局部放电大数据的并行PRPD分析与模式识别

随着在线监测的推广应用,输变电设备监测中心已在国内许多电网相继建立,在极端条件下很多电力设备的局部放电(partial discharge,PD)越限数据会蜂拥而至,其快速处理最具挑战性。针对传统局部放电相位分析(phase resolved partial discharge,PRPD)方法处理大数据时的效率低下问题,该文提出了基于Map Reduce编程模型的并行化PRPD分析算法(P-PRPD),实现了海量PD信号的并行基本参数提取、统计特征计算与放电类型识别。在实验室中构造了4种放电模型并采集了大量PD信号,对所提算法在拥有6台计算节点的Hadoop平台上进行了详细的性能评估和实验分析。实验和分析结果表明,该算法在处理海量PD信号时较传统方法具有显著的效率提升,模式识别总准确率达到90%,满足工程应用需求。

基于深度学习和多模型融合的局部放电模式识别方法

局部放电与电力设备的绝缘状态息息相关,准确识别局部放电类型对于保障电网运行具有重要意义。文中提出一种基于深度学习和多模型融合的局部放电模式识别方法。首先,设计并搭建开关柜内4类典型局部放电缺陷模型,采集局部放电相位分布(phase resolved partial discharge,PRPD)图谱并建立样本集;其次,搭建基于迁移学习的深度残差网络,对局部放电缺陷进行识别;最后,利用Sugeno模糊积分将深度残差网络(deep residual network,DRN)模型与传统识别模型进行融合。实验结果表明:迁移学习模型相比于无迁移学习模型有着更好的更新能力和泛化性能;融合模型与单一模型相比具有更高的识别准确率。所提方法能够准确识别局部放电缺陷类型,对于电力设备的运维检修具有一定的参考价值。

GIS中典型缺陷局部放电的超声波检测

为了研究超声波法在GIS中局部放电检测中的应用,在实验室以一段220 kV电压等级的GIS母线腔体为试验对象,设计和模拟了GIS中典型的局部放电模型,使用超声波方法对其放电信号进行检测。实验结果表明,不同缺陷类型的超声信号在波形、幅值和PRPD图上会呈现出不同的特点,通过对GIS腔体不同位置的检测,可以精确的定位出缺陷位置。研究表明,超声的方法在检测GIS局部放电信号时有较好的灵敏度和精确的定位,检测结果为今后对GIS局部放电模式识别提供了试验依据。

高压交联电缆接头局部放电的电容耦合法检测及分析

为研究110kV交联电缆接内部绝缘缺陷的局部放电(partial discharge,PD)特性,设计并构造了5种典型绝缘缺陷,通过建立电缆接头局放试验研究平台,采用电容耦合法获取不同绝缘缺陷下的放电信号,构造出三维PRPD(phase resolved partial discharge)谱图表征缺陷放电状态,并采用单次放电脉冲时域波形的3、4阶特征参量萃取放电特性进行分析。研究试验结果显示,电容耦合法检测法可有效检测出电缆接头内部缺陷引起的局放,且不影响电缆接头及本体的绝缘性能;所构建的5种典型缺陷在工频电压激励下,放电脉冲序列在放电区间、放电重复率等统计特征有很大的不同,用时域波形的3、4阶特征参量所描述的放电特性也存在很大差异。这些特征可用作放电类型识别的依据。

油纸绝缘内部气隙缺陷电劣化过程中局部放电的测量与模拟

对油纸绝缘内部扁平气隙缺陷模型进行连续局部放电试验,在不同阶段进行局部放电相位谱图(phase resolved partial discharge pattern,PRPD)的采集。发现由局部放电导致的介质电劣化过程中其局部放电表现可分为5个阶段,前4个阶段的PRPD谱图具有很大的差别。采用基于局部放电物理过程的放电模型进行了计算机模拟,利用计算机模拟对谱图变化原因作了解释。通过对比计算机模拟过程中模型参数的变化和试验结果,对电劣化过程中缺陷气隙内部的物理变化过程进行了研究。研究结果为通过局部放电测量判断介质电劣化的发展状态提供了试验及理论依据。

基于自适应双阈值的局部放电基本参数提取

局部放电基本参数自动化提取是高压设备局部放电在线PRPD分析的一项关键技术。针对现有方法因缺乏有效的参数选取方案导致适用性差的问题,提出了一种基于自适应双阈值的局部放电基本参数提取新方法。该方法利用放电幅值阈值和放电间隔阈值对PD信号的所有局部极值点进行双重过滤得到有效放电脉冲及其参数。为了减少整个处理过程的人工干预,提出采用最大类间方差法自适应选取上述双阈值。实验室中所测信号分析结果表明,所提方法能有效地提取PD信号的基本参数,对总数643例放电进行检测仅漏检13例、误检0例,且对80 MHz高采样率的放电信号的检测时间仍低于0.3 s,在准确性与计算效率上均优于现有方法。

热机联合应力对油浸纸板绝缘及机械特性影响研究

油纸绝缘系统在热、机械等应力共同作用下所发生的绝缘老化与破坏是电力变压器发生故障的主要原因之一,文中针对热机联合应力对油纸绝缘的影响开展了实验研究。对油浸纸板进行不同时间的热老化后施加不同形式的机械应力,测量纸板产生的应变,分析不同条件对油浸纸板的耐压时间、局部放电相位分布(PRPD)谱图、平均放电量等局放特征的影响。对未经老化的油浸纸板,机械应力加载时间越长、应力幅值越高或者应力频率越低,油浸纸板受到的破坏作用越严重,机械性能和绝缘性能越差。油浸纸板经过热老化处理后,机械应力对其绝缘性能和机械性能的影响趋势与未老化时类似,但热老化后PRPD谱图形态多呈现"兔耳状"。随着热老化时间的增加,纸板的绝缘寿命先有所上升,然后一直下降。文中研究结果可为热机联合应力下油浸纸板老化模型的建立提供试验依据。

基于栈式降噪自编码器的GIS绝缘缺陷识别研究

气体绝缘开关柜(GIS)作为电力系统中重要的设备之一,其可靠性与电网的安全稳定运行密切相关。考虑到传统方法多是依靠经验人为地进行缺陷识别,不能准确地提取局部放电信号的特征并进行分类,提出了一种基于栈式降噪自编码网络的局部放电信号特征提取方法。通过网络自适应的方法提取局部放电相位分布谱图内在的特征向量,并以此表征不同放电类型对网络进行训练及测试,实现对GIS缺陷的分类识别。结果表明,可以有效地提取放电信号的特征,并准确地识别GIS缺陷类别。