基于多参量的GIS局部放电发展过程研究及严重程度评估

摘要

局部放电（Partial Discharge，PD）是六氟化硫气体绝缘组合电器(GasInsulated Switchgear,GIS)内部绝缘劣化的外在表现形式，实现GIS局部放电严重程度评估对其安全运行有着重要意义。基于此，本文在考虑GIS设备中常见的绝缘缺陷和设备实际运行条件的基础上，对GIS设备内部典型局部放电的发展过程及其严重程度评估进行了研究。主要内容如下:
　　首先搭建了252kV GIS局部放电模拟试验平台，结合现场常见的绝缘缺陷，设计了4种典型的绝缘缺陷模型，采用特高频、超声波以及紫外成像法对这些典型绝缘缺陷引起的局部放电发展过程进行了长时间的检测，获取了GIS局部放电特征信息，得到了不同放电阶段的多种统计谱图，并以此作为GIS局部放电严重程度划分的依据。
　　根据实验获取的统计特征图谱所构建的特征空间维数较高，主成分分析作为一种经典的降维方法，它可以实现特征空间的有效降维，但是降维后无法解释主成分与特征间的关系，基于此，本文引入非负稀疏主分量法，并采用实例进行了验证，结果表明，采用该方法可以实现低维特征量的有效提取，同时特征分量的聚类效果也得到了增强。
　　目前主要采用来自于单一检测法的特征量来实现局部放电模式识别，为了有效利用来自不同检测法的特征量，本文引入可以有效融合不同性质特征参数的多核学习相关向量机(Multi-Kernel Learning Relevance Vector Machine，MKL-RVM)算法，并且采用基于K-折交叉验证和粒子群算法(Particle SwarmOptimization，PSO)相结合的核函数参数优化方法，提高了MKL-RVM的性能，最后实现了特高频和超声波特征参数的融合，并通过实例验证了所采用方法的有效性。
　　最后，根据4类典型局部放电不同试验阶段的现象及相应的统计特征，本文将局部放电的发展过程划分为轻微放电阶段、中度放电阶段以及严重放电阶段，采用特高频放电幅值、放电次数及超声波等效均方根带宽作为放电严重程度评估参数，采用层次分析法获取了各参数所占的权重，最后建立了4种放电模型评估参数各自的隶属度函数，采用模糊综合评判实现了GIS局部放电严重程度的评估，并通过实验对所建立的模型进行了验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 GIS内部绝缘缺陷类型

1．2．2 GIS局部放电检测法研究现状

1．2．3 GIS局部放电模式识别研究现状

1．2．4 GIS局部放电严重程度评估研究现状

1．3 目前存在的问题

1．4 本文的研究内容

第2章 GIS典型局部放电发展过程研究

2．1 GIS局部放电试验平台设计

2．2 典型绝缘缺陷引起的局部放电试验研究

2．2．1 试验电路

2．2．2 局部放电试验数据处理方法

2．3 GIS高压导体尖刺放电发展过程研究

2．3．1 高压导体尖刺模型

2．3．2 试验方法

2．3．3 局部放电发展过程统计特征分析

2．4 GIS悬浮放电发展过程研究

2．4．1 悬浮放电模型

2．4．2 试验方法

2．4．3 局部放电发展过程统计特征分析

2．5 GIS绝缘子自由金属颗粒放电发展过程研究

2．5．1 绝缘子自由金属颗粒模型

2．5．2 试验方法

2．5．3 局部放电发展过程统计特征分析

2．6 GIS绝缘子表面固定金属颗粒放电发展过程研究

2．6．1 绝缘子表面固定金属颗粒模型

2．6．2 试验方法

2．6．3 局部放电发展过程统计特征分析

2．7 本章小结

第3章 GIS局部放电信号特征提取及降维处理

3．1 引言

3．2 非负约束稀疏主成分简介

3．3 GIS局部放电信号特征提取

3．3．1 算法步骤

3．3．2 稀疏度g和稀疏分量m的确定

3．4 超声波特征提取分析

3．4．1 稀疏度选取

3．4．2 特征选取

3．5 特高频特征提取分析

3．6 本章小结

第4章 基于多特征融合的GIS局部放电模式识别

4．1 引言

4．2 多核学习相关向量机简介

4．3 算法改进

4．3．1 粒子群算法简介

4．3．2 参数优化

4．4 基于多特征融合的GIS局部放电模式识别

4．4．1 GIS绝缘故障类型划分

4．4．2 GIS绝缘故障多特征融合模型

4．4．3 核函数确定

4．4．4 GIS绝缘类别输出表示

4．4．5 基于多特征融合的的GIS局部放电模式识别

4．5 诊断方法的对比分析

4．6 本章小结

第5章 GIS局部放电严重程度评估研究

5．1 引言

5．2 严重程度等级划分

5．3 模糊综合评判模型

5．3．1 指标集确定

5．3．2 指标权重确定

5．3．3 评判结果处理

5．3．4 GIS典型局部放电特征量隶属度函数确定

5．4 实例分析

5．4．1 基于特高频的模糊评判

5．4．2 基于超声波的模糊评判

5．4．3 GIS局部放电模糊综合评判

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介