小波分析及改进谐波分析法在电容型设备绝缘在线监测系统中的应用研究

摘要

高压电容型设备在电力系统中发挥着重要作用,而绝缘在线监测技术由于可及时发现高压设备潜伏性故障,有效预防电气事故发生,对于保证电力系统的稳定可靠运行具有十分重要的意义.高压电容型设备在线监测技术均以设备介质损耗特性为主要依据,而现有的介质损耗角测量方法易受电力系统电气噪声和谐波干扰的影响,其测量误差较大,不能适应电力系统高压电容型设备高可靠性实时监测的要求,因此,研究更高精度的介质损耗角算法意义重大.本文在对各种现有介质损耗角在线监测算法比较研究的基础上,从电气噪声和谐波干扰等两个主要影响因素出发,提出了小波分析及改进谐波分析法为核心的介质损耗角计算方法.首先,针对传统低通滤波器不能将有用信号的高频部分和由噪声引起的高频干扰有效地加以区分的问题,本文提出了采用小波阈值去噪法对在线监测系统采集信号进行滤波的预处理方法,并根据高压电容型设备在线监测系统的信号特性,确定了小波函数、分解层数、阈值以及阈值函数等参数.其次,在分析现有介质损耗角计算方法特性的基础上,本文提出了采用插值法修正谐波分析法的积分区间,并采用复化梯形求积和复化辛普森求积代替矩形积分的改进谐波分析算法,解决了现有谐波分析算法在系统频率波动时,易产生泄漏误差,影响介质损耗角计算准确度的问题. 本文最后基于LabVIEW平台,开发了以小波分析及改进谐波分析法为核心的高压电容型设备介质损耗角实时监测软件,软件仿真和实验室研究结果表明,基于小波分析及改进谐波分析法相结合的介质损耗角算法,具有良好的精度,对于改善绝缘在线监测系统性能具有积极意义.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1选题的背景和意义

1.2国内外相关技术发展现状

1.3国内外相关技术发展趋势

1.4本文研究内容

2介质损耗监测原理

2.1监测原理

2.2现有监测方法

2.2.1过零比较法

2.2.2过零点电压比较法

2.2.3谐波分析法

2.2.4正弦波参数法

2.2.5相关分析法

2.2.6高阶正弦拟合法

2.3本章小结

3小波分析在介质损耗角计算中的应用

3.1小波变换的基本理论

3.1.1连续小波变换

3.1.2离散小波变换

3.1.3多分辨率分析

3.1.4 Mallat算法

3.2小波去噪的基本原理

3.2.1小波分解与重构法去噪

3.2.2模极大值检测法

3.2.3空域相关去噪法

3.2.4小波阈值去噪法

3.2.5平移不变量小波去噪法

3.3小波去噪仿真分析

3.3.1小波函数的选择

3.3.2分解层数的确定

3.3.3阈值的选取

3.3.4阈值函数的选择

3.3.5仿真结果及分析

3.4本章小结

4介质损耗角计算的改进谐波分析法

4.1谐波分析法原理

4.2基于傅立叶变换的介损检测原理

4.3谐波分析法存在的问题

4.4改进方法

4.4.1积分区间的选择

4.4.2数值积分方法的选择

4.5计算步骤

4.6仿真分析

4.6.1电网频率波动时计算结果分析

4.6.2不同谐波水平下计算结果分析

4.6.3采样率变化时计算结果分析

4.6.4介损角改变时计算结果分析

4.6.5不同噪声水平下计算结果分析

4.7本章小结

5实验研究

5.1系统结构

5.2实测数据分析

5.2.1系统硬件误差的校正

5.2.2结果及分析

5.3本章小结

6结论及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研实践情况