【摘要】：近年來(lái),我國(guó)在用電方面的需求顯著上升,電力電纜廣泛應(yīng)用到各級(jí)電力傳輸系統(tǒng)中。電纜在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)某些潛在問(wèn)題。研究表明,電纜的局部放電現(xiàn)象在某種程度上能夠反映電纜絕緣材料的劣化程度,可以顯示電纜存在的缺陷。目前,應(yīng)用較為廣泛的是采用振蕩波技術(shù)對(duì)電力電纜進(jìn)行離線局放檢測(cè)。然而,我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)龐大,開(kāi)展停電試驗(yàn)十分困難,該方法在一定程度上受到了制約,同時(shí)離線檢測(cè)也無(wú)法模擬電纜的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。因此,對(duì)電力電纜進(jìn)行局部放電在線檢測(cè)技術(shù)研究具有一定的應(yīng)用價(jià)值。本文深入研究了電力電纜局部放電在線檢測(cè)技術(shù),分析了電力電纜中局放脈沖信號(hào)的傳播規(guī)律,設(shè)計(jì)了前端傳感器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),并針對(duì)脈沖性干擾信號(hào)和多局放信號(hào)共存的現(xiàn)象提出了一種局部放電信號(hào)的聚類(lèi)識(shí)別算法。首先,研究了局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的背景以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況,闡述了局部放電檢測(cè)中的噪聲來(lái)源以及聚類(lèi)識(shí)別技術(shù),分析了局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生原因以及放電機(jī)理,并根據(jù)局放信號(hào)特征采用五種數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行模擬。為了研究局部放電信號(hào)在電力電纜中的傳輸特性,以雙指數(shù)衰減模型作為局放脈沖信號(hào),在SIMULINK中搭建電力電纜的分布參數(shù)線路模型,通過(guò)改變電纜長(zhǎng)度以及分布參數(shù)的數(shù)值,分析各因素對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽Ｆ浯?綜合比較多種局放檢測(cè)方法,采用電磁耦合法實(shí)現(xiàn)局放信號(hào)的在線檢測(cè),設(shè)計(jì)了基于羅戈夫斯基線圈的自積分式高頻電流傳感器(High Frequency Current Transducer,HFCT)以及信號(hào)采集系統(tǒng),根據(jù)不同類(lèi)型局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生原理設(shè)計(jì)并制作了三種局放典型缺陷模型,并在實(shí)驗(yàn)室搭建了局部放電試驗(yàn)平臺(tái)。針對(duì)電流傳感器,首先在MATLAB中對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析,確定線圈的繞制匝數(shù)以及積分電阻,然后測(cè)試不同頻率下傳感器的性能。對(duì)于信號(hào)采集系統(tǒng),硬件部分采用高采樣率高精度示波器與便攜式計(jì)算機(jī)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案,軟件部分選用LABVIEW與MATLAB混合編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理,其中LABVIEW用于實(shí)現(xiàn)示波器與計(jì)算機(jī)的通信、波形顯示以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能,MATLAB用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理。最后,針對(duì)脈沖性干擾信號(hào)與多局放脈沖信號(hào)共存的情況,提出了一種局部放電信號(hào)的聚類(lèi)識(shí)別算法,主要包括脈沖提取、特征參數(shù)提取、聚類(lèi)分析以及效果評(píng)估過(guò)程。該算法首先通過(guò)幅值-時(shí)間閾值法與時(shí)域能量法聯(lián)合提取脈沖信號(hào),然后根據(jù)同步多通道法獲取信號(hào)的特征向量,接著通過(guò)模糊C均值聚類(lèi)算法(Fuzzy C-means,FCM)對(duì)樣本進(jìn)行聚類(lèi),最后根據(jù)單類(lèi)信號(hào)的局部放電相位分布圖譜(Phase Resolved Partial Discharge,PRPD)以及雙參數(shù)Weibull分布函數(shù)擬合情況對(duì)聚類(lèi)效果進(jìn)行分析與檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提算法能夠高效準(zhǔn)確地提取脈沖信號(hào),且與等效時(shí)頻法相比,能夠更好地表征脈沖信號(hào)特征,同時(shí)該算法采用減法聚類(lèi)初始化聚類(lèi)中心,可以對(duì)多種放電信號(hào)進(jìn)行有效聚類(lèi),從而實(shí)現(xiàn)單類(lèi)放電信號(hào)的類(lèi)型識(shí)別。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM855
【圖文】：

五種數(shù)學(xué)模型時(shí)域波形及頻域譜圖

，產(chǎn)生的波形如圖2.7所示。由圖 2.7 可以看出，脈沖信號(hào)的幅值約為 10mV，脈沖的寬度約為 200ns。圖 2.7 局部放電脈沖信號(hào)波形由于在 SIMULINK 中無(wú)法直接產(chǎn)生雙指數(shù)衰減波形，因此首先需要在 MATLAB中生成上述脈沖波形，然后將該波形數(shù)據(jù)導(dǎo)入到 SIMULINK 中提供的信號(hào)產(chǎn)生單元（Signal Builder）中。仿真元件庫(kù)信號(hào)源中的信號(hào)產(chǎn)生單元如圖 2.8 所示，信號(hào)產(chǎn)生單元生成的脈沖波形如圖 2.9 所示，與所設(shè)置的雙指數(shù)衰減信號(hào)一致。圖 2.8 信號(hào)產(chǎn)生單元

信號(hào)產(chǎn)生單元

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本文編號(hào)：2768778