变压器油纸绝缘气隙放电发展特征信息提取及过程划分研究

摘要

随着西电东送、南北互供、全国联网的大电网格局的逐渐成形，超、特高压输电已经成为电网发展的趋势，这对电力设备的安全可靠运行提出了更高的要求。电力变压器作为电网运行中最关键和重要的设备之一，保证其能够安全、稳定、可靠地供电对我国国民经济的健康发展具有重要的意义。由于电力变压器在正常工作电压下长期受到电、热、机械应力等因素的共同作用，常常会出现故障，其中局部放电故障是变压器主要故障之一，而油纸绝缘气隙放电是局部放电的主要故障形式，因而开展变压器油纸绝缘气隙放电发展特性研究对于变压器故障诊断和监测具有重要的意义。
　　 论文基于实验室局部放电试验平台，采用恒压法研究变压器油纸绝缘气隙放电从产生、发展到最终击穿整个过程中放电特性的变化规律。从单一气隙放电模型等值电路出发，着重研究了放电发展过程中放电能量的变化规律，并将放电次数融入放电能量变化之中，提出了每秒平均放电能量这一新特征量，很好地描述了放电过程中不同放电阶段的放电特性的变化过程。
　　 为了进一步精确、定量地对油纸绝缘气隙放电发展过程中不同放电阶段进行划分，论文借鉴了PRPD谱图构建思想，绘制了基于放电能量的()-W-n三维图谱，得到了相应的能量-相位灰度图像。通过对灰度图像特征参量提取方法的分析，提出了采用小波矩算法提取能量-相位灰度图像中不同尺度参数和平移参数下的小波矩特征值。在恒压法不同的放电时刻共提取了62组放电样本点，通过对每组样本点的能量-相位灰度图像计算得到正负工频半周共18维小波矩特征值。进一步，在无任何先验经验的前提下采用无监督式模式识别方法，根据这62组不同时刻的小波矩特征值在特征空间中的自身“抱团”特性利用模糊C-均值聚类方法对其进行归类，将整个放电阶段划分为：放电产生和震荡发展阶段、微弱放电阶段、放电爆发阶段以及放电预击穿阶段。通过与传统系统聚类法的聚类结果对比发现采用模糊C-均值聚类方法所得到的聚类结果更优。