油纸绝缘典型缺陷局部放电发展全过程的状态特征研究与评估

摘要

局部放电是电气设备绝缘劣化的主要表现形式，局放的长期存在可能使绝缘劣化进一步发展，严重时可导致绝缘击穿或发生沿面闪络。因此，通过局部放电检测来准确诊断变压器的绝缘状态，并对危险缺陷进行及时预警，是电力部门实施状态运维的重要目标，也是当前局放状态检测领域的关键技术难题。
　　基于局放检测灵敏度高、实时性好，与油色谱分析相比，可发现快速发展的缺陷，因此可以通过局部放电检测信息对油纸绝缘危险放电状态进行预警。本文采用恒压法和全实时高频/特高频联合检测系统，对变压器油纸绝缘中的油浸纸板放电和油楔放电发展至击穿全过程的局放信号进行了采集和分析;研究了油浸纸板和油楔放电发展至击穿全过程中高频和特高频局放信号的幅值、次数、信息熵、同步联合量等统计量以及PRPD/PRPS图谱的变化趋势及规律，将其发展至击穿全过程划分为平稳发展阶段和加速劣化阶段，并分析总结了油浸纸板和油楔放电在两阶段的状态特征;通过改变外施电压的水平，研究了电压水平对放电发展进程的影响，总结了不同电压下放电发展全过程中统计量的变化规律;基于放电次数、幅度等统计量的发展趋势图，构造了反映放电阶段状态的27项指标，采用主成分分析法和模糊C均值算法对放电状态进行聚类分析，进一步验证两种阶段划分的合理性;同时从机理的角度对同一类型不同阶段的放电机制、不同信号的能量特征以及不同类型放电特性进行了解释;最后考虑到现场局部放电检测情况，探索了能有效区分平稳发展和加速劣化两阶段的特征量，提出了一种能有效判别油纸绝缘局放发展状态并及时预警的方法。
　　研究表明，从高频和特高频局放信号的幅值、次数、信息熵等统计量的发展趋势图，以及采用PCA和FCM算法的机器识别，均可将恒压下放电发展全过程划分为平稳发展和加速劣化两种典型阶段，放电从平稳发展阶段转变到加速劣化阶段具有明显的过渡过程;不同电压下，放电发展的整体变化趋势基本相同，同时也存在一定的差异性;最后探索出区分两阶段的特征量-平均偏差量⊿N、⊿V、⊿(△t)，采用BP神经网络进行阶段识别的效果良好，可作为局部放电状态监测预警的特征量。本文的研究成果对变压器油纸绝缘局放的状态监测提供了试验依据，对危险故障预警具有工程指导意义。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 局部放电检测及故障诊断技术的研究现状

1．2．1 局部放电联合检测技术的研究现状

1．2．2 局部放电故障严重程度诊断的研究现状

1．2．3 局部放电联合诊断的研究现状

1．3 目前存在的问题

1．4 本课题的主要研究内容

第2章 基于联合检测的变压器典型缺陷局放试验

2．1 试验平台搭建

2．1．1 试验平台

2．1．2 变压器局部放电缺陷模型

2．1．3 局部放电联合检测装置及数据采集系统

2．2 试验试品制备及检测

2．3 试验方法及步骤

2．3．1 测量起始电压及击穿电压

2．3．2 加压方式

2．4 数据分析方式

2．5 本章小结

第3章 油浸纸板局部放电发展全过程的放电特性分析

3．1 油浸纸板放电试验过程介绍

3．1．1 加压情况

3．1．2 放电现象描述

3．2 油浸纸板局部放电发展全过程特高频信号分析

3．2．1 典型图谱

3．2．2 放电次数N及幅均值Vave的变化过程

3．2．3 放电幅值V相关统计参量的变化过程

3．2．4 VNT趋势图的变化过程

3．2．5 N-V图的变化过程

3．2．6 相邻脉冲时间间隔相关统计参量的变化过程

3．3 油浸纸板局部放电发展全过程高频信号分析

3．3．1 典型图谱

3．3．2 放电次数N及幅均值Vave的变化过程

3．3．3放电幅值V相关统计参量的变化过程

3．3．4 VNT趋势图的变化过程

3．4 油浸纸板局部放电发展全过程同步联合量分析

3．5 本章小结

第4章 油楔局部放电发展全过程的放电特性分析

4．1 油楔放电试验过程介绍

4．1．1 加压情况

4．1．2 放电现象描述

4．2 油楔局部放电发展全过程特高频信号分析

4．2．1 典型谱图

4．2．2 放电次数N及幅均值Vave的变化过程

4．2．3 放电幅值V相关统计参量的变化过程

4．2．4 VNT趋势图的变化过程

4．2．5 N-V图的变化过程

4．2．6 相邻脉冲时间间隔相关统计参量的变化过程

4．3 油楔局部放电发展全过程高频信号分析

4．3．1 典型谱图

4．3．2 放电次数N及幅均值Vave的变化过程

4．3．3 放电幅值V相关统计参量的变化过程

4．3．4 VNT趋势图的变化过程

4．4 油楔局部放电发展全过程同步联合量分析

4．5 本章小结

第5章 油纸绝缘局放发展阶段划分及状态评估技术的研究

5．1 基于PCA和FCM的放电阶段划分

5．1．1 基于主成分分析的降维过程

5．1．2 基于模糊C均值算法的聚类处理

5．2 油浸纸板与油楔放电特性对比分析

5．3 油纸绝缘局放状态评估及预警技术的研究

5．3．1 局放阶段识别特征量选取

5．3．2 局放阶段识别及预警技术研究应用

5．4 本草小结

6．1 结论

6．2 进一步研究工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢