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《重庆大学》 2010年
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超高频局部放电信号等效源数学模型及其与放电量的关联分析

谢颜斌  
【摘要】:由于气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)内部产生局部放电(Partial Discharge,简称PD)是引发事故的重要因素之一,因此,为了保证GIS的安全可靠运行,国内外对GIS PD在线监测技术开展了大量的研究,但到目前为止,PD信号数学模型和超高频(Ultra High Frequency,简称UHF)信号与其放电量关联分析等问题还是一个尚待深入研究的前沿课题。为此,本文在分析国内外GIS PD检测、数学模型构建和放电量标定研究状况的基础上,结合UHF PD源信号等效测试实验方法,建立了典型缺陷产生PD源信号的组合高斯数学模型,通过研究UHF PD信号各种参量与其放电量之间的内在关联,构建了通过UHF PD信号特征确定其放电量大小的理论与方法,同时,研究了UHF PD信号检测中复小波去噪的复阈值算法。具体工作如下: ①在深入研究灵敏度测试实验方法的基础上,通过改进其实验步骤,以高斯函数为标准注入波形,结合多参数调节,并以检测信号的一致性为判定PD源信号精度的条件,建立实验获取UHF PD源信号波形的等效测试法。同时,根据GIS设备绝缘缺陷放电的形式和特点,对设计的四种GIS绝缘缺陷物理模型进行了大量的等效源信号测试实验,获得了真实可靠的源信号波形样本,并研究了各种模拟缺陷在不同实验条件下的PD源信号波形特征,对其做了深入研究和系统分析; ②通过分析等效源信号测试实验结果,构建了四种缺陷产生PD源信号的组合高斯数学模型,归纳统一了数学模型的基本形式,只要调节该数学模型中的参数值,便可得到与四种典型缺陷下产生的PD源信号波形相吻合的数学解析式,并且每个参数都具有实际的物理意义,同时通过波形和频谱误差分析,定量计算了模型误差,对该模型的正确性进行了充分论证; ③将PD等效源信号数学模型应用于PD源信号多脉冲分离、GIS内电磁波传播特性、信号去噪等领域的研究中,进一步检验了模型的正确性与科学性;同时提出了独立处理实部与虚部的复阈值算法,创新了复小波变换的复阈值理论,解决了不同噪声下对不同UHF PD信号去噪效果的最优化问题; ④针对GIS内四种典型绝缘缺陷,结合天线理论,电磁场理论和IEC60270测试方法,通过理论推导证明了UHF信号参量与其放电量之间的内在联系,同时,通过UHF法和IEC60270方法同时采集信号,由实验结果进一步验证理论的正确性,最终构建确定四种典型缺陷UHF PD信号放电量大小的理论与方法。 通过完成上述研究内容,最终建立了UHF PD源信号数学模型和根据UHF PD信号特征确定其放电量的新理论与方法。本文旨在通过对UHF PD数学模型与放电量的研究,能够为UHF法理论研究和基于UHF法的在线监测设备的研制奠定理论基础,解决在该领域尚未完全解决的数学模型与UHF PD信号与放电量关联的难题奠定基础。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM595

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【参考文献】
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