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《上海交通大学》 2009年
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基于UHF方法的GIS局部放电检测与仿生模式识别

段大鹏  
【摘要】: 气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear-GIS)也称作气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation-GIS),以其结构紧凑、运行可靠、易于维护等优点而在电力系统中得到广泛应用。但由于GIS结构复杂、制造与检修工艺精细,使部分常规的预防性试验方法难以有效实施,因此,GIS一旦发生故障后果相当严重。为了及时掌握GIS的绝缘状态,保证GIS的安全可靠运行,国内外对GIS局部放电检测技术开展了大量的研究,其中超高频(Ultra High Frequency-UHF)局部放电(Partial Discharge-PD)检测方法具有优越的抗干扰性能与较高的检测灵敏度,成为近年来的研究热点。然而,到目前为止,GIS中的UHF PD检测还是一个尚待深入研究的前沿课题,其难点主要包括:GIS中PD机理及其电磁波传播特性、稳定可靠的检测系统研制、UHF PD信号特征空间的构造与降维以及合理的缺陷类型模式识别方法等。 论文从GIS局部放电机理、PD实际电流激发的电磁波以及GIS实际结构条件下电磁波传播特性出发,通过GIS PD检测试验,应用自主开发的UHF PD检测系统获得了大量试验数据,并在此基础上提出了UHF PD包络信号的特征空间构造与降维方法,应用仿生模式识别理论对GIS中的典型绝缘缺陷类型进行了成功识别。 论文首先对GIS中UHF PD检测的国内外研究与应用现状进行了综述,概括阐述了GIS内部电磁波传播特性、UHF PD信号分析模式、缺陷类型模式识别以及UHF PD检测系统的研究与应用等方面的研究进展及存在的问题。然后详细分析了GIS中典型绝缘缺陷引发的PD的放电机理,并应用时域有限差分算法,以PD实际电流脉冲作为激励源,研究了GIS实际结构对电磁波传播的影响。仿真结果表明,PD实际电流脉冲与理想高斯脉冲激励的电磁波在上升时间、振荡衰减以及频率成分方面都具有明显差异,而且GIS中的盆式绝缘子、三相共筒以及断路器等实际结构均会对电磁波产生幅值、频率等方面的影响。然后,论文共设计制作了5种典型绝缘缺陷模型,并分别在正泰公司生产的126kV GIS与SIEMENS公司生产的252kV GIS上进行了局部放电UHF PD检测试验,应用自主研制的GIS UHF PD检测系统录取了大量试验数据。进而,论文以UHF PD时域包络信号为分析对象,提出了改进的自适应小波去噪算法及特征空间构造方法,将Weibul分布参数及Mel复倒谱系数引入特征空间,在时域、频域与分布域共提取37个特征参数。在此基础上,提出了改进的核主成分分析法与基于相关系数矩阵的降维算法,同时引入基于粗糙集理论的属性约简方法,用于特征空间的降维。并指出了三种降维算法的适用场合。 最后,论文将仿生模式识别理论首次引入局部放电模式识别领域,用于GIS典型绝缘缺陷类型的模式识别。该方法以“认识”及“同源连续性”为基点,完全打破了以往基于“划分”的模式识别思想,具有崭新的特色。本文详细论述了仿生模式识别的基本思想、理论基础与实现方法,在前人研究的基础上提出了新颖的理论解释与计算方法,并与传统的BP神经网络及支持向量机分类方法进行了比较,显示了仿生模式识别方法的优越性。论文结尾,对全文进行了总结,并对下一步的研究工作作了展望。本文的研究成果对于GIS中局部放电机理、UHF PD检测与缺陷类型模式识别及其对GIS运行与检修的指导都具有重要理论价值与现实意义。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM564

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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2 孙曙光;陆俭国;俞慧忠;沈建位;金少华;;基于超高频法的典型GIS局部放电检测[J];高压电器;2012年04期
3 孙曙光;陆俭国;王景芹;金少华;;基于小波分解的局部放电定位技术研究[J];低压电器;2012年16期
4 侯慧娟;盛戈皞;朱文俊;王红斌;江秀臣;;基于高阶累积量的局部放电超高频信号时延估计算法[J];高电压技术;2013年02期
5 侯慧娟;盛戈皞;孙岳;孙旭日;崔荣花;江秀臣;;基于电磁波信号传播衰减模型的变电站局部放电定位方法[J];电工技术学报;2014年06期
6 王元广;荆国胜;;某变电站无人值班管理改造探讨[J];河南科技;2013年14期
7 孙曙光;任晓琨;王景芹;陆俭国;;GIS局部放电故障智能识别技术的研究[J];河北工业大学学报;2013年06期
8 孟岩;梁乃峰;孙大陆;李军浩;汲胜昌;;三相共箱式GIS局部放电超高频信号特征的研究[J];绝缘材料;2014年03期
9 侯慧娟;盛戈皞;苗培青;李秀卫;江秀臣;;变电站局部放电特高频信号时延的双谱估计算法[J];中国电机工程学报;2013年19期
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1 王志鹏;基于知识可视化的数字化变电站一体化监控系统的开发研究[D];太原理工大学;2012年
2 司良奇;GIS绝缘缺陷特征图谱及其识别技术研究[D];上海交通大学;2013年
3 赵丽;改进的GSA-BP算法及其在GIS局部放电识别中的应用[D];华南理工大学;2013年
4 金指洋;GIS局部放电灰度谱图特征量的优化与放电辨识[D];华北电力大学;2013年
5 颜廷利;GIS局部放电UHF信号传播特性研究[D];华北电力大学;2013年
6 肖俊阳;GIS局部放电诊断定位方法及其应用研究[D];广东工业大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李剑;局部放电灰度图象识别特征提取与分形压缩方法的研究[D];重庆大学;2001年
2 张晓星;组合电器局部放电非线性鉴别特征提取与模式识别方法研究[D];重庆大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陆飞;仿生模式识别的几何学习算法理论的研究[D];浙江工业大学;2007年
2 徐毅;基于模糊理论的语音关键词识别[D];上海师范大学;2007年
3 戚丽华;基于仿生模式识别及模糊理论的彩色图像人脸检测[D];上海师范大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江效尧,胡林生;基于粗糙集的RDT决策树生成算法的研究及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年03期
2 周元一;王建平;;汉字多属性认知特征提取研究及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年02期
3 孙虹;方敏;;基于Rough集和RBF网络的车牌字符识别方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
4 孙虹;;粗糙集神经网络系统在车牌字符识别中的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年04期
5 孙虹;龚雪;;一种基于Rough集和RBF网络的模拟电路故障诊断方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年03期
6 鲍青青;唐善茂;刘胜峰;陆琳;;基于粗神经网络的旅游需求预测研究[J];安徽农业科学;2006年17期
7 吴金华;戴淼;尹剑;;基于遗传神经网络的陕西省土地利用结构模型研究[J];安徽农业科学;2008年36期
8 李长坡;王云;;基于粗集的土地定级因素综合赋权法模型研究[J];安徽农业科学;2009年05期
9 邓胜;戴小鹏;陈垦;黄璜;;粗糙集理论在农业生物灾害预测中的应用[J];安徽农业科学;2010年06期
10 李长坡;许淑娜;;基于粗集的城镇土地定级模型研究[J];安徽农业科学;2010年14期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王亚慧;程培新;赵亚丹;张桐;;针对时滞系统的RBF神经网络滑模控制策略[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 王印松;冯康;;主汽温调节系统性能评价的粗糙集实现方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 方炜炜;杨炳儒;彭珍;;一种基于粗糙集的启发式属性归约的新算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 庄德文;周德龙;;基于LOG-GABOR滤波二值变换的人脸识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 张微;赵现平;王科;谭向宇;;浅谈GIS设备内部局部放电检测方法[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
6 谭向宇;杨卓;王达达;赵现平;张少泉;王科;张微;;GIS典型缺陷超声波特性及类型识别[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
7 谭向宇;杨卓;王达达;赵现平;张少泉;王科;张微;;GIS典型缺陷超声波特性及类型识别[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
8 王伟珍;刘春红;张漫;李民赞;刘刚;;基于BP神经网络的温室番茄光合作用速率预测模型研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
9 蒋丰;冯奇;;基于自组织映射神经网络的舰艇系统冲击损伤决策[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 葛军;;GIS局部放电的超宽频检测探讨[A];华东六省一市电机(电力)工程学会输配电技术研讨会2006年年会论文集[C];2006年
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1 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 陈广洲;多源信息耦合的成矿预测新模型研究[D];合肥工业大学;2010年
4 杨锦园;基于传感器管理的移动机器人融合算法研究[D];华中科技大学;2010年
5 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
6 任家福;服务商选择与备件备品库存管理研究[D];电子科技大学;2010年
7 张目;高技术企业信用风险影响因素及评价方法研究[D];电子科技大学;2010年
8 罗彬;基于MMOI方法的电信客户流失预测与挽留研究[D];电子科技大学;2010年
9 杨承;日盲型紫外探测和直升机着舰光电助降技术的研究[D];电子科技大学;2010年
10 晁冰;基于支持向量机的软件可靠性模型分类及失效分析[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘辉;基于电子鼻的鱼粉新鲜度快速检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李旭东;煤矿通防安全信息集成与控制预警系统平台研究[D];山东科技大学;2010年
4 张鸿堃;矿山企业生产成本模块化管理与应用[D];山东科技大学;2010年
5 李洪琴;基于振动模态分析和BP网络的桥梁损伤识别研究[D];山东科技大学;2010年
6 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[D];山东科技大学;2010年
7 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
8 岳海亮;信息论在粗糙集连续属性离散化中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
9 王晓换;基于粗糙集和神经网络的故障诊断虚拟系统的研究[D];郑州大学;2010年
10 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田科峰;;电气设备智能化技术在智能变电站的应用[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2010年03期
2 刘云鹏,律方成,李燕青;变压器局部放电信号实时数据采集系统的设计[J];变压器;2003年12期
3 吕启深;吴磊;梁基重;杨益公;;GA-BP神经网络在GIS典型缺陷局部放电识别中的应用[J];电瓷避雷器;2011年04期
4 白鹏,王建华,刘君华;基于虚拟仪器的相位测量算法研究[J];电测与仪表;2002年08期
5 李泽光;宋伯涛;;噪声中正(余)弦信号相位差的检测[J];电测与仪表;2006年11期
6 郑重,谈克雄,王猛,吴浩;基于脉冲波形时域特征的局部放电识别[J];电工电能新技术;2001年02期
7 王国利,袁鹏,单平,郑毅,郝艳捧,李彦明;变压器超高频局部放电自动识别系统[J];电工电能新技术;2003年01期
8 陈文会,李忠;时域有限差分法在GIS局部放电检测中的应用[J];电工电能新技术;2005年04期
9 郭俊,吴广宁,张血琴,舒雯;局部放电检测技术的现状和发展[J];电工技术学报;2005年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 许高峰;全封闭组合电器局部放电信号内置传感检测和分形特征提取的研究[D];重庆大学;2003年
2 毕为民;变压器局部放电监测中以小波包去噪和统计量识别放电模式的研究[D];重庆大学;2003年
3 李信;GIS局部放电特高频检测技术的研究[D];华北电力大学(北京);2005年
4 易岷;时延及相关参数估计技术研究[D];电子科技大学;2004年
5 郑殿春;基于BP网络的局部放电模式识别[D];哈尔滨理工大学;2005年
6 周倩;组合电器局部放电超高频信号数学模型构建和模式识别研究[D];重庆大学;2007年
7 黎英云;微弱多径信号时延估计技术研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李旭;基于ATL的OPC数据访问技术研究与应用[D];天津理工大学;2010年
2 于乐;基于图像特征的GIS局部放电严重程度评估的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 崔川;面向数字化变电站的线路电流纵差保护研究[D];山东大学;2011年
4 张敬娜;基于集成学习的语音信息隐藏分析技术研究[D];华北电力大学;2011年
5 王翀;500kV智能变电站的设计方案研究[D];华北电力大学;2011年
6 方方;基于改进BP神经网络的电力负荷预测研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 蒋建玲;用超高频法研究GIS中局部放电的特征[D];华北电力大学(北京);2003年
8 侍海军;气体绝缘组合电器局部放电检测的内置传感器研究[D];重庆大学;2003年
9 马志刚;基于遗传模拟退火算法的配电网重构研究[D];南昌大学;2006年
10 杨眉;基于统计和分形特征的油纸绝缘局部放电模式识别研究[D];重庆大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾雄杰;刘旭明;;GIS设备局放类型图谱以及现场局放测试诊断图谱的应用[J];高压电器;2013年11期
2 姚陈果;陈昱;陈攀;陈凌;刘凡;廖瑞金;;基于信号能量谱特征的局部放电故障识别方法及其系统实现[J];高电压技术;2014年03期
3 侯慧娟;盛戈皞;孙旭日;孙岳;江秀臣;;变电站多局部放电源分离的选择双谱算法[J];电网技术;2014年05期
4 卓然;唐炬;张晓星;熊浩;蒋浩;唐俊忠;;空气绝缘输电线路中不同气压对UHF信号与放电量之间关系的影响[J];高电压技术;2014年05期
5 晏年平;于钦学;任文娥;钟力生;;应用理化分析和机械性能分析方法探索HGIS故障原因[J];高压电器;2014年07期
6 吕亮;辛晓虎;黄国强;唐啸;罗勇芬;李彦明;;用于油中局部放电定位且可重复布置的超声阵列与超高频复合传感器设计[J];高电压技术;2014年08期
7 杜林;严金平;王红梅;李剑;;基于电平扫描法的超高频局部放电测量方法的特性分析[J];高电压技术;2014年08期
8 刘伟;费益军;杨景刚;胡成博;王影花;;电力设备状态监测系统自动测试平台[J];电工电气;2013年03期
9 王云浩;吴炎彬;;基于稀疏表示算法的气体绝缘组合电器(GIS)局部放电识别[J];科学技术与工程;2014年12期
10 孟岩;梁乃峰;孙大陆;李军浩;汲胜昌;;三相共箱式GIS局部放电超高频信号特征的研究[J];绝缘材料;2014年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 商哲;深圳110kV及以上变电站GIS局部放电在线监测系统的应用研究[D];华南理工大学;2013年
2 杨旭;基于超高频技术的局部放电电磁信号的检测与标定[D];哈尔滨理工大学;2014年
3 杨在葆;基于并联谐振原理对±800kV换流变压器进行局部放电试验的研究[D];山东大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏广川;强噪声环境下汉语语音识别的模糊分类算法[J];北京理工大学学报;1997年06期
2 陶志,许宝栋,汪定伟;基于决策属性支持度的知识约简方法[J];东北大学学报;2002年11期
3 王建生,邱毓昌;气体绝缘开关设备中局部放电的在线监测技术[J];电工电能新技术;2000年04期
4 郑重,谈克雄,王猛,吴浩;基于脉冲波形时域特征的局部放电识别[J];电工电能新技术;2001年02期
5 汪沨,邱毓昌,张乔根,陈庆国;冲击电压作用下影响表面电荷积聚过程的因素分析[J];电工技术学报;2001年05期
6 唐炬,侍海军,孙才新,魏钢,朱伟;用于GIS局部放电检测的内置传感器超高频耦合特性研究[J];电工技术学报;2004年05期
7 孙才新,李新,杨永明;从白噪声中提取局部放电信号的小波变换方法研究[J];电工技术学报;1999年03期
8 刘通,朱哲蕾,陈玉,成永红;基于LabWindows/CVI的GIS局部放电在线监测系统软件的设计与开发[J];电力设备;2005年10期
9 唐炬,宋胜利,孙才新,谭志红;局部放电离散谱干扰的小波包变换熵阈值抑制法[J];电力系统自动化;2003年03期
10 全玉生;马彦伟;何秋宇;李学鹏;杨俊伟;;基于模糊概率论的变压器局放信号模式识别法[J];电力系统自动化;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李玉鑑;付翠花;;一种眉毛识别方法的初步研究[A];2006年全国理论计算机科学学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 李剑;局部放电灰度图象识别特征提取与分形压缩方法的研究[D];重庆大学;2001年
2 杨健;线性投影分析的理论与算法及其在特征抽取中的应用研究[D];南京理工大学;2002年
3 吴小俊;图象特征抽取与识别理论及其在人脸识别中的应用[D];南京理工大学;2002年
4 许高峰;全封闭组合电器局部放电信号内置传感检测和分形特征提取的研究[D];重庆大学;2003年
5 陈才扣;基于核的非线性特征抽取与图象识别研究[D];南京理工大学;2004年
6 唐炬;组合电器局放在线监测外置传感器和复小波抑制干扰的研究[D];重庆大学;2004年
7 高秀梅;基于核投影分析的特征抽取及应用研究[D];南京理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李帷韬;一种脱机手写体汉字仿生识别方法的研究[D];合肥工业大学;2006年
2 徐毅;基于模糊理论的语音关键词识别[D];上海师范大学;2007年
3 顾晓波;基于支持向量机的彩色图像的人眼定位及人脸检测[D];上海师范大学;2007年
【相似文献】
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3 孙兴;李捍东;田申;;DSP6416在数字图像处理中的应用[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2005年06期
4 冯晓华;刘鹏;李静;徐美玲;;一种改进的基于神经网络的板形缺陷识别方法[J];重型机械;2009年06期
5 韩振;郑海鸥;张青苗;;模糊模式识别在军用车辆故障排查中的应用研究[J];舰船电子工程;2011年02期
6 周冠雄,肖萍,雷宜武,邹海明;基于特征和知识的模式识别专家系统[J];机器人;1988年02期
7 张胤微;;导引头智能化的体现—脱机知识库系统[J];飞航导弹;1988年05期
8 鲁宇;范希鲁;;模糊加权距离及其合理性讨论[J];北京交通大学学报;1990年02期
9 梁德群,姜锦虎,程春峰;面向模式识别和图象处理的软件开发环境[J];西安交通大学学报;1991年04期
10 谢刚;宋宁;;铝电解电流效率的拟合与预测[J];昆明理工大学学报(理工版);1992年05期
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6 郭培源;李刚;曲世海;;基于神经网络的肉类新鲜度智能检测研究[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
7 颜志国;王志中;任晓梅;;独立分量分析和小波熵在动作模式分类中的应用[A];2005年上海市生物医学工程学会学术年会论文集[C];2005年
8 曾黄麟;袁曾任;;模式识别特征评选与简化的一种新方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
9 赵鑫;王福绵;;起重机械安全状况综合评价方法研究与新技术工程应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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5 河北 宁海征;常见多频彩显的模式识别与控制电路[N];电子报;2003年
6 记者 刘垠;首届中美视觉夏令营开营[N];大众科技报;2009年
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5 吴德文;遥感与地面观测数据的找矿信息提取和处理技术及应用[D];中国地质大学(北京);2006年
6 任东;基于支持向量机的植物病害识别研究[D];吉林大学;2007年
7 朱臻宇;模型传递对仪器间采样差异的评估和消除[D];第二军医大学;2005年
8 薛跃;基于RMTS的上市公司虚假财务报告识别及其扩展应用研究[D];南京理工大学;2005年
9 魏连鑫;多小波理论及其在虹膜识别技术中的应用[D];吉林大学;2006年
10 张永;基于模糊支持向量机的多类分类算法研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王岩;模式识别技术在炼铁工艺优化中的应用研究[D];河北工业大学;2002年
2 李继飞;神经网络模式识别技术在自动售货机中的应用研究[D];湖南大学;2004年
3 李鸿壹;基于支持向量机的人脸检测[D];大连理工大学;2006年
4 刘兆科;多态统计模式识别模型及应用研究[D];重庆大学;2007年
5 姜斌;基于神经网络的脉象特征的研究[D];东北林业大学;2007年
6 胡莹;联机手写数学公式识别系统的研究与实现[D];广州大学;2007年
7 任杰;气管张开角的图像处理[D];江苏大学;2002年
8 牟朝强;高一函数概念学习障碍分析及教学对策研究[D];福建师范大学;2008年
9 王伟广;基于虚拟仪器的电子舌系统研究[D];东北电力大学;2009年
10 董云杰;支持向量机及其在模式识别中应用的研究[D];兰州理工大学;2003年
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