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基于超声稀疏阵的变压器局放定位基础研究

作　者: 王法
导　师: 李燕青
学　校: 华北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 变压器局放伪谱峰稀疏阵列模拟退火算法
分类号: TM855
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 25次
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内容摘要

电力变压器局部放电的超声阵列定位是变压器质量监控与绝缘机理研究的关键研究项目之一。固定阵元间距通常满足不了局部放电所产生的超声波宽频信号的要求,所测结果存在一定误差。当阵元间距超过超声波的半波长时,将导致阵列计算时出现信号角度模糊问题和测向伪谱峰,因此研究超声稀疏阵列下的变压器局部放电定位具有重要的理论和实际意义。论文对变压器局放定位基础研究中超声稀疏阵列的伪谱峰识别与抑制进行了深入的研究。在软件方面,根据电力变压器局部放电发出的宽频阵列信号特点,分析得出在阵列传感器稀疏化后,阵列信号会出现较大的栅瓣现象,论文提出了基于MVDR波束形成的伪谱峰抑制算法。为减小MVDR的计算量,论文进一步提出了基于双子阵分解的内插MVDR算法。大量的仿真研究表明,算法对线性稀疏阵列所获变压器局放信号的栅瓣进行了较好的抑制。从硬件的角度出发,在超声阵列传感器稀疏化优化过程中,以最小旁瓣能量为目标,在设定阵列孔径且保证阵元间的最小间距大于稀疏程度的条件下,采用模拟退化算法对阵列构型进行了全局搜索寻优,提出了基于模拟退火算法的超声接收阵稀疏优化处理方法。通过仿真研究,运用模拟退火算法得到的优化稀疏阵的主瓣宽度和传统等间距线阵基本一致,且能够抑制由于阵列稀疏化造成的栅瓣现象论文在实验阶段进一步完善了变压器局部放电的检测硬件平台和定位软件系统,并采用基于MVDR波束形成的伪谱峰抑制算法结合全局搜索智能定位算法展开了大量的实验及研究,最终的实验结果验证了本文局部放电超声稀疏阵列伪谱峰抑制算法的正确性和优越性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题研究目的及意义  9-10
  1.2 课题研究现状和存在的问题  10-14
    1.2.1 变压器局放定位研究评述  10-11
    1.2.2 变压器局放超声定位研究现状  11-13
    1.2.3 存在的问题  13-14
  1.3 本文的研究思路及内容  14-16
第2章基于MVDR波束形成的伪谱峰抑制算法研究  16-28
  2.1 稀疏相控阵模型  16-19
  2.2 波束形成算法  19-23
    2.2.1 波束形成原理  19-20
    2.2.2 波束形成的最佳权矢量  20-22
    2.2.3 波束形成的准则  22-23
  2.3 MVDR波束形成器  23-25
  2.4 基于双子阵分解的内插MVDR算法  25-27
    2.4.1 子阵上的信号分解与MVDR预波束形成  25-26
    2.4.2 互相关计算与内插  26
    2.4.3 仿真结果与分析  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章基于模拟退火算法的超声接收阵的稀疏优化研究  28-35
  3.1 稀疏阵的设计  28-29
  3.2 改进模拟退火算法  29-32
  3.3 仿真研究  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章系统设计和实验研究  35-46
  4.1 变压器局放定位实验系统  35-39
    4.1.1 实验系统硬件平台  35-37
    4.1.2 实验系统软件平台  37-38
    4.1.3 实验流程  38-39
  4.2 变压器局放定位实验研究  39-44
  4.3 误差分析  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章结论与展望  46-48
  5.1 结论  46-47
  5.2 展望  47-48
参考文献  48-52
攻读硕士学位期间发表的论文  52-53
致谢  53

基于超声稀疏阵的变压器局放定位基础研究

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