【摘 要】
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运行变压器内部快速发展的放电故障是引起变压器严重事故的主要原因之一。传统的继电保护手段无法完全避免事故的发生,实际运行过程中常用的油中溶解气体分析手段无法预测突发性放电故障;目前已有的如检测变压器内部超声、温度等信号识别变压器故障,研究多针对内部局部放电阶段的信号特征分析,而对于从局部放电到放电击穿整个放电发展过程的信号特征分析亟待进一步研究。论文结合国家自然科学基金联合基金集成项目—电力变压器多
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运行变压器内部快速发展的放电故障是引起变压器严重事故的主要原因之一。传统的继电保护手段无法完全避免事故的发生,实际运行过程中常用的油中溶解气体分析手段无法预测突发性放电故障;目前已有的如检测变压器内部超声、温度等信号识别变压器故障,研究多针对内部局部放电阶段的信号特征分析,而对于从局部放电到放电击穿整个放电发展过程的信号特征分析亟待进一步研究。论文结合国家自然科学基金联合基金集成项目—电力变压器多参量自适应保护与安全运行基础研究,针对变压器内部不同缺陷放电发展过程的多参量信号特性进行研究,开展的工作主要有:(1)搭建了变压器内部不同缺陷放电发展过程模拟实验平台,实现了实验油箱内从局部放电到稳定放电整个放电发展过程的模拟;采用光纤传感检测内部温度、放电超声、内部压力等特征信号的变化特性;同时获得实验过程中的电压、电流和脉冲电流等信号。基于变压器内部不同缺陷类型设计了针板放电、板板油隙放电、油纸绝缘匝间放电、沿面放电和气隙放电5种放电模型。针对不同放电类型分别开展了模拟油箱内部放电发展整个过程的实验,同时获得了不同缺陷放电故障发展过程的多参量特征信号。(2)通过对模拟油箱内不同缺陷放电发展过程特征信号的分析,发现放电过程中,放电转换阶段和稳定放电阶段信号具有明显的差异特征,结合时域特征分析:放电转换阶段有明显的放电起始过程,在此阶段电压信号剧烈波动,出现密集且高幅值的脉冲电流信号,同时产生明显的超声信号;在稳定放电阶段,电压信号在小范围内稳定波动,脉冲电流信号和超声信号的出现频率和幅值明显低于放电转换阶段。放电过程中温度信号基本保持不变。结合放电过程的拍摄观察,发现放电过程中气泡的产生和变化过程与内部压力信号特性密切相关。对放电发生前的脉冲电流信号统计特征分析,发现在第一次击穿发生前已出现密集且高幅值的脉冲电流信号;对放电转换阶段的单周期超声信号进行时频分析,发现不同放电类型的超声信号时频特征具有显著差异。(3)基于对不同放电类型放电发展过程的特征信号的分析,构建了以稳定放电阶段的电压信号和降噪后的频域超声信号为特征信号的放电类型判定方法;建立了基于电压和频域超声信号的交叉验证优化参数选择的支持向量机放电类型识别模型,为提高模型运算效率,采用主成分分析方法对数据样本降维,为提高样本识别准确率,根据交叉验证的思想,对惩罚参数c和核函数参数g进行最佳寻优;测试结果表明了该基于稳定放电阶段的电压和超声信号的交叉验证参数优化支持向量机放电类型识别模型的有效性。
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