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电容型设备绝缘在线监测与故障诊断的研究

作　者: 王楠
导　师: 陈志业；李和明；律方成
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电容型设备在线监测故障诊断 tanδ 窗函数形态滤波器小波分析主成份分析灰关联分析粗糙集理论 B/S
分类号: TM76
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

电容型设备绝缘在线监测与故障诊断技术是实现其状态维修的前提和基础,该课题的研究与应用具有很高的理论意义和广泛的实用价值。本文就电容型设备tanδ高精度测量方法、在线监测数据处理方法、数据规律性分析以及诊断新方法进行了深入的研究,并具体开发了实际的监测系统。主要的工作如下:提出了基于加窗的改进谐波分析算法应用于tanδ测量。通过仿真及实例分析,改进算法较之原有谐波分析算法,能有效地抑止频谱泄漏问题,使计算精度得到显著提高。针对在线监测信息量大、信息冗余的特点,提出了基于主成份分析的处理方法对在线监测数据进行压缩。采用主成份分析可以使监测信息得到有效的集中,以提高信息管理与进一步分析诊断的效率。对电容型设备在线监测数据进行频谱分析,基于各分量之间频谱特性差异,建立了介损在线序列模型,提出了自适应广义形态滤波对在线监测数据进行预处理。采用自适应广义形态滤波方法处理在线监测数据,能够对数据中存在的各种加性白噪声和正负脉冲噪声有较好的抑制作用。在分析相对比较法提取介损在线监测趋势的原理和局限性的基础上,提出采用滤波思想实现趋势提取。从频域分析的角度介绍了小波变换,从时域分析的角度介绍了形态滤波这两种方法及其在介损在线监测数据趋势提取中的应用。通过对实际的介损在线监测数据进行处理,验证了两种方法的有效性。将灰关联分析引入电容型设备绝缘状况诊断。通过介损变化曲线与外界影响因素变化曲线的关联度大小及排序进行诊断,降低了对诊断知识的要求,避免搜集完整故障样本集的困难。提出了一种基于粗糙集理论的介损在线监测数据规律性挖掘方法。将连续监测量离散化形成信息表,通过设置支持度与信任度对信息表进行预处理来保证监测记录的普遍性,进一步进行信息表约简挖掘出绝缘特性变化的一般规律。实际开发了两套分层分布式电容型设备绝缘在线监测系统。在硬件开发方面,设计了基于电容分压原理的信号采集单元来提取末屏接地电流信号,并实现了基于RS485总线方式的分布式数据采集;在软件开发中,采用模块化的思想,各个模块在功能上相互独立,便于维护与升级。经过测试与试运行,系统运行可靠稳定,采集数据准确。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章引言  9-17
  1.1 选题背景与研究意义  9-10
  1.2 电容型设备绝缘在线监测的研究现状  10-14
    1.2.1 在线监测信号提取技术的研究  11
    1.2.2 tanδ数字化测量方法的研究  11-12
    1.2.3 绝缘状况在线诊断方法的研究  12-13
    1.2.4 在线监测有效性的研究  13-14
  1.3 电容型设备绝缘在线监测的应用状况与存在的问题  14-15
  1.4 论文的主要工作  15-17
第二章介损数字化测量方法的研究  17-26
  2.1 前言  17
  2.2 谐波分析法测量原理  17-18
  2.3 频谱泄漏问题  18-20
  2.4 基于加窗的谐波分析法用于介损测量  20-23
    2.4.1 余弦窗的特性  20-21
    2.4.2 基于余弦窗的插值算法  21
    2.4.3 加窗算法在介损测量中的应用  21-22
    2.4.4 仿真分析  22-23
  2.5 实际测量  23-24
  2.6 小结  24-26
第三章在线监测数据压缩方法的研究  26-33
  3.1 前言  26
  3.2 多元主成份分析理论  26-28
    3.2.1 主成份分析思想  26
    3.2.2 主成份分析原理  26-28
  3.3 介损在线监测数据的主成份分析过程  28-29
  3.4 实例分析  29-32
    3.4.1 应用实例  29-30
    3.4.2 基于灰关联分析的压缩检验  30-31
    3.4.3 敏感性分析  31
    3.4.3 去噪分析  31-32
  3.5 小结  32-33
第四章在线监测数据预处理方法的研究  33-42
  4.1 前言  33
  4.2 在线监测数据变化规律性分析  33-34
  4.3 自适应广义形态滤波方法在介损在线监测数据处理中的应用  34-40
    4.3.1 基本形态变换及其组合形式  34-36
    4.3.2 自适应广义形态滤波  36-37
    4.3.3 仿真分析  37-40
    4.3.4 现场监测数据处理  40
  4.4 小结  40-42
第五章在线监测数据趋势提取方法的研究  42-49
  5.1 前言  42
  5.2 基于相对比较的趋势提取方法  42-43
  5.3 基于滤波思想的趋势提取方法  43-46
    5.3.1 基于小波变换的趋势提取方法  43-45
    5.3.2 基于形态滤波的趋势提取方法  45-46
  5.4 实例分析  46-48
  5.5 小结  48-49
第六章基于环境等外界因素影响规律分析的绝缘状况诊断方法  49-61
  6.1 前言  49
  6.2 影响介损变化的因素分析  49-50
  6.3 灰关联分析在电容型设备绝缘诊断中的应用  50-55
    6.3.1 灰关联分析理论  50-52
    6.3.2 诊断思想  52
    6.3.3 诊断过程  52-53
    6.3.4 实例分析  53-54
    6.3.5 讨论  54-55
  6.4 粗糙集理论在电容型设备绝缘诊断中的应用  55-59
    6.4.1 粗糙集理论简介  55-57
    6.4.2 基于粗糙集理论的规律性挖掘  57-58
    6.4.3 实例分析  58-59
  6.5 小结  59-61
第七章电容型设备绝缘在线监测系统的开发与应用  61-81
  7.1 前言  61
  7.2 系统结构  61-63
  7.3 硬件设计  63-69
    7.3.1 信号采集单元设计  63-65
    7.3.2 智能处理单元设计  65-69
  7.4 软件设计  69-77
    7.4.1 建立基于图模一体化的图形系统  70-73
    7.4.2 运行监测系统  73-74
    7.4.3 信息查询系统  74-77
  7.5 现场应用情况  77-79
  7.6 小结  79-81
第八章结论  81-83
  8.1 本文取得的主要研究成果和结论  81-82
  8.2 需要进一步研究的问题  82-83
参考文献  83-90
致谢  90-91
攻读博士学位期间发表的学术论文  91-94
攻读博士学位期间参加的科研工作  94

电容型设备绝缘在线监测与故障诊断的研究

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