干式变压器局部放电在线监测及模式识别的研究

摘要

干式变压器作为电力变压器中的一种，常应用于特殊的场合，其重要性不言而喻。局部放电不仅是造成干式变压器绝缘劣化和破坏的主要因素，也是反映其绝缘缺陷的重要征兆；局部放电存在不同的类型，不同的放电类型是由不同的绝缘缺陷引起的，如果能判断出局部放电的类型可以有助于更加迅速确定变压器的绝缘缺陷性质和部位，方便检修工作的展开。因此对干式变压器的局部放电在线监测和模式识别技术进行研究具有很重要的意义。
　　首先，本文对局部放电发生的机理和局部放电发生时超声波产生的原因进行了相关分析，以及对干式变压器的绝缘缺陷类型进行研究，发现造成其绝缘缺陷的因素主要有原材料材质的选择、绝缘结构的设计和绕组浇注成型工艺等，对应会导致针尖放电、沿面放电和气隙放电等三种放电的发生；针对这三种放电类型，制作了三种放电模型，并在实验室条件下在干式变压器内部模拟了三种放电的发生，得到了局放超声信号的原始数据。
　　其次，由于小波包变换理论非常适合非平稳信号的分析，因此本文对小波包分析理论进行相关研究，利用小波包分析理论对局部放电超声信号进行分析，提取出包含局部放电绝大部分信息能量的小波包分解系数，用这些系数的统计量作为模式识别的特征输入向量，最后利用概率神经网络实现了三种放电类型的模式识别。
　　最后，在虚拟仪器平台上开发了基于超声波信号的干式变压器局部放电在线监测与故障预警系统，该系统是以LabVIEW图形化编程语言为主，并结合Matlab Script节点中的Matlab工具，实现了对局部放电超声信号的数据采集保存、放电波形的实时显示、放电阈值设置及故障的预警等，另外还提供对保存数据的分析功能，主要可实现局部放电数据的历史波形再现、局放趋势分析、局放源的定位及局放类型的模式识别等功能，为保障干式变压器的安全运行向运行人员提供了丰富的局部放电信息，方便了缺陷的确定和检修。该系统现已成功应用于海上钻井平台主变压器上，运行效果良好。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及其意义

1.2变压器局部放电在线监测的主要方法及研究现状

1.3变压器局部放电模式识别的研究现状

1.4本文所要研究的主要内容

第二章 干式变压器局部放电分析及数据的采集

2.1干式变压器局部放电的产生及类型

2.2局部放电超声波信号的产生机理

2.3局部放电试验及局部放电数据的采集

2.4本章小结

第三章干式变压器局部放电特征量的提取及模式识别

3.1小波分析理论介绍

3.2基于小波包分解的局部放电超声信号特征量提取

3.3局部放电超声信号的模式识别

3.4本章小结

第四章 干式变压器局部放电在线监测系统的研发

4.1虚拟仪器的应用

4.2干式变压器局部放电在线监测系统构成

4.3干式变压器局部放电在线监测系统的开发

4.4本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢