大型发电机定子绝缘局部放电在线监测的研究

摘要

大型发电机是电力系统重要电力设备，而发电机绝缘局部放电会造成绝缘的劣化，最终导致绝缘击穿和短路事故。传统的离线试验方法不能完全反映电机运行条件下的状态，因而并不能确保发电机的安全运行，事故仍时有发生。对发电机进行实时在线监测，可以有效了解发电机绝缘的状态，及时发现绝缘隐患，有利于提高机组运行的可靠性。　　本文在综合国内外大量文献的基础上，研究了发电机定子线棒局部放电的三种不同类型的起因、特点，在此基础上分别建立了内部放电、端部放电、槽部放电的放电模型。提出了采集在线监测大型发电机主绝缘局部放电信号的宽频带传感器，这种基于罗氏线圈的宽频带传感器可以获得频率范围较宽的局放信号，但同时也混入大量干扰信号。由于局放信号属于弱脉冲信号，因此实现在线监测的首要问题是如何从强干扰中提取弱的非平稳随机信号。　　针对监测现场可能存在的各种干扰提出了一种分层综合处理的方法，对不同的干扰信号，利用不同的信号处理的方法分步骤地去除不同干扰。具体地说，不同干扰的影响不同，对于严重的周期性窄带干扰，由于其在频域中频带窄而幅值大的特点，首先利用阈值曲线法将其去除，即利用自竞争神经网络设置阈值，将竞争获胜的频率点(频域中幅值较大部分)的阈值设置较低，从而达到抑制的目的；对于与局放信号一样遍历整个时域的白噪声，则考虑具有时频性质的小波分析方法抑制，选取合适的小波函数，利用自噪声与局放信号模极大值随小波分解变换不同的特点，达到抑制白噪声的目的。随着信号处理技术不断发展，抑制不同噪声的方法将更加合理和完善，所以这种方法有较好的应用前景。　　经去除干扰后提取得到的局部放电信号，为了减少特征量的数量以及特征量的维数，同时较为有效地表示局放信号，采用基于分布谱图的统计特征量表征局部放电信号，并且将其作为BP神经网络的输入，对发电机局部放电不同放电类型进行模式识别，模拟仿真的结果表明有较好的识别效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1大型发电机定子局部放电监测国内外现状

1.2.2局放信号特征量提取与放电模式识别方法的现状

1.3研究的内容和主要工作

第二章局部放电机理

2.1局部放电的基本过程

2.2内部放电

2.2.1内部放电的起因、特点

2.2.2内部放电模型

2.3槽部放电

2.3.1槽部放电起因、特点

2.3.2槽部放电模型

2.4端部放电

2.4.1端部放电的起因、特点

2.4.2端部放电模型

2.5局部放电信号的三维特征谱图

2.6小结

第三章大型发电机定子线棒局部放电的在线监测

3.1局放信号在绕组中的传播特性

3.2基于罗柯夫斯基线圈的脉冲电流法检测局放信号

3.2.1传感器的选择

3.2.2脉冲电流法的测试线路

3.2.3大型水轮发电机局部放电的在线监测

3.3小结

第四章局部放电在线监测中干扰的抑制

4.1局部放电信号中的干扰信号及处理方法

4.2去除周期性干扰信号

4.2.1阈值直线法

4.2.2阈值曲线法

4.3基于小波分析抑制白噪声

4.3.1白噪声的特点

4.3.2小波变换的基本原理

4.3.3小波变换局部模极大值法

4.4小结

第五章发电机主绝缘局部放电抗干扰仿真

5.1发电机定子线棒原始信号的模拟

5.1.1局部放电信号的模拟信号

5.1.2周期窄带干扰模拟信号

5.1.3白噪声模拟信号

5.2分层综合处理噪声信号

5.2.1去除周期窄带干扰

5.2.2抑制白噪声干扰信号

5.3小结

第六章人工神经网络在局部放电模式识别中的应用

6.1 BP网络结构及BP学习算法的数学描述

6.2局部放电信号的特征量

6.2.1局部放电的基本参数

6.2.2局部放电的分布参数

6.2.3局部放电的统计参量

6.3 BP网络在发电机定子线棒局部放电模式识别中的应用

6.3.1三种放电模型的放电分布谱图

6.3.2基于BP网络局部放电模式识别过程

6.4小结

第七章结论

参考文献

在读期间发表的论文

声明

致谢