【摘要】：近年來,我國在用電方面的需求顯著上升,電力電纜廣泛應用到各級電力傳輸系統(tǒng)中。電纜在長期運行過程中,不可避免地會出現某些潛在問題。研究表明,電纜的局部放電現象在某種程度上能夠反映電纜絕緣材料的劣化程度,可以顯示電纜存在的缺陷。目前,應用較為廣泛的是采用振蕩波技術對電力電纜進行離線局放檢測。然而,我國電網系統(tǒng)龐大,開展停電試驗十分困難,該方法在一定程度上受到了制約,同時離線檢測也無法模擬電纜的實際運行狀態(tài)。因此,對電力電纜進行局部放電在線檢測技術研究具有一定的應用價值。本文深入研究了電力電纜局部放電在線檢測技術,分析了電力電纜中局放脈沖信號的傳播規(guī)律,設計了前端傳感器以及數據采集系統(tǒng),并針對脈沖性干擾信號和多局放信號共存的現象提出了一種局部放電信號的聚類識別算法。首先,研究了局部放電在線檢測技術的背景以及國內外發(fā)展情況,闡述了局部放電檢測中的噪聲來源以及聚類識別技術,分析了局部放電現象的產生原因以及放電機理,并根據局放信號特征采用五種數學模型對其進行模擬。為了研究局部放電信號在電力電纜中的傳輸特性,以雙指數衰減模型作為局放脈沖信號,在SIMULINK中搭建電力電纜的分布參數線路模型,通過改變電纜長度以及分布參數的數值,分析各因素對信號傳輸的影響。其次,綜合比較多種局放檢測方法,采用電磁耦合法實現局放信號的在線檢測,設計了基于羅戈夫斯基線圈的自積分式高頻電流傳感器(High Frequency Current Transducer,HFCT)以及信號采集系統(tǒng),根據不同類型局部放電現象的產生原理設計并制作了三種局放典型缺陷模型,并在實驗室搭建了局部放電試驗平臺。針對電流傳感器,首先在MATLAB中對各項參數進行分析,確定線圈的繞制匝數以及積分電阻,然后測試不同頻率下傳感器的性能。對于信號采集系統(tǒng),硬件部分采用高采樣率高精度示波器與便攜式計算機相結合的設計方案,軟件部分選用LABVIEW與MATLAB混合編程實現數據的采集和處理,其中LABVIEW用于實現示波器與計算機的通信、波形顯示以及數據導出等功能,MATLAB用于實現信號的處理。最后,針對脈沖性干擾信號與多局放脈沖信號共存的情況,提出了一種局部放電信號的聚類識別算法,主要包括脈沖提取、特征參數提取、聚類分析以及效果評估過程。該算法首先通過幅值-時間閾值法與時域能量法聯合提取脈沖信號,然后根據同步多通道法獲取信號的特征向量,接著通過模糊C均值聚類算法(Fuzzy C-means,FCM)對樣本進行聚類,最后根據單類信號的局部放電相位分布圖譜(Phase Resolved Partial Discharge,PRPD)以及雙參數Weibull分布函數擬合情況對聚類效果進行分析與檢驗。實驗結果表明,所提算法能夠高效準確地提取脈沖信號,且與等效時頻法相比,能夠更好地表征脈沖信號特征,同時該算法采用減法聚類初始化聚類中心,可以對多種放電信號進行有效聚類,從而實現單類放電信號的類型識別。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM855
【圖文】：

五種數學模型時域波形及頻域譜圖

，產生的波形如圖2.7所示。由圖 2.7 可以看出，脈沖信號的幅值約為 10mV，脈沖的寬度約為 200ns。圖 2.7 局部放電脈沖信號波形由于在 SIMULINK 中無法直接產生雙指數衰減波形，因此首先需要在 MATLAB中生成上述脈沖波形，然后將該波形數據導入到 SIMULINK 中提供的信號產生單元（Signal Builder）中。仿真元件庫信號源中的信號產生單元如圖 2.8 所示，信號產生單元生成的脈沖波形如圖 2.9 所示，與所設置的雙指數衰減信號一致。圖 2.8 信號產生單元

信號產生單元

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本文編號：2768778