气体绝缘组合电器局部放电检测的内置传感器研究

摘要

电力设备的局部放电在线监测技术是及时发现事故隐患、提高供电可靠性的重要手段，因此研究电力设备局部放电在线检测技术具有重要的意义。对气体绝缘组合电器来说，由于其本身的特点，一方面检测局部放电是实时掌握GIS绝缘运行状况的基本方法，另一方面检测GIS局部放电具有相当的难度。本文的主要工作是在实验室设计一套GIS模拟装置，研制出两种内置传感器，从电气测量角度研究了GIS局部放电在线检测技术。 GIS局部放电的内置传感器在线检测是一个综合性研究课题，涉及多个方面的理论和知识。本文结合微波传输理论、电气测量分析及数字信号处理理论等，对GIS局部放电内置传感器在线检测进行了系统分析与深入研究。主要工作有： 针对GIS结构及内部局部放电特点，分析了发生局部放电后信号所激发的电磁波传输特性，并从电磁场理论及天线理论角度分析内置传感器的局部放电耦合原理。在实验室GIS模拟装置上设计了一种圆板型内置传感器及一种结构创新的圆环型内置传感器。 对所研制的两种内置传感器响应特性进行理论分析与实际测量：从电容耦合原理角度采用方波响应分析传感器及整个测试系统的频率响应特性，从天线模型角度分析幅频响应特性，局部放电实测结果也验证了设计的传感器的性能优良。 利用圆环传感器接收信号频带宽、灵敏度度高的优点，分别进行了不同气压、不同介质条件下的基础实验研究，通过实验得出一些关于局部放电特性的有实用价值的规律。同时，进行了局部放电不同频段信号检测，为窄带抗干扰检测技术奠定基础，并首次提出基于射频通讯原理的选频检测原理及检测设想；在实验室中进行了局部放电超高频信号的检测，验证了超高频法检测局放信号时对空间电晕干扰的抑制作用。 针对在GIS局部放电信号检测中超高频信号很微弱及白噪声干扰的存在，将小波分析应用于GIS局部放电信号处理，提出在白噪声干扰中提取GIS局部放电信号的小波包变换门限值法。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1检测GIS中局部放电的意义

1.2 GIS内的缺陷类型分析

1.3 GIS局部放电检测研究现状

1.4本论文的主要工作

1.5小结

2 GIS电磁传播特性及模拟实验装置

2.1 GIS同轴腔体内电磁波传输

2.1.1有限长腔体内传输的各种形式波的分析

2.1.2同轴传输线中横波的传输特性

2.1.2同轴传输线中纵波的传输特性

2.2 GIS模拟装置结构设计

2.2.1装置结构尺寸

2.2.2装置起晕预防措施

2.3 GIS局部放电内置传感器接收原理

2.4内置传感器设计

2.5小结

3内置局部放电检测系统

3.1传感器模型分析

3.1.1电容耦合模型分析

3.1.2天线模型分析

3.2信号放大单元设计

3.3检测系统特性

3.3.1测试系统输入输出特性

3.3.2测试系统局部放电实测

3.4放电量的校核

3.5小结

4测试系统检测GIS局部放电的实验研究

4.1不同气压下的局部放电规律

4.1.1起晕电压与气压的关系

4.1.2局放信号的频谱与气压的关系

4.2不同模拟缺陷及其局部放电检测

4.2.1自由金属微粒缺陷

4.2.2固定金属突出缺陷

4.2.3不同模拟缺陷的局部放电检测

4.3超高频法GIS局部放电检测系统的初探

4.3.1超高频法GIS局部放电检测原理

4.3.2超高频法抗空间电晕干扰能力实测

4.4 GIS局部放电的选频检测

4.4.1窄频带法检测局部放电

4.4.2基于微波通讯原理的GIS局部放电检测

4.5 小结

5 GIS局放信号检测中的信号处理

5.1引言

5.2信号的小波包变换

5.2.1多分辨率分析

5.2.2小波包变换

5.3局部放电信号和白噪声的小波变换奇异性态

5.4基于门限值法的小波包变换去噪

5.5小波包变换去除白噪仿真与实测数据分析

5.5.1小波包去噪声仿真分析

5.5.2实测数据小波包变换去噪

5.6 小结

6结论与展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文