[发明专利]一种基于雷达谱图的局部放电阶段识别方法

摘要

本发明公开了一种基于雷达谱图的局部放电阶段识别方法，进行变压器局部放电实验，利用现有技术测量待测油纸绝缘设备中局部放电脉冲的波形，对取样得到的油纸绝缘局部放电的波形进行处理，提取局部放电视在放电量、放电脉冲的相位、连续脉冲时间间隔与放电重复率(每工频周期的放电次数)。并根据记录的局部放电时域波形计算得到了脉冲等效时间与等效频率，等效时间与等效频率反映了局部放电波形特征。

主权项

一种基于雷达谱图的局部放电阶段识别方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：进行变压器局部放电实验，利用现有技术测量待测油纸绝缘设备中局部放电脉冲的波形，对取样得到的油纸绝缘局部放电的波形进行处理，提取局部放电视在放电量、放电脉冲的相位、连续脉冲时间间隔与放电重复率(每工频周期的放电次数)。并根据记录的局部放电时域波形计算得到了脉冲等效时间与等效频率，等效时间与等效频率反映了局部放电波形特征。公式如下：Teq=∫0T(t-t0)2s~(t)2dt]]>Feq=∫0∞f2|S~(f)2|df]]>步骤2：将数据进行归一化，并使用模糊聚类分析进行聚类，得到五个阶段起始阶段、过渡阶段、发展阶段、稳定阶段、预计穿阶段。步骤3：雷达谱图的坐标范围应当被限制且统一。由于极不均匀电场下的局部放电分散性较大，雷达谱图的坐标范围应当比相应的特征量范围较大，因此雷达谱图的坐标范围设定如下：Vc-vminvmax-vmin∈[-0.2,1.2]]]>其中，Vc是坐标值；vmin和vmax是坐标对应的特征量的最小值与最大值。雷达谱图坐标的范围是对应特征量范围的1.4倍。根据局部放电雷达谱图可对发展阶段进行识别，特征量的有效性是放电阶段识别的关键。因此，雷达谱图的长宽比与重心坐标比作为新的特征量。另一方面，这一过程可被看做原始特征量的降维过程，新的特征量定义如下：rd-w=hl]]>rb-c=xy]]>其中，l是雷达谱图水平最大长度；h是雷达谱图垂直最大长度；x和y分别是雷达谱图横坐标与纵坐标，以上四个量的单位为像素。步骤4：利用支持向量机将重心坐标和谱图长宽作为二维特征量，将二维平面分为5个部分，作为识别局部放电发展阶段的识别器。局部放电起始阶段，纸板的绝缘强度较高。因此局部放电的起始场强较高，只有少量的低能放电在针电极处产生。因此，Nave,Qmax和Qave最低，dmax较高且具有波动性，起始阶段Feqave和Teqave波动性较大的原因是低能放电的分散性较高。由于起始阶段只存在少量的低能放电，所以经过起始阶段，纸板的绝缘强度轻微下降。在过渡阶段，偶然的高能放电使得Qmax和Qave先于Nave增加，而dmax仍然较大且波动，由于此时局部放电仍以低能放电为主，因此Nave依旧很低，Teqave和Feqave仍在波动。在偶然性高能局部放电作用下，发展阶段的纸板绝缘强度急剧下降，油纸绝缘恢复时间急剧增加。因此Qave增加且Qmax达到最大。在发展阶段Nave突然增加且dmax突然减小。在稳定阶段，由于油纸绝缘强度的下降，局部放电起始场强降低。因此，稳定阶段更容易产生局部放电，以至于Nave增加而dmax仍较低。然而，油‑纸界面吸附电荷的能力有限，因此随着Nave的增加Qmax和Qave轻微降低。当针电极不再与纸板紧密接触，会产生Feq较高Teq较低的高能快速局部放电。在发展阶段与稳定阶段，高能局部放电是主要的放电形式，因此Feqave较高且Teqave较低。本文所提的高能放电与低能放电是相对概念，两者的定量区分仍需进一步研究。在预击穿阶段，随着油纸绝缘强度下降，纸板的电阻率急剧下降，油‑纸界面吸附的电荷会以泄露电流的形式流入板电极而被中和。因此，Nave，Qmax和Qave降低。经过稳定阶段的大量高能放电作用，纸板纤维断裂而使针电极不再与纸板紧密接触。绝缘类型由油纸绝缘转变成油‑纸复合绝缘，电荷的中和距离增加。因此，产生Feqave较低Teqave较高的慢速放电。