發(fā)布時間：2020-07-24 11:27

【摘要】：近年來,我國在用電方面的需求顯著上升,電力電纜廣泛應(yīng)用到各級電力傳輸系統(tǒng)中。電纜在長期運行過程中,不可避免地會出現(xiàn)某些潛在問題。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)對電力電纜進行離線局放檢測。然而,我國電網(wǎng)系統(tǒng)龐大,開展停電試驗十分困難,該方法在一定程度上受到了制約,同時離線檢測也無法模擬電纜的實際運行狀態(tài)。因此,對電力電纜進行局部放電在線檢測技術(shù)研究具有一定的應(yīng)用價值。本文深入研究了電力電纜局部放電在線檢測技術(shù),分析了電力電纜中局放脈沖信號的傳播規(guī)律,設(shè)計了前端傳感器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),并針對脈沖性干擾信號和多局放信號共存的現(xiàn)象提出了一種局部放電信號的聚類識別算法。首先,研究了局部放電在線檢測技術(shù)的背景以及國內(nèi)外發(fā)展情況,闡述了局部放電檢測中的噪聲來源以及聚類識別技術(shù),分析了局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生原因以及放電機理,并根據(jù)局放信號特征采用五種數(shù)學(xué)模型對其進行模擬。為了研究局部放電信號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,在SIMULINK中搭建電力電纜的分布參數(shù)線路模型,通過改變電纜長度以及分布參數(shù)的數(shù)值,分析各因素對信號傳輸?shù)挠绊憽Ｆ浯?綜合比較多種局放檢測方法,采用電磁耦合法實現(xiàn)局放信號的在線檢測,設(shè)計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)以及信號采集系統(tǒng),根據(jù)不同類型局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生原理設(shè)計并制作了三種局放典型缺陷模型,并在實驗室搭建了局部放電試驗平臺。針對電流傳感器,首先在MATLAB中對各項參數(shù)進行分析,確定線圈的繞制匝數(shù)以及積分電阻,然后測試不同頻率下傳感器的性能。對于信號采集系統(tǒng),硬件部分采用高采樣率高精度示波器與便攜式計算機相結(jié)合的設(shè)計方案,軟件部分選用LABVIEW與MATLAB混合編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理,其中LABVIEW用于實現(xiàn)示波器與計算機的通信、波形顯示以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能,MATLAB用于實現(xiàn)信號的處理。最后,針對脈沖性干擾信號與多局放脈沖信號共存的情況,提出了一種局部放電信號的聚類識別算法,主要包括脈沖提取、特征參數(shù)提取、聚類分析以及效果評估過程。該算法首先通過幅值-時間閾值法與時域能量法聯(lián)合提取脈沖信號,然后根據(jù)同步多通道法獲取信號的特征向量,接著通過模糊C均值聚類算法(Fuzzy C-means,FCM)對樣本進行聚類,最后根據(jù)單類信號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)擬合情況對聚類效果進行分析與檢驗。實驗結(jié)果表明,所提算法能夠高效準確地提取脈沖信號,且與等效時頻法相比,能夠更好地表征脈沖信號特征,同時該算法采用減法聚類初始化聚類中心,可以對多種放電信號進行有效聚類,從而實現(xiàn)單類放電信號的類型識別。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM855
【圖文】：

五種數(shù)學(xué)模型時域波形及頻域譜圖

，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 局部放電脈沖信號波形由于在 SIMULINK 中無法直接產(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 中提供的信號產(chǎn)生單元（Signal Builder）中。仿真元件庫信號源中的信號產(chǎn)生單元如圖 2.8 所示，信號產(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)衰減信號一致。圖 2.8 信號產(chǎn)生單元

信號產(chǎn)生單元

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本文編號：2768778