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《华中科技大学》 2008年
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电容型设备绝缘在线监测与智能化故障诊断研究

龚李伟  
【摘要】: 随着电力工业的迅速发展,电网规模不断扩大,结构日益复杂,由电气设备故障引发的电力系统事故所造成的危害也越来越严重。因此开展对电容型设备这种重要的输变电设备的绝缘在线监测与故障诊断任务对于全面实现状态维修具有十分重要的现实意义,但是目前离用户期望的稳定性和准确性还有相当距离。本文在总结和借鉴国内外相关电气设备绝缘在线监测与故障诊断技术的基础上,从信号频率提取、介质损耗测量方法以及绝缘状态与故障诊断三个方面进行了深入研究和探讨。 在分析介质损耗角正切测量中DFT方法存在的频谱泄漏和栅栏效应的基础上,本文提出了基于DFT的自适应整周期采样算法,以信号相邻两周期的相角差为控制条件,在现有采样信号波形上提取信号周期(频率),可以消除由非整周期截断带来的严重干扰介质损耗角测量准确性的DFT分析误差,同时还可以通过反馈控制回路调整硬件采样频率。推导了在基于DFT的自适应整周期采样算法误差对介质损耗角测量影响不大条件下的采样频率,并进行了数值仿真。仿真结果表明该方法具有很好的自适应性和灵活性。 针对监测现场干扰频率计算准确性的主要因素-高斯白噪声,本文引入了具有时频域特性的小波去噪方法作为采样信号的前置滤波环节,全面分析了基小波函数、分解层次等去噪因子对频率计算的影响,在此基础上,提出了在信号状态评估下基于最优小波去噪的频率提取算法,并采用BP神经网络实现了从信号状态到最优小波去噪模式的识别。本文详细介绍了自适应噪声抵消技术,为克服参考信号与被抵消信号的非线性相关问题,采用BP神经网络构建其滤波器,可以通过在线训练的方式学习现场噪声传输特性,并以此提出了基于BP神经网络非线性自适应滤波的频率提取算法。仿真结果表明两种方法均能有效提取信号频率,计算误差小于0.01Hz。本文还对比分析了小波去噪和自适应噪声抵消两种方法的使用特点,找出了其现场适用条件。 本文提出了具有同时性的综合相对测量法,以连接到同一母线下同相多台设备绝缘的泄漏电流信号互为基准进行比较,提取相对介质损耗角,不需要PT低压侧电压。该方法从所有纳入测量范围设备的全局衡量单个设备的绝缘状况,消除相似性干扰,提高监测数据的稳定性,考虑了多台设备特征参数的同时测量,避免由突发性瞬态干扰导致的测量背景不一致,并建设性的提出了沿绝缘出厂老化曲线线性部分对称变换的修正措施,削弱由介质损耗角曲线局部逆反性变化引起的相对介质损耗角振荡。现场应用表明该方法能较好的满足在线监测的需要。 本文系统总结和阐述了模糊集理论和神经网络的诊断原理、方法,将综合相对法获得的相对介质损耗角以及测量的电容作为特征输入,以实践经验为指导提出了基于模糊规则库推理的绝缘状态诊断模型,并将其诊断结果应用于绝缘状态变化趋势的研究,提出了基于模糊模式识别的趋势诊断模型。本文还在提炼的样本数据基础上建立了基于BP神经网络的绝缘状态分类器和基于PNN神经网络的绝缘故障主原因诊断模型,特别是这种绝缘故障主原因诊断模型可以与上述模糊诊断模型结合起来完成从绝缘状态到绝缘故障类型的识别。本文进一步探讨了将神经网络引入模糊诊断的方法。仿真研究表明上述模型都取得了较为理想的结果,具有一定的实用价值。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM764

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【引证文献】
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1 王勇;;变电站主电气设备状态监测及故障诊断技术研究[J];企业技术开发;2012年20期
2 郑建栋;;试析变电站设备维修及其状态诊断管理[J];科技创新导报;2013年06期
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1 华晶晶;电容型设备绝缘受潮故障特征及预警方法的研究[D];华北电力大学;2011年
2 刘润泽;电容性设备介质损耗角检测方法与实现[D];西安科技大学;2011年
3 邱略能;变电站接地线管理系统研发[D];浙江大学;2012年
4 李永超;500千伏CVT在线监测与状态评估的研究[D];北京交通大学;2012年
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【参考文献】
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1 毕杰;110kV 变压器高压套管事故分析[J];变压器;2002年03期
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【共引文献】
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3 赵彦辉;张乐文;邱道宏;仲晓杰;;基于粗糙集理论的隧道围岩模糊综合评判[J];四川建筑科学研究;2011年02期
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9 张艳;张海军;;基于DSP的多通道超声波连续测厚系统的研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年03期
10 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
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1 尹宗成;;粗糙集理论在我国粮食产量预测中的应用[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
2 危前进;董荣胜;孟瑜;崔更申;;基于粗糙集的机械装配知识发现方法[A];广西计算机学会25周年纪念会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
3 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
4 王炬;樊绍胜;;平移不变小波快速算法在电力通信消噪中的研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 王孝红;吴姝芹;申涛;范勇;;灰色预测控制及在篦冷机系统中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 崔凯;曹卫华;吴敏;王春生;;面向综合生产目标的铅锌烧结过程智能建模与优化方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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1 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
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8 陈宇;电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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10 于群;电力系统大停电的自组织临界特性研究[D];中国电力科学研究院;2010年
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1 郝春晖;先进制造系统项目风险评价研究[D];安徽工程大学;2010年
2 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
3 王磊;继电保护测试仪检定装置的研究与实现[D];南昌航空大学;2010年
4 丁凯;基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析[D];山东科技大学;2010年
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6 衡泽超;基于ATT7022B的三相多用户电能表研究[D];山东科技大学;2010年
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9 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
10 张庆伟;基于小波变换的阈值图像去噪方法[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 童晓鸣;;电气设备的接地保护[J];安徽建筑;2010年06期
2 关根志,贺景亮;电气设备的绝缘在线监测与状态维修[J];变压器;2002年S1期
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7 刘英建;刘进胜;李耿;苟怀强;;便携式变电站接地状态显示仪[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2009年05期
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10 张介秋,梁昌洪,韩峰岩,陈砚圃;介质损耗因数的卷积窗加权算法[J];电工技术学报;2005年03期
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1 王楠;电容型设备绝缘在线监测与故障诊断的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
2 吴立增;变压器状态评估方法的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
3 王永强;考虑环境影响的电容型设备绝缘监测与故障诊断研究[D];华北电力大学(河北);2009年
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1 李春生;模糊变权重组合预测方法的研究[D];中南大学;2002年
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3 左自强;电容型电力设备tanδ在线监测技术研究[D];西安交通大学;2005年
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5 尤少华;特高压交流试验线段电晕损失测量系统的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
6 付炜平;500kV变电站电容型设备带电检测与故障诊断的研究[D];华北电力大学(河北);2009年
7 刘树伟;基于DSP的容性设备绝缘在线监测装置的研制[D];中国石油大学;2009年
8 张红瑛;九点变换改进FFT的介质损耗角测量算法研究[D];湖南大学;2010年
【二级引证文献】
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1 郑建栋;;试析变电站设备维修及其状态诊断管理[J];科技创新导报;2013年06期
【二级参考文献】
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1 王由华,刘振娟,李宏光;混合型集成神经网络故障诊断方法研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年01期
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1 李俭;大型电力变压器以油中溶解气体为特征量的内部故障诊断模型研究[D];重庆大学;2001年
2 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
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9 冯冬青,姚志红;锅炉运行故障在线诊断研究[J];郑州工业大学学报;1997年01期
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5 张建华;王占林;;基于神经网络的控制系统状态监测与故障诊断方法研究[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
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7 姚耀富;在线监测:设备腐蚀早发现[N];中国化工报;2007年
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1 龚李伟;电容型设备绝缘在线监测与智能化故障诊断研究[D];华中科技大学;2008年
2 陈伟根;以油中多种气体为特征量的变压器绝缘在线监测及故障诊断技术研究[D];重庆大学;2003年
3 曾良才;板带轧机液压AGC综合测试系统及故障诊断研究[D];武汉理工大学;2005年
4 王楠;电容型设备绝缘在线监测与故障诊断的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
5 盛晨兴;挖泥船动力机械远程诊断系统关键技术研究[D];武汉理工大学;2009年
6 宋其江;基于有向图模型的故障诊断方法研究及其在航天中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
8 冯志鹏;计算智能在机械设备故障诊断中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
9 何小斌;基于统计学方法的自适应过程监控与故障诊断[D];上海交通大学;2009年
10 宋凯;基于PLS的统计质量监控研究与应用[D];浙江大学;2005年
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1 杨可;小波分析及改进谐波分析法在电容型设备绝缘在线监测系统中的应用研究[D];西安理工大学;2007年
2 史成江;直流大电机在线监测与故障诊断专家系统[D];武汉科技大学;2005年
3 黄伟;变压器油中溶解气体在线监测系统及其故障诊断方法研究[D];湖南大学;2005年
4 彭文季;水力机组空蚀在线监测系统的LabVIEW实现[D];昆明理工大学;2005年
5 王义;基于小波理论的隔膜泵机组监测系统开发[D];西安建筑科技大学;2006年
6 于莉莉;高压断路器的在线监测与诊断系统[D];山东大学;2005年
7 杨帆;变压器在线监测与故障诊断的研究[D];华北电力大学(河北);2009年
8 邱荣华;往复式机械在线监测与故障诊断方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
9 王晓鹏;三容水箱液位控制系统动态仿真与多变量过程的在线监测[D];山东大学;2005年
10 邓宇;变压器故障在线智能诊断系统[D];中南大学;2005年
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