[发明专利]一种基于工频至低频电压下特征提取的局部放电诊断方法

摘要

本发明提出一种基于工频至低频电压下特征提取的局部放电诊断方法，属于高电压与绝缘技术领域中的局部放电检测与模式识别技术。该方法首先构建局部放电试验平台并制作绝缘缺陷模型；对每种绝缘缺陷模型在局部放电试验平台上分别进行工频至低频电压下局部放电试验，提取每种绝缘缺陷模型在每种频率电压下的放电特征参数；然后对待测电力设备进行局部放电试验并记录放电特征参数；将待测电力设备的放电特征参数变化趋势与每个绝缘缺陷模型放电特征参数的变化趋势对比，通过评价函数识别待测电力设备绝缘缺陷。本方法在各频率下采取相同电压幅值，避免较高电压幅值对绝缘的损伤；利用特征参数变化趋势进行识别，减弱了信号衰减的影响。

主权项

一种基于工频至低频电压下特征提取的局部放电诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)构建工频至低频电压下局部放电试验平台；所述局部放电试验平台包括：高压功率放大器，任意波形发生器，保护电阻，绝缘缺陷模型，第一测量阻抗，第二测量阻抗，耦合电容，局部放电测量与分析仪，高压探头和示波器；所述任意波形发生器与高压功率放大器通过同轴电缆连接线连接，高压功率放大器与保护电阻通过高压电缆线连接，保护电阻与绝缘缺陷模型、耦合电容分别通过高压电缆线连接，高压探头与耦合电容通过高压电缆线连接，绝缘缺陷模型与第一测量阻抗通过金属导线连接，耦合电容与第二测量阻抗通过金属导线连接，第一测量阻抗和第二测量阻抗分别与局部放电测量与分析仪通过同轴电缆连接线连接，高压探头与示波器通过同轴电缆连接线连接；2)制作绝缘缺陷模型；所述绝缘缺陷模型包括：内部油隙与沿面复合放电模型，绝缘油均匀场放电模型，油中电晕放电模型和沿面放电模型，以及根据设备具体情况可能存在的缺陷模型；3)对步骤2)制作的每种绝缘缺陷模型，在步骤1)构建的局部放电试验平台上分别进行50Hz、40Hz、30Hz、20Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.1Hz频率电压下局部放电试验；每次试验中，调整任意波形发生器输出波形的频率与幅值，在1.05倍的放电起始电压下记录并存储每次局部放电试验数据；每种绝缘缺陷模型在每个频率电压下进行的局部放电试验均重复10～15次，并对该频率电压下每次试验数据取平均值作为该绝缘缺陷模型在选定频率电压下对应的局部放电试验数据，得到每种绝缘缺陷模型在每种频率电压下的局部放电试验数据；4)从步骤3)得到的每种绝缘缺陷模型在每种频率电压下的局部放电试验数据中提取放电特征参数形成参考特征库；所述放电特征参数包括：起始电压U_PDIV；正半周最大放电量q⁺_max和负半周最大放电量q^‑_max，正半周平均放电量q⁺_mean和负半周平均放电量q^‑_mean，正半周脉冲重复率rate⁺和负半周脉冲重复率rate^‑；最大放电量相位分布图谱平均放电量相位分布图谱放电次数相位分布图谱的特征参数，包括：每个图谱的正半周偏斜度S_k和负半周偏斜度S_k，每个图谱的正半周峭度K_u和负半周峭度K_u，每个图谱的不对称度A_sy和相关度C_c；放电量的次数分布图谱n‑Q的特征参数，包括：偏斜度S_k，峭度K_u，不对称度A_sy，相关度C_c；5)将待测电力设备置于步骤1)构建的局部放电试验平台中绝缘缺陷模型位置处，对待测电力设备进行局部放电试验，记录待测电力设备在每种频率电压下对应的局部放电试验数据，电压频率包括50Hz、40Hz、30Hz、20Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.1Hz，电压幅值为1.05倍放电起始电压；6)提取待测电力设备在每种频率电压下局部放电试验数据中的放电特征参数；7)将待测电力设备的放电特征参数的变化趋势与每个绝缘缺陷模型的对应放电特征参数的变化趋势进行对比，通过评价函数对待测电力设备绝缘缺陷进行识别；具体步骤如下：7‑1)选取任一种绝缘缺陷模型和任一种放电特征参数，以局部放电试验的电压频率为横坐标，该放电特征参数值为纵坐标，利用该绝缘缺陷模型在每种频率电压下的局部放电试验数据中记录的该放电特征参数值，得到该绝缘缺陷模型的选定放电特征参数从工频到低频电压下的变化趋势图；7‑2)重复步骤7‑1)，得到每种绝缘缺陷模型的每种放电特征参数从工频到低频电压下的变化趋势图；7‑3)对待测电力设备，重复步骤7‑1)，得到待测电力设备对应的每种放电特征参数从工频到低频电压下的的趋势图；7‑4)通过评价函数对待测电力设备绝缘缺陷进行识别；评价函数如下式所示：$y=10\%\×k+\frac{40\%}{6}\×\underset{i=1}{\overset{6}{\Σ}}{m}_i+\frac{50\%}{22}\×\underset{i=1}{\overset{22}{\Σ}}{n}_i---\left(6\right)$将待测电力设备的每种放电特征参数的变化趋势与每个绝缘缺陷模型的对应放电特征参数的变化趋势进行对比：若待测电力设备从工频到低频电压下的起始电压U_PDIV变化趋势与该绝缘缺陷模型的变化趋势一致，则令k＝1，反之令k＝0；对比待测电力设备与每个绝缘缺陷模型从工频到低频电压下的q⁺_max、q^‑_max、q⁺_mean、q^‑_mean、rate⁺和rate^‑6个放电特征参数的变化趋势，得到m_i的值：若变化趋势一致则令m_i＝1，反之令m_i＝0；对比待测电力设备与每个缺陷模型从工频到低频电压下的对应的各放电图谱的特征参数变化趋势：若变化趋势一致则令n_i＝1，反之令n_i＝0；从而计算得到待测电力设备与每个绝缘缺陷模型的放电特征参数变化趋势比较的评价函数值；选出各评价函数值中最大值所对应的绝缘缺陷模型，该绝缘缺陷模型的放电模式即为待测设备最有可能的绝缘缺陷，局部放电诊断结束。