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《华中科技大学》 2011年
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变压器局放超高频监测与基于知识的分析方法研究

刘明军  
【摘要】:随着电力系统向高压大容量方向发展,电力变压器的电压等级和单台容量也在不断提高,一旦发生事故,将会造成大面积停电,甚至危及整个电力系统的稳定运行,经济损失巨大。统计表明绝缘故障是引发变压器事故的重要原因之一,而局部放电(局放)是绝缘劣化失效的重要征兆。局放在线监测能够有效地反映变压器绝缘状况,近年来成为研究热点。制约局放监测发展的难点之一是干扰问题,在众多监测方法中,超高频(UHF)方法检测频段高,能够有效避开现场大量干扰。因此,变压器局放超高频在线监测研究和工业应用的意义重大。 然而,变压器局放监测现场脉冲来源复杂,当前的局放监测在脉冲特征知识全面获取、脉冲类型在线辨识、脉冲原始数据存储及脉冲来源分析等方面均显不足。大多数局放分析未与变压器运行工况进行关联,从而降低了分析结果的可靠性。另外,多数系统采用示波器作为数据采集设备,存储容量小,采集间隔时间长,对瞬态冲击反应不及时。 针对上述问题,在HOMS(水电厂最优维护系统)集成状态监测与故障诊断环境下,以葛洲坝电厂大型电力变压器为对象,理论联系实际,开展了变压器局放超高频监测与基于知识的分析方法研究。 根据当前监测系统存在的不足,制定了变压器局放与相关状态量的集成监测方案。在HOMS集成环境下,研制了变压器局放超高频在线监测系统,同步获取局放相关状态量,为局放综合分析提供数据源。研究、解决了系统设计中的关键技术:高速实时数据采集与分析,脉冲原始数据智能化存储,信息共享与集成等。 长时间大量现场脉冲积累及脉冲知识获取,是脉冲类型识别和脉冲综合分析的前提。通过对现场四台变压器实施长期的在线监测,获取了大量的现场脉冲。从采样数据中提取单脉冲,用脉冲“波形-时间”序列分析替代传统的脉冲“峰值-时间”序列分析。在此基础上,结合脉冲类型相关信息,研究脉冲特征辨识方法,获取了现场典型脉冲的特征知识,建立了可用于现场在线脉冲识别和脉冲综合分析的脉冲知识库。 当前局放监测一般离线辨识脉冲类型,在监测中易产生脉冲原始数据冗余、典型脉冲知识遗漏等问题,因此,提出基于现场脉冲知识库的在线脉冲识别方法,满足长期、连续在线监测需求。采用多个分层式树状子分类器代替传统的单分类器,将一个多类问题转化为多个分层式的二类或少类问题,自顶向下逐步识别各类脉冲,解决由单分类器带来的“维数灾”问题。 在HOMS集成环境下,结合实时工况信息和脉冲知识库,开展局放与工况关联分析,主要包括:1)稳定工况下由工频电压引起的周期性放电分析;2)瞬态工况下由冲击电压引起的过电压放电分析;3)冲击感应脉冲的专项分析。研究了局放随相关状态量变化的规律,总结了瞬态过程中局放的变化特征。逐步积累绝缘状况评估和故障诊断所需的知识,为最终实现绝缘状况评估和趋势预测奠定基础。 目前该系统已应用于葛洲坝电厂四台电力变压器,现场监测结果验证了局放超高频监测与分析的有效性,具有十分重要的现实意义。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM407

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