许高峰[1]2003年在《全封闭组合电器局部放电信号内置传感检测和分形特征提取的研究》文中提出全封闭组合电器（Gas Insulated Substation，简称GIS）具有占地面积小、运行安全可靠、维护工作量少、检修周期长等突出优点，它的问世是电力领域的一次革命。GIS自从问世以来,发展非常迅速，得到了越来越广泛的应用。我国从20世纪80年代起对GIS的使用也日益广泛，特别是在近年城市电网建设和改造中, 大量使用了GIS。运行经验表明，尽管GIS的运行可靠性非常高，但其内部不可避免的缺陷仍可能引起事故，而且在GIS各类故障中，绝缘故障占有较大比例。GIS电气故障最通常的故障特征是在绝缘完全击穿前发生局部放电，通过对GIS局部放电的在线监测，可以及时发现GIS内存在的缺陷，避免重大事故的发生。因此GIS局部放电检测及其模式识别的研究，对于保证GIS的安全可靠运行、掌握GIS的绝缘状况和缺陷类型特征以及指导GIS的检修工作有着十分重要的意义。本文在分析国内外GIS局部放电检测及其模式识别研究状况基础上，探索了GIS局部放电检测的内置传感方法，深入研究了图象分维数的估计方法和GIS局部放电灰度图象的分形特征，提出了新的GIS局部放电模式识别方法。其主要工作和结论如下：1．从电气测试的角度，研究了GIS局部放电信号的内置传感检测，研制了圆板型和圆环型两种内置传感器，采用电容耦合模型和天线模型系统深入地研究了这两种传感器的性能。GIS局部放电实测结果表明，本文所研制的内置传感器性能优异，灵敏度高，能够满足GIS局部放电信号测量要求，圆环传感器的灵敏度高于圆板传感器。2．深入研究了估计图像分维数的差盒计数法，发现差盒计数法估计覆盖分形曲面的盒子数，可能出现“空盒子”被计数的缺陷，从而导致盒子数偏多，指出差盒计数法估计数字图象的分维数不具有普适性，特别是对那些曲面变化较剧烈的分形图象。3．提出了有效估计图象分维数的最少盒计数法，该方法克服了差盒计数法存在“空盒子”的缺陷，只考虑覆盖分形曲面的盒子，而对“空盒子”不予计数。通过对GIS局部放电灰度图象和Brodatz纹理图象分维数估计的实例分析，证明了最少盒计数法的有效性。4．提出了确定分形无标度区的逐段搜索方法，该方法采用拟合直线的平均残差平方和最小为准则，采取逐段搜索的方式寻找分形无标度区。通过求取Brodatz纹理图片分形无标度区的实例分析，证实了逐段搜索法的有效性。<WP=5>5．设计了5种典型的人工模拟缺陷模型：高压导体表面毛刺缺陷；自由金属微粒缺陷；绝缘子表面金属污染缺陷；表面毛刺和自由金属微粒混合缺陷；绝缘子表面金属污染缺陷和自由金属微粒缺陷混合缺陷。通过自行研制的GIS局部放电检测系统，在实验室内获取了这些人工缺陷的局部放电样本数据，构造出了GIS局部放电灰度图象。6．研究了GIS局部放电的分形特征，采用最少盒计数法计算了5种人工模拟缺陷的局部放电灰度图象正负半周的盒维数和信息维数，结果表明：混合缺陷放电分维数大于单一缺陷放电的分维数；单一缺陷中，自由金属微粒缺陷放电的分维数最大；分维数能够较好地描述GIS局放灰度图象的特征，、、及这四个分维数具有较强的模式描述能力，能够较好地区分5种人工缺陷的局部放电模式。7．提出了采用分形特征为输入量，径向基函数（RBF）人工神经网络为识别分类器的GIS局部放电模式识别方法。模式识别结果表明，该模式识别方法是有效和可行的，对GIS局部放电可以获得80%以上的正确识别率。通过同采用不变矩特征为输入量及BP人工神经网络为识别分类器的对比研究表明，本文提出的GIS局部放电模式识别方法，具有输入特征量少而精、训练速度快及识别准确率高的优点，是一种较佳的GIS局部放电模式识别方法。
彭文雄[2]2005年在《GIS局部放电微带贴片天线与基于分形理论的模式识别研究》文中研究表明全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgears,简称GIS)与传统的电器设备相比具有突出优点,它的问世是电力领域的一次革命。运行经验表明,尽管GIS 的运行可靠性非常高,但其内部不可避免的缺陷仍可能引起事故。GIS 最通常的故障特征是在绝缘完全击穿前发生局部放电,通过对GIS 局部放电的在线监测,可以及时发现GIS 内存在的缺陷,避免重大事故的发生。因此,开展GIS 局部放电检测及其模式识别的研究,对于保证GIS 的安全可靠运行、掌握GIS 的绝缘状况和缺陷类型特征以及指导GIS 的检修工作有着十分重要的意义。 本文通过对GIS 局部放电激发的电磁波的实验研究,分析了该电磁波的激励、传输、衰减与泄漏特性,表明超高频段的局部放电信号能够在GIS 中传播,而且会发生反射和折射,但在传播过程中会出现一定程度的衰减。正是因为这种电磁波的反射和折射,有利于外部天线接收。因此,根据现场实用的特点和要求,本文设计了超高频外置天线—矩形微带贴片天线,该天线与其它2 种外置天线相比,具有安装固定且方便,耦合GIS 局部放电信号强烈,且易于和后续电路集成等优点。实测参数表明:该天线性能优良,能满足超高频信号的检测。同时在实验室对不同模拟缺陷下的局部放电信号进行了大量的采集,并和内置传感器采集到的局部放电信号进行了比较。通过研究表明微带贴片天线有较高的灵敏度,能满足工程上的应用要求,为今后在实际工程中的应用打下坚实的基础。 在总结目前各种模式识别方法的基础上,提出基于分形理论与小波相结合的模式识别。在对已构造出的3 种实验模拟缺陷,利用内外传感器进行大量的实验数据采集的基础上,首先基于分形理论对局部放电信号的特征量—分维数进行了理论上的探讨。通过分析小波与分形理论内在紧密的联系,并结合小波构造的思想和方法,构造出小波对局部放电信号进行了时—频域的分解,使得各模拟缺陷下的局部放电信号分维数特征存在一定差别,以频率为横坐标,分维数倒数为纵坐标,作出了各缺陷下放电的图形,发现各缺陷产生的局部放电的特征峰区别显着。表明小波理论和分形理论互补应用于局部放电模式识别具有广阔的前景,为进一步进行GIS 局部放电诊断提供了新的特征信息,具有一定的理论价值。
唐铭[3]2007年在《以复合复小波系数为特征量的局部放电模式识别研究》文中提出气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)电气故障最通常的故障特征是在绝缘完全击穿前发生局部放电(PD),通过对GIS局部放电的在线监测,可以及时发现GIS内存在的缺陷,避免重大事故的发生。因此,深入研究GIS局部放电检测及其模式识别的方法,对于保证GIS的安全可靠运行、诊断GIS的绝缘状况和缺陷类型特征以及指导GIS的检修工作有着十分重要的意义。本文在分析国内外局部放电模式识别技术的基础上,提出了一种适合超高频(ultra-high frequency,简称UHF) PD模式识别特征提取的新方法。该方法首先对预处理后的UHF PD时域波形进行复小波变换,然后构造复合复小波系数,最后用改进的模糊C-均值聚类算法(Fuzzy C-Mean法,简称FCM法)对各尺度复合复小波系数进行压缩,得到的各类复合复小波系数的能量即为特征量,并利用分离度指标J确定了最佳复合复小波系数以及最优复小波;针对GIS主要缺陷类型的物理特征以及GIS设备绝缘缺陷放电形式和特点,设计了4种GIS模拟装置内PD物理模型,通过大量试验研究总结了UHF PD信号的特点;用径向基神经网络对GIS内UHF PD进行了识别研究。不同缺陷对应的UHF PD波形有较大差异,并且对于同一类型缺陷,在不同的试验条件下波形形状基本保持不变。根据UHF PD信号的特点,通过对UHF PD信号复小波变换后所得到的复小波系数进行深入研究,构造出比实小波变换更加丰富的特征子集R|I|n,并用FCM法从复合复小波系数中成功提取了GIS内UHF PD信号特征量;阐述并验证了复合复小波系数中含有更多的局部放电时域和频域细节信息,从对复小波变换后的复合复小波系数中提取的聚类特征更有利于表征不同类型的GIS局部放电。采用径向基(RBF)神经网络算法对GIS内UHF PD进行了识别研究,算例结果表明:从复合复小波系数中提取的特征量优于从复小波系数的实部或虚部中提取的特征量;从最佳复合复小波系数中提取的特征量优于从非最佳复合复小波系数中提取的特征量;从最优复小波变换后的相应最佳复合复小波系数中,提取的特征量具有优良的聚类分类能力。同时,算例结果也表明了用J标准来选取最佳复合复小波系数和最优复小波是可行的。
参考文献：
[1]. 全封闭组合电器局部放电信号内置传感检测和分形特征提取的研究[D]. 许高峰. 重庆大学. 2003
[2]. GIS局部放电微带贴片天线与基于分形理论的模式识别研究[D]. 彭文雄. 重庆大学. 2005
[3]. 以复合复小波系数为特征量的局部放电模式识别研究[D]. 唐铭. 重庆大学. 2007