文档介绍：组合电器局部放电多信息融合辨识
与危害性评估研究
重庆大学博士学位论文
学生姓名:陶加贵
指导教师:唐炬教授
专业:电气工程
学科门类:工学
重庆大学电气工程学院
二 O 一三年五月
Study on Partial Discharge Identification
and Harmfulness Assessment for Gas
Insulated Switchgear
A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Doctor’s Degree of Engineering
By
Jiagui Tao
Supervised by Prof. Ju Tang
Specialty:Electrical Engineering
College of Electrical Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
May 2013
中文摘要
摘要
组合电器在运行电压、热、力等作用下的内绝缘时效老化和在生产、运输、
调试装配、运行和维修过程产生或留下的各种潜伏性缺陷,会逐渐扩展致使内绝
缘的电气强度下降而导致故障。由于前期潜伏性故障主要以局部放电的形式表现
出来,因而通过对其准确辨识和危害性评估,能有效指导检修工作,制定更经济、
更合理的检修策略,实现状态检修和设备全寿命周期经济管理。同时,鉴于多信
息融合是监测技术的必然趋势和最终走向,论文改变了传统的单一传感器独立诊
断的研究思路,基于 DS 证据理论建立了组合电器内部局部放电多信息融合辨识和
危害性评估系统。
论文以实验为基础,利用 IEC60270 法、荧光光纤检测法和超高频法建立了组
合电器内部局部放电多传感器检测系统。通过大量试验测试,分析了组合电器内
部高压导体金属突出物、绝缘子表面金属附着物、绝缘子内部气隙和自由金属微
粒等四种典型绝缘缺陷下,三种传感器检测性能、特征信息的差异及随局部放电
发展的变化规律,通过理论证明和实验验证探明了所使用的光检测法、超高频法
的信号与放电量的相互关系。
多信息源能从多个角度体现局部放电的属性。根据各源信息属性的差异,分
别以时域、频域和 db4 为母小波的三层小波包分解提取了超高频时间解析信号的
波形特征,作为辨识局部放电的细节信息;以偏斜度、陡峭度等统计参数提取了
基于相位解析的放电指纹的分布特征;同时,结合超高频信号累积能量与放电量
之间的相关性信息,基于 DS 证据理论首次建立了局部放电多信息融合辨识系统。
通过对现场装置中的两个独立缺陷和样本数据的测试,验证了系统具有相对于独
立传感器诊断更好的容错性、稳定性和更高的辨识率。
针对辨识过程中,基于相位分析模式的特征量存有相关性而导致过高的计算
代价和信息影响不均衡的问题,以支持向量机 one-versus-one 多分类算法为基础,
结合“最佳脑损坏”理论,设计了全局最优排序准则,建立了多类支持向量机特
征回归消去选择方法,通过排序选定其中 9 组作为放电指纹最优特征子集,并通
过与主成分分析法的对比测试,验证了其具有相对较好特征降维效果。
根据实验测试和现场运行经验,提出和定义了用于局部放电危害性评价的“正
常、注意、警戒”三级状态。通过对三种传感器的检测信息及信息之间相关性的
分析,结合组合电器相关检测规范和标准,选取 IEC60270 法所检测的放电量、光
检测信号的最大幅值和放电指纹随着局部放电发展的变化规律特征作为危害性评
估的主要源信息。针对三种特征信息与局部放电发展程度之间并非绝对的正相关
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重庆大学博士学位论文
关系的特性,结合试验中三种信息随着状态等级的变化规律,分别采用模糊隶属
度分析法和神经网络建立了特征信息与局部放电危害程度之间的映射关系。最终,
通过 DS 证据理论首次建立了局部放电危害性多信息融合评估系统。
通过测试表明:①对于相似结构的缺陷模型,三种独立信息都能较好的反映
局部放电的严重程度;②准确辨识局部放电类型有利于明细特征信息计算方法,
提高信息挖掘的合理性和可靠性及基本概率分配设置的客观性和容错性;③多信
息融合能有效综合三种方法的评估信息,相比独立信息评估具有更佳的评估性能、