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《重庆大学》 2010年
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发电厂励磁变压器局部放电在线监测干扰抑制原理与方法研究

李楠  
【摘要】: 发电机励磁系统为发电机提供励磁电流,是保障发电机正常稳定运行的关键环节。励磁变压器是为大型发电机励磁系统提供三相交流励磁电源的装置,其绝缘受到交流与脉冲电压的共同作用,电老化过程非常复杂。局部放电在线监测已被广泛用于评定电力设备的绝缘状态,励磁变压器局部放电在线监测是保障励磁变压器安全稳定运行的重要手段。由于励磁变压器内部局部放电信号非常微弱,加之受到现场电磁干扰,如何有效地从现场干扰中提取局部放电信号,是励磁变压器局部放电在线监测的难题之一。 论文对励磁变压器局部放电在线监测干扰抑制的原理及方法进行了研究,主要工作体现在以下几个方面: 首先,介绍了励磁变压器局部放电在线监测的基本方法,分析了励磁变压器局部放电脉冲电流传感器的基本原理;通过放电校正实验,分析了励磁变压器内部局部放电监测信号的波形特征;基于励磁变压器现场实测信号,分析了励磁变压器外部放电脉冲干扰的波形特征;给出了励磁变压器局部放电监测的局部放电信号及外部放电脉冲干扰信号的数学模型。 其次,针对局部放电信号中窄带干扰的抑制问题,提出了一种利用Duffing混沌振子对周期信号的敏感性,抑制局部放电信号中窄带干扰的新方法。建立抑制多种频率混合窄带干扰的Duffing振子模型。提出了将Lyapunov指数法与相图分析法相结合的混沌振子运动状态的综合判别方法。 提出了确定窄带干扰频率的系统输出信号最大方差法。通过仿真实验分析表明,由于Duffing振子模型对白噪声和局部放电信号具有免疫力,该方法可以有效地检测局部放电信号中窄带干扰的频率和幅值,同时保障了去噪局部放电信号具有较小的失真。且当窄带干扰的频率与局部放电信号中心频率一致时,混沌振子系统的窄带干扰抑制效果未受到影响。 第三,围绕去除局部放电信号中白噪干扰的问题,提出了一种新的基于小波变换的去噪方法——分块阈值空域相关联合去噪法。该算法首先采用小波阈值去噪法对染噪信号小波分解的子带信号进行预处理,去除部分噪声干扰,减少后续空域相关法的迭代次数;然后采用空域相关法进行数据处理,直接比较不同尺度上相关系数模值与小波变换模值的大小,将相关系数模值较小的小波系数置为零;最后将处理结果重构回原信号。通过仿真实验分析讨论了分解层数、噪声强度和空域相关运算的迭代次数对该联合去噪法的去噪效果的影响,以选取优化的参数进行去噪。 第四,围绕局部放电信号中外部放电脉冲干扰的去除,提出了采用脉冲信号波形参数及多尺度能量参数与支持向量机识别脉冲干扰的方法。该方法基于小波包分解提取了脉冲信号各层小波包系数,依据小波包系数计算脉冲信号多尺度能量参数,输入二叉树支持向量机对脉冲信号进行识别,将局部放电信号和外部放电脉冲干扰区分开。 针对励磁变压器现场实测局部放电信号,从采样序列中提取单个脉冲波形进行识别去噪,结果表明二叉树支持向量机能很好地识别外部放电脉冲干扰并将其从局部放电采样序列中剔除。 最后,通过现场实测信号分析结果表明,采用上述干扰抑制方法的分层去噪集成方法,可有效用于励磁变压器局部放电监测,大大提高了监测系统的监测水平。
【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】:TM406

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【参考文献】
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