电平扫描式超高频局部放电在线监测方法研究

摘要

局部放电是电气设备绝缘故障的先兆，对电气设备的局部放电进行在线监测是状态检修的重要内容。本文在研究国内外局部放电在线监测技术、抗干扰技术和模式识别的基础上，设计出电平扫描式超高频在线监测系统，及配合该系统的抗干扰方法和模式识别方法。本文主要工作如下：
　　 针对工频电压作用下局部放电具有工频周期重复性的特征，研究出一种通过脉冲电平扫描比较和数据统计分析来获取放电信号特征的方法。该方法构造的超高频检测系统不依赖高速A/D采集卡实现局部放电()-V、()-n、()-V-n谱图的获取。本文具体阐述电平扫描式超高频在线监测系统的基本原理和工作流程，并介绍适合该系统的抗干扰的方法。系统的扫描采集单元主要由高频放大滤波器、复杂可编程逻辑器件和高频比较器构成，它将信号就地数字化，并通过以太网将数据传至后台工控机进行数据处理。
　　 电平扫描式超高频系统具有数据量小，信号就地数字化，系统扩展性好，部件体积小等特征。根据上述特征，本文设计出分布式在线监测系统和便携式带电监测装置，并分析系统在工程运用上的优势。文中描述了系统的硬件构成，并重点介绍了微带天线和分形天线，其中微带天线为外置天线，分形天线为内置天线，并说明天线驻波比、方向图、增益等参数的含义。同时针对现场需要配置了多套多路选择开关及滤波放大电路。
　　 具体阐述电平扫描式超高频在线监测系统在实验室和现场的运行状况，研究表明系统能够长时间连续地采集超高频放电信号，实现对电力设备局部放电的在线监测。系统能提取超高频局部放电信号的特征参量，并绘制局部放电()-V-n谱图。通过电平扫描式系统与传统系统提取的实验数据的比较，证实电平扫描式系统提取的特征量和绘制的放电谱图能放映局部放电信号的基本特征。评估系统运用于现场的状况，并总结系统实现的基本功能，给出系统安装于现场的示意图，并强调了安装位置的选择问题。
　　 本文采用GIS中的典型放电缺陷作为模式识别的对象，对采集数据的脉冲幅值进行归一化处理后绘制放电谱图，分析比较相位和幅值特征。计算每个模型的统计特征量，选取差异度大的特征量构造支持向量机的特征向量。最后在支持向量机算法和二叉树决策方案的配合下，成功将放电缺陷分类。