三相共筒式GIS设备局部放电检测与模式识别的研究

摘要

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear)由于具有一系列优点被广泛的应用于电力系统中。气体绝缘组合电器有同轴式和三相共筒式结构，国内外对于同轴式GIS的研究比较充分，三相共筒式GIS由于其腔体内三相导体的布置方式，腔体结构等与共轴式GIS有着很大的区别，故开展对三相共筒式GIS的研究对于保证其安全运行具有重要的意义。
　　GIS腔体在发生局部放电时会产生大量的电磁波，本文以同轴波导和平行导体板为例对横电磁波、横电波、横磁波的传播特性进行了研究。并通过Ansoft仿真软件对GIS内的电磁波的传播特性进行了研究，对电磁波在GIS腔体传播过程中的反射、衰减、泄漏特性进行了分析。局放产生的电磁波的传播特性为GIS内缺陷的局放信号检测具有重要的参考意义。
　　在对三相共筒式GIS局放检测方面，本文首先设计了三相共筒式GIS内的四种典型绝缘缺陷模型，运用超高频法进行了局放检测，通过德国PDSG公司生产的超高频局部放电测量仪，对三相共筒式GIS内典型绝缘缺陷故障的局部放电进行了测试量。试验获得了大量的局放图谱，对各种局放类型的图谱进行了研究分析，试验获得的局放图谱和数据有利于三相共筒式GIS的局放识别。
　　在对三相共筒式GIS的局放类型模式识别方面，本文首先对获得的各种局放缺陷的特征参数进行了提取。根据提取出的偏斜度、陡峭度、局放峰点数、互相关系数等特征参数，采用模糊K近邻算法和Fisher识别算法分别对四种典型绝缘缺陷的局放进行了识别，取得了较好的识别效果。
　　最后，本文将三相共筒式GIS内典型绝缘缺陷模式识别算法通过LabVIEW平台编制了故障识别软件，用于三相共筒式GIS典型缺陷类型的模式识别。软件具有数据输入、图形显示、报警等功能，实际测试结果表明，所设计的三相共筒式GIS故障识别软件功能较好，对三相共筒式GIS内的绝缘缺陷故障局放类型具有较高的识别率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 GIS的发展及其研究背景

1．2 GIS的主要绝缘缺陷类型

1．3 GIS局部放电检测方法

1．4 GIS局部放电UHF检测现状

1．5 本文研究内容

第2章 GIS中局放电磁波传播特性

2．1 导行波的分类

2．2 以同轴波导为例的电磁波的传播特性

2．3 同轴波导中TE模波和TM模波的传播特性

2．4 以平行导体板为例的电磁波传播特性

2．5 高压GIS局放脉冲TEM波传播特性仿真

2．5．1 同轴式GIS的建模

2．5．2 同轴式GIS在无缺陷条件下TEM波传播特性

2．5．3 同轴式GIS在典型缺陷条件下TEM波传播特性

2．5．4 三相共筒式GIS的建模及其仿真

2．5．5 电磁波传播特性分析

2．5．6 电磁波泄露特性分析

2．6 本章小结

第3章 三相共筒式GIS局部放电检测试验

3．1 局放试验系统设置

3．1．1 超高频局放仪介绍

3．1．2 PDSG局放仪的特点

3．2 三相共筒式GIS局放测量装置

3．3 三相共筒式GIS内缺陷设置过程

3．4 三相共筒式GIS局部放电试验结果

3．5 不同缺陷类型局放分析

3．6 本章小结

第4章 三相共筒式GIS局放特征提取和故障识别

4．1 局部放电特征参数提取方法

4．2 基于相位分析模式(PRPD)的特征参数提取

4．2．1 统计参数的定义

4．2．2 统计参数的提取

4．3 PD信号模式识别的研究

4．3．1 基于距离的分类器

4．3．2 基于神经网络的分类器

4．4 基于簇思想的KNN改进算法

4．4．1 关于k近邻算法的讨论

4．4．2 Fuzzy k-NN classifier(FK-NN)

4．4．3 识别结果

4．5 基于Fisher算法的模式识别方法

4．5．1 Fisher算法原理

4．5．2 识别结果

4．6 两种识别算法的比较分析

4．7 本章小结

第5章 三相共筒式GIS局放识别软件的设计

5．1 软件开发工具和平台

5．2 局放识别软件的设计

5．3 软件软件总体设计

5．4 软件使用说明

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录