本文關(guān)鍵詞：基于分形特征和統(tǒng)計(jì)特征的礦用高壓電纜人工缺陷局部放電模式識(shí)別方法的研究

  更多相關(guān)文章： 礦用高壓電纜 電樹枝 氣隙 局部放電 模式識(shí)別 分形特征 統(tǒng)計(jì)特征 BPNN 可拓理論

【摘要】：本文是國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃“煤礦全礦井安全生產(chǎn)數(shù)字化監(jiān)測(cè)監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)”中“煤礦通風(fēng)及供電系統(tǒng)安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷預(yù)警系統(tǒng)的研究”(2007BAK29B05)子課題的延續(xù),同時(shí),也是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“礦用高壓電纜絕緣故障機(jī)理及其壽命評(píng)估方法研究”(51377113)的主要研究?jī)?nèi)容之一。該項(xiàng)目是針對(duì)礦井特殊條件下,特別是電、熱、機(jī)械和環(huán)境等應(yīng)力聯(lián)合作用下電纜老化過程及故障機(jī)理等內(nèi)容進(jìn)行了研究。 礦用高壓電纜是礦井電能傳輸?shù)拿浇?是電源與用電設(shè)備之間連接的橋梁,它的可靠性直接影響到供電系統(tǒng)的連續(xù)性以及礦井生產(chǎn)的安全性。眾所周知,電纜的局部放電特性可以反映其絕緣性能的好壞。因此,研究礦用高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)及其模式識(shí)別方法,掌握電纜絕緣狀況和缺陷類型特征,及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜絕緣內(nèi)存在的安全隱患,進(jìn)行事故前維護(hù),對(duì)保證電纜安全可靠運(yùn)行,避免重大事故發(fā)生有著十分重要的意義。 本文以礦用10kV交聯(lián)聚乙烯電纜和乙丙橡膠電纜為主要研究對(duì)象,在探討國(guó)內(nèi)外高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)及其模式識(shí)別研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,人工模擬了礦用高壓電纜中的絕緣缺陷,分別設(shè)計(jì)了電纜絕緣內(nèi)含電樹枝和氣隙兩種缺陷的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?試驗(yàn)研究了兩種缺陷的局部放電φ-q-n譜圖,提取了局部放電特征量,提出了一種新的礦用高壓電纜局部放電模式識(shí)別方法。主要研究?jī)?nèi)容如下： 在查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,分析了礦用高壓電纜常見故障原因和類型,研究和對(duì)比了各種電纜在線監(jiān)測(cè)的方法,著重分析了局部放電信號(hào)特征量提取方法和模式識(shí)別方法。 簡(jiǎn)要介紹了礦用高壓電纜結(jié)構(gòu)及井下供電線路的連接方式,分析了電纜絕緣故障類型及其形成原因,重點(diǎn)闡述了介質(zhì)損耗、絕緣電阻、接地線電流、局部放電和線芯溫度等特征量及其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 針對(duì)礦用高壓電纜在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的絕緣缺陷,設(shè)計(jì)了兩種典型的缺陷模型,即電纜絕緣電樹枝缺陷模型及電纜絕緣氣隙缺陷模型。分別分析了兩種缺陷的放電機(jī)理,通過試驗(yàn)獲取了這兩種人工缺陷的局部放電φ-q-n譜圖,構(gòu)造出局部放電灰度圖像,為提取局部放電特征量奠定基礎(chǔ)。 利用COMSOL Multiphysics有限元分析軟件建立了仿真模型,對(duì)兩種電纜絕緣缺陷的電場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真,分析了電纜絕緣中的電樹枝缺陷及氣隙大小和形狀對(duì)電場(chǎng)分布的影響,從理論上證明了兩種缺陷是導(dǎo)致電場(chǎng)分布不均勻,造成局部電場(chǎng)集中、加速絕緣老化的原因。 深入闡述了局部放電特征量提取的方法,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)特征提取方法和分形特征提取方法,設(shè)計(jì)了特征提取程序,提取了局部放電特征量,包括分形維數(shù)、空隙度、正負(fù)半波偏斜度和正負(fù)半波陡峭度,并將其作為局部放電模式識(shí)別的樣本數(shù)據(jù)。 分別提出了基于可拓理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back-propagation Neural Network, BPNN)理論的礦用高壓電纜局部放電模式識(shí)別方法,編寫了局部放電模式識(shí)別程序,通過模擬現(xiàn)場(chǎng)局部放電數(shù)據(jù)分析和對(duì)比了可拓識(shí)別和BPNN識(shí)別的準(zhǔn)確率,試驗(yàn)結(jié)果表明：可拓識(shí)別方法識(shí)別準(zhǔn)確率更高、識(shí)別速度更快,可以用于識(shí)別礦用高壓電纜局部放電模式,診斷電樹枝和氣隙引起的缺陷。
【關(guān)鍵詞】：礦用高壓電纜 電樹枝 氣隙 局部放電 模式識(shí)別 分形特征 統(tǒng)計(jì)特征 BPNN 可拓理論
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD76
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究的目的和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國(guó)外電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外電纜局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 局部放電信號(hào)特征量提取方法簡(jiǎn)介14-15
• 1.3.2 局部放電模式識(shí)別方法簡(jiǎn)介15-16
• 1.4 本課題研究目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容16-19
• 第二章 礦用高壓電纜基本結(jié)構(gòu)與故障機(jī)理分析19-33
• 2.1 礦用高壓電纜的基本結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 煤礦井下供電線路連接方式20-21
• 2.3 礦用高壓電纜常見故障原因和故障類型21-24
• 2.3.1 常見電纜絕緣故障及原因22-23
• 2.3.2 常見故障類型23-24
• 2.4 礦用高壓電纜絕緣特征量24-31
• 2.4.1 介質(zhì)損耗24-26
• 2.4.2 絕緣電阻26
• 2.4.3 接地線電流26
• 2.4.4 局部放電26-30
• 2.4.5 電纜線芯溫度30-31
• 2.5 礦用高壓電纜絕緣故障與特征量的關(guān)系31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 礦用高壓電纜絕緣人工缺陷試驗(yàn)33-43
• 3.1 礦用高壓電纜絕緣人工缺陷試驗(yàn)系統(tǒng)33-34
• 3.2 電樹枝試驗(yàn)34-37
• 3.2.1 電樹枝引發(fā)理論34-35
• 3.2.2 試樣和電極35-37
• 3.3 電纜絕緣氣隙試驗(yàn)37-41
• 3.3.1 氣隙放電機(jī)理37-38
• 3.3.2 試樣和電極38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 礦用高壓電纜絕緣中電場(chǎng)分布的仿真分析43-55
• 4.1 電場(chǎng)數(shù)值分析方法43-46
• 4.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)概述43-44
• 4.1.2 電纜絕緣結(jié)構(gòu)中電場(chǎng)分布的數(shù)值計(jì)算44-46
• 4.2 COMSOL Multiphysics4.3模擬電纜絕緣中電場(chǎng)分布的基本過程46-47
• 4.3 電樹枝對(duì)電纜絕緣中電場(chǎng)分布的影響47-49
• 4.3.1 高壓電纜絕緣電樹枝中電場(chǎng)分布計(jì)算模型及參數(shù)47-48
• 4.3.2 電樹枝對(duì)電纜絕緣中電場(chǎng)分布的影響48-49
• 4.4 氣隙對(duì)電纜絕緣中電場(chǎng)分布的影響49-53
• 4.4.1 高壓電纜絕緣含氣隙電場(chǎng)分布計(jì)算模型及參數(shù)49-50
• 4.4.2 氣隙大小對(duì)電纜絕緣中電場(chǎng)分布的影響50-52
• 4.4.3 氣隙形狀對(duì)電纜絕緣中電場(chǎng)分布的影響52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 局部放電特征提取方法55-69
• 5.1 局部放電φ-q-n譜圖55-60
• 5.1.1 電纜電樹枝試驗(yàn)結(jié)果及分析55-56
• 5.1.2 電樹枝局部放電的φ-q-n譜圖56-58
• 5.1.3 電纜氣隙局部放電的φ-q-n譜圖58-60
• 5.2 基于LabVIEW的局部放電特征量提取60
• 5.3 局部放電統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)60-64
• 5.3.1 偏斜度61-62
• 5.3.2 陡峭度62
• 5.3.3 統(tǒng)計(jì)特征量的提取62-64
• 5.4 分形理論64-68
• 5.4.1 分形維數(shù)64
• 5.4.2 空隙度64-65
• 5.4.3 局部放電灰度圖像構(gòu)造方法65-66
• 5.4.4 局部放電分形特征量的提取66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第六章 基于可拓模式和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式的礦用高壓電纜局部放電識(shí)別方法69-87
• 6.1 可拓理論69-74
• 6.1.1 物元理論70
• 6.1.2 可拓集合70-71
• 6.1.3 關(guān)聯(lián)函數(shù)71-72
• 6.1.4 可拓方法用于模式識(shí)別的可行性72-73
• 6.1.5 可拓理論識(shí)別方法73-74
• 6.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)74-78
• 6.2.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型75
• 6.2.2 激活函數(shù)75-76
• 6.2.3 BP網(wǎng)絡(luò)算法76-78
• 6.3 礦用高壓電纜標(biāo)準(zhǔn)缺陷模式78-79
• 6.4 電纜人工缺陷可拓模式識(shí)別方法79-82
• 6.5 電纜人工缺陷BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別方法82-84
• 6.6 可拓識(shí)別方法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別方法的性能評(píng)估84-86
• 6.7 本章小結(jié)86-87
• 第七章 結(jié)論與展望87-89
• 7.1 結(jié)論87-88
• 7.2 工作展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 致謝95-97
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果97

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭曉泉,G CHEN,A E DAVIES;XLPE電纜絕緣中的電樹枝種類及其影響因素[J];電工電能新技術(shù);2003年04期

2 張國(guó)光;交聯(lián)聚乙烯電纜及其現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)[J];電氣時(shí)代;2004年03期

3 史志俠;電力電纜的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與診斷[J];電線電纜;2001年06期

4 劉旌平;丁建宏;曾紀(jì)剛;;乙丙橡膠在我國(guó)中高壓電纜中的應(yīng)用[J];電線電纜;2006年02期

5 張重午;日本住友公司的在線運(yùn)行電纜監(jiān)測(cè)儀[J];電線電纜;1994年01期

6 鄭曉泉,屠德民;采用直流法對(duì) XLPE 電纜進(jìn)行在線檢測(cè)的抗干擾技術(shù)研究[J];電線電纜;1998年04期

7 羅俊華,袁淳智;XLPE電力電纜在直流電場(chǎng)下介質(zhì)樹枝狀劣化特性的研究[J];高電壓技術(shù);1993年01期

8 李煜;小議電力電纜在線檢測(cè)的幾種方法[J];高電壓技術(shù);2004年S1期

9 羅俊華,楊黎明,史濟(jì)康,朱海鋼;電力電纜及試驗(yàn)技術(shù)回顧[J];高電壓技術(shù);2004年S1期

10 王洪新,程樹康,文習(xí)山,陳允平;XLPE老化過程中交流絕緣參數(shù)特性[J];高電壓技術(shù);2005年03期

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本文編號(hào)：699367