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《华中科技大学》 2010年
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基于映射与双谱的绝缘子信息提取故障诊断的理论与方法

文康珍  
【摘要】: 本文关于输电线绝缘子的场量和电量,深入研究了二个方面:场量数值解误差和减小,绝缘子劣化和污秽的电敏感特征量及诊断。 场量数值解误差和减小。计算绝缘子场量常采用软件ANSYS,但是ANSYS数值解有误差和只适用于有界场。针对绝缘子静电场ANSYS数值解误差,因难以得到实际绝缘子静电场解析解,研究的文献不多。为此,本文根据构造的单个理想针式绝缘子,对比其解析法和ANSYS解得出结论:负电极曲率半径越小,绝缘子每点电位和电场强度的ANSYS解误差越大;越靠近负尖电极,绝缘子电位和电场强度ANSYS解误差越大。 针对计算绝缘子串无界静电场,已有若干文献提出若干方法结合ANSYS计算无界场量。为更好地减小误差,本文提出映射与ANSYS相结合,高精度快速计算无界静电场。该方法利用复指数函数将二维无界静电场映射到二维有界静电场,并应用ANSYS计算该有界场,因边值问题相同,有界场某点电位就是无界场映射点电位。实例表明映射结合ANSYS的方法显著提高ANSYS求解二维无界静电场的精度,并加快了计算速度。 绝缘子劣化和污秽的电敏感特征量及诊断。针对泄漏电流监测绝缘子劣化和污秽的高误判率,本文查阅大量文献后提出高误判率在于未找出仅与被监测状态有关而与其它状态无关的量即敏感特征量。为找出绝缘子劣化和污秽的敏感特征量,本文基于试验采集的单个良好或单个劣化的染污绝缘子在不同污秽、湿度、温度、含谐波市电电压作用下的198+17+78+14个弱起晕泄漏电流时间序列(良好染污绝缘子的198+17个,劣化染污绝缘子的78+14个)的分析处理得出: 基波电阻是绝缘子劣化的敏感特征量。在198+78个时间序列中,良好和劣化绝缘子基波电阻值范围分别是222.39-2841.93MΩ和0.23-4.97MΩ。 双谱幅值特征量β是绝缘子劣化的敏感特征量。理论证明双谱强敏感于绝缘子劣化,弱敏感于污秽、湿度和温度;数据验证在198+17+78+14个时间序列中良好和劣化绝缘子双谱幅值特征量β值范围分别是1.2290×10-3-1.5026×10-1和7.5520×10-5-1.2660×10-3。 波峰因子是轻度污秽敏感特征量;1562.5Hz以上高频电流分量波形因子是重度污秽敏感特征量。这是根据每个泄漏电流时间序列多个时域特征量值对比得出具有实际判别意义的结论。 双谱幅值特征量β、波峰因子、Shannon熵组成的三维向量是绝缘子劣化的敏感特征向量。该向量使198+78个时间序列分成两个无重叠且远离的区域即绝缘子良好和劣化两个区域,使Euclide距离、灰关联和神经网络三种分类器均能100%诊断在198+78个训练序列和17+14测试序列中的劣化绝缘子。这是根据泄漏电流时间序列多个时域和频域特征量数值在空间定位得出又一具有理论和实用意义的结论。
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