态,因而并不能确保发电机的安全运行,事故仍时有发生。因此,对发电机进行实时在线监测,可以有效了解发电机绝缘的状态,及时发现绝缘隐患,有利于提高机组运行的可靠性。本文在阅读国内外大量文献的基础上,主要论述了发电机定子绕组中三种不同局部放电的起因和特点,并对局部放电信号在电机定子绕组中的传播规律进行了分析。在此基础上,根据脉冲电流法在发电机局部放电中的应用,研发了一套大型发电机定子绕组局部放电在线监测系统,包括硬件和软件的研制。硬件系统包括宽频信号传感器,信号预处理电路和信号采集单元。软件系统基于VC++的开发平台,完成对数据采集卡的采集控制和上位机与下位机之间的通信。在现场中,局部放电信号往往被强烈的干扰信号所覆盖,所以局部放电在线监测的首要问题是如何将局部放电信号从强的电磁干扰中提取出来。本文针对监测现场可能存在的各种干扰提出了一种分层综合处理的方法,对于不同的干扰采用不同的信号处理方法分步骤地去除。对于严重的周期性窄带干扰,由于其在频域中频带窄而幅值大的特点,提出了FFT变换和小波分析联合消噪的方法;对于和局放信号一样遍历整个时域的白噪声,则利用小波包变换的处理方法抑制。仿真结果表明FFT变换和小波分析联合消噪的方法对含有强的连续周期性窄带干扰的局部放电信号消噪十分有效;采用小波包变换的方法可以有效的从白噪声的干扰信号中提取出局部放电信号,比小波变换更优越。利用本文设计的监测系统对高压定子绕组进行试验,并利用本文提出的抗干扰方法分层处理信号。结果证明这种分层综合处理的方法能较好地抑制局放信号中的干扰信号。随着信号处理技术不断发展,抑制不同干扰的方法将更加合理和完善,这种方法有较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景、目的及意义
• 1.2 大型发电机定子局部放电在线监测的国内外状况
• 1.3 抗干扰技术的发展现状
• 1.3.1 连续周期性干扰的抑制
• 1.3.2 白噪声干扰的抑制
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 局部放电测量的理论基础
• 2.1 大型发电机定子绕组局部放电类型
• 2.1.1 内部放电
• 2.1.2 槽部放电
• 2.1.3 端部放电
• 2.1.4 电弧放电
• 2.2 大型发电机定子局部放电脉冲特性
• 2.2.1 典型的局放脉冲
• 2.2.2 局部放电信号在定子绕组中的传播规律
• 2.3 干扰的类型及传播途径
• 2.4 小结
• 第3章 局部放电在线监测系统的研制
• 3.1 虚拟仪器及VISUAL C++开发平台
• 3.2 在线监测系统的硬件设计
• 3.2.1 在线监测系统的硬件总体设计
• 3.2.2 宽频电流传感器及检测点的确定
• 3.2.3 局部放电信号调理模块
• 3.2.4 同步工频电压信号调理模块
• 3.2.5 单片机控制模块
• 3.2.6 数据采集卡
• 3.3 在线监测系统的软件设计
• 3.3.1 在线监测系统的软件设计
• 3.3.2 动态库的调用方式
• 3.3.3 监测控制模块
• 3.3.4 数据采集模块
• 3.3.5 图形显示模块
• 3.3.6 数据保存模块
• 3.4 小结
• 第4章 软件抗干扰技术及数据处理算法
• 4.1 软件抗干扰的分层式处理
• 4.2 周期性窄带干扰的抑制
• 4.2.1 傅立叶变换
• 4.2.2 小波分析的基本思想
• 4.2.3 多分辨率分析及Mallat 算法
• 4.2.4 小波降噪算法的原理
• 4.2.5 小波降噪算法的步骤
• 4.2.6 小波降噪算法的阈值处理
• 4.2.7 FFT 和小波分析结合去除周期性窄带干扰
• 4.3 白噪声干扰的抑制
• 4.3.1 小波包降噪算法
• 4.3.2 小波包变换去除白噪声干扰
• 4.4 小结
• 第5章 发电机局部放电抗干扰仿真分析
• 5.1 局部放电信号的模拟
• 5.2 周期窄带干扰的仿真分析
• 5.2.1 周期窄带干扰模拟信号
• 5.2.2 去除周期窄带干扰仿真
• 5.3 白噪声信号的仿真分析
• 5.3.1 白噪声模拟信号
• 5.3.2 小波变换抑制白噪声干扰的仿真
• 5.3.3 小波包抑制白噪声干扰的仿真
• 5.4 实验室采集信号处理及分析
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢