电容型设备介损在线监测改进算法的仿真研究

摘要

电容型设备在线监测的方法主要就是监测其介质损耗tanδ，介损测量技术也是当今高电压绝缘与测试研究的重要内容之一，在工程上应用广泛。传统的谐波分析法由于电网频率可以在50±0.2Hz的范围内波动，整周期采样的条件很难满足，由此将产生“栅栏效应”和频谱泄漏，使得计算出的相位有较大的误差，影响介损测量准确度。 论文在分析国内外各种主要介损测量方法的基础上，重点分析了传统谐波分析法测特点以及由此产生“栅栏效应”和频谱泄漏的原因，在参考电容型设备介质损耗因数在线检测技术的基础上，运用加窗插值技术进行改进仿真分析。然后，论文分析了近年来新兴起的小波处理技术的原理，并将其运用到介损测量当中，并运用MATLAB仿真软件进行仿真分析。 仿真分析结果表明：对均匀采样获得的电流、电压数据，采用加汉宁窗插值的FFT算法和Db8小波变换的方法并结合改进的相关函数法进行分析，在谐波、噪声、电网频率波动等干扰因素存在的情况下，能够较好地减少频谱泄漏和“栅栏效应”，使介损测量准确度提高，测量的相对误差在4﹪的范围内，能够满足工程需要。加汉宁窗插值、Db8小波变换两种方法对比传统的谐波分析法，均能较好地提高介损测量精度。当噪声干扰严重时，采用基于小波变换的介损测量法的测量结果准确度略高于加汉宁窗插值法。在仿真分析中还发现，加窗插值法对窗函数要求比较高，因此选择能量集中，分辨率高而且能量泄漏少的窗函数是提高介损结果准确度的关键；而基于小波分析的介损测量法的关键在于对小波函数的选取上，必须综合考虑所选小波的正交性、紧支集、平滑性以及对称性等特性。 因此，进一步研究性能更加优异，受谐波、噪声、电网频率波动等因素影响更小的新的算法，采用软硬件结合的新的测量技术是今后的重点。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

1绪论

1.1电容型设备介损测量算法研究的意义

1.2电容型设备介损及其在线监测的研究现状

1.2.1电容型设备介质损耗的定义

1.2.2介损测量的国内外研究方法及其应用概况

1.2.3tanδ数字化测量方法的研究

1.2.4南网深圳局在实际中测量介损的方法

1.3本文研究的主要内容

1.4 小结

2改进的加窗插值FFT法的仿真研究

2.1前言

2.2传统的谐波分析法测量介损

2.2.1谐波分析法测量介损的原理

2.2.2传统的谐波分析法存在的问题

2.3基于加窗插值的改进的谐波分析法

2.3.1余弦窗的特性

2.3.2基于余弦窗的插值算法

2.4加窗插值法在介损测量中的应用

2.5加窗插值法的仿真分析

2.6小结

3基于小波变换的介损测量方法研究

3.1小波分析的基本理论

3.1.1小波变换

3.1.2连续小波变换

3.1.3离散小波变换

3.1.4二进制小波变换

3.2多分辨率分析

3.2.1小波系数与小波分解

3.2.2小波的分解及重构

3.3基于小波变换的介损测量及其仿真研究

3.3.1小波法测量介损的基本原理

3.3.2小波函数的选择

3.3.3小波分解层数的确定

3.4改进的相关函数法原理

3.5仿真分析研究

3.6小结

4两种改进算法仿真结果的对比分析

4.1两种改进的介损测量方法的对比

4.2两种方法的优缺点分析

4.2.1加窗插值FFT法的优缺点

4.2.2基于小波变换的介损测量法的优缺点

4.3小结

5结论

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录