基于混沌理論的氣體絕緣組合電器局部放電窄帶去噪及識(shí)別研究.pdf

1、在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)大力推進(jìn)的同時(shí)，城市用電負(fù)荷也急速增長(zhǎng)，城市建設(shè)用地卻日益緊張，氣體絕緣組合電器（Gas Insulated Switchgear，簡(jiǎn)稱 GIS）已逐漸成為現(xiàn)代城市供電變電站建設(shè)的首選設(shè)備。近年來，國(guó)內(nèi)外很多GIS在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的事故，其內(nèi)部絕緣缺陷產(chǎn)生的局部放電（Partial Discharge，簡(jiǎn)稱PD）是引發(fā)事故的重要因素之一。因此，為保證GIS的安全可靠運(yùn)行，國(guó)內(nèi)外對(duì)GIS PD在線監(jiān)

2、測(cè)技術(shù)開展了大量的研究。為使在線監(jiān)測(cè)達(dá)到較理想的效果，需要能夠準(zhǔn)確地從GIS中采集到有效的PD信號(hào)；由于現(xiàn)場(chǎng)干擾較大，還需要進(jìn)一步對(duì)采集的PD信號(hào)進(jìn)行去噪處理；最后還要對(duì)故障類型進(jìn)行診斷，為預(yù)防事故的發(fā)生奠定良好基礎(chǔ)。
　　本論文就GIS中PD信號(hào)的采集、處理以及故障類型的識(shí)別和診斷的原理和方法進(jìn)行了研究，主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　在分析國(guó)內(nèi)外GIS局部放電檢測(cè)研究成果基礎(chǔ)上，對(duì)適用于GIS局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的外置超高

3、頻（UHF）傳感檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，成功研制了可用于GIS現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的矩形平面螺旋天線，采用矩形螺旋、蝶形加載、背腔結(jié)構(gòu)優(yōu)化等技術(shù)手段，既可使螺旋天線小型化，又能得到優(yōu)良的駐波比特性。工作頻帶在1.0~1.3GHz，1.8~2.7GHz，2.85~3GHz，實(shí)測(cè)最大增益達(dá)到了11.7dB；在結(jié)構(gòu)上，對(duì)矩形平面螺旋天線背面和側(cè)面采用金屬材料屏蔽封裝設(shè)計(jì)，提高了天線的抗干擾能力。
　　針對(duì)局部放電信號(hào)中窄帶干擾的抑制問題，從非線性理

4、論出發(fā)，基于Van-der混沌振子的運(yùn)動(dòng)特性，提出一種用Ven-der混沌振子對(duì)周期信號(hào)的敏感性，抑制局部放電信號(hào)中窄帶干擾方法。重新定義了一種Floquet指數(shù)并對(duì)混沌振子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判別。由于Ven-der振子模型對(duì)白噪聲和局部放電信號(hào)具有免疫力，該方法可以有效地估計(jì)局部放電信號(hào)中窄帶干擾的幅值，保證去噪后局部放電信號(hào)具有較小的失真。仿真和實(shí)測(cè)PD信號(hào)去噪效果表明，聯(lián)合使用混沌算法和小波分析算法能夠很好去除局部放電信號(hào)中的窄帶干擾

5、和白噪干擾信號(hào)，為后續(xù)的模式識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。
　　設(shè)計(jì)了四種GIS內(nèi)部常見的典型絕緣缺陷模型，利用實(shí)驗(yàn)室研制的UHF檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)四類絕緣缺陷不同電壓等級(jí)下的PD信號(hào)，并根據(jù)得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別構(gòu)造UHF PD三維譜圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不同絕緣缺陷PD放電特性差異明顯且具有重復(fù)性，滿足模式識(shí)別要求。
　　提出了一種新的PD三維譜圖混沌特征提取方法，通過對(duì)三維譜圖不同相位下脈沖序列的混沌特性的深入分析研究，驗(yàn)證了不同相位下的局部放電具

6、有混沌特性，提取了36個(gè)不同譜圖相位下的最大Lyapunov指數(shù)特征。同時(shí)，結(jié)合SVM分類器的方法進(jìn)行模式識(shí)別，取得了滿意的識(shí)別效果，總體識(shí)別率均超過了85％，特別是對(duì)G類缺陷具有很強(qiáng)的識(shí)別能力，與統(tǒng)計(jì)特征識(shí)別法具有互補(bǔ)性。
　　將DS證據(jù)理論對(duì)混沌特征識(shí)別方法和統(tǒng)計(jì)特征識(shí)別方法的融合決策診斷引入 GIS故障分析，以SVM分類器輸出值經(jīng)轉(zhuǎn)換后直接作為識(shí)別框架上各命題的BPA，在解決了復(fù)雜的BPA構(gòu)造問題的同時(shí)保證其賦值不失合理性。