论文总字数：19945字

摘 要

GIS是一种集合大量电子器件的超大型设备，为人们的生活和工业工程提供了电力需求。大型设备一旦发生故障会给人们带来极大的不便，因此故障诊断需要高效性和准确性，以免给生活和工程上造成过多的损失。同时，智能化检测是当今监测故障的一种趋势，所以本文在综合了国内外GIS设备研究方法的基础上，设计了局部放电信号预处理及诊断分析的相关算法。首先，基于超高频法局部放电数学模型，本文借助MATLAB平台设计了仿真程序用来绘制出不同缺陷类型的波形，以便得到GIS内局部放电的工频相位分布、频谱特征以及放电量等相关信息；然后，在信号预处理部分中，分析了采集信号在现场情况下可能掺杂的干扰成分，拟采用了基于形态学的滤波算法对信号进行预处理，通过比对滤波前后的信号波形和参量误差，分析和优化算法来减小误差，从而实现有效的滤波；由于不同类型的局放信号缺陷必然存在个性差异，本文选择了统计相位特征的信息参量的研究方法，绘制出直观易解的二维相位图谱，随后研究了脉冲信号工频相关性分析算法，选择合适的特征参量用于研究不同缺陷类型的差异；最后用MATLAB程序验证以上算法，证明了这些算法确实地能够对信号进行预处理和诊断分析。

关键词：GIS 局部放电 MATLAB 算法

Research on UHF Partial Discharge Signal Preprocessing and Diagnosis Analysis Algorithm

Abstract

GIS is a very large-scale equipment that integrates a large number of electronic devices, and provides electricity demand for people's life and industrial engineering. Once a large equipment fails, it will bring great inconvenience to people, so fault diagnosis needs high efficiency and accuracy, so as not to cause excessive losses in life and engineering. At the same time, intelligent detection is a trend in monitoring faults today. Therefore, based on the comprehensive research methods of GIS equipment at home and abroad, this paper designs related algorithms for partial discharge signal preprocessing and diagnostic analysis. First, based on the UHF method partial discharge mathematical model, this paper designed a simulation program with the MATLAB platform to draw waveforms of different defect types in order to obtain the power frequency phase distribution, spectrum characteristics and discharge amount of partial discharge in GIS ; Then, in the signal preprocessing section, the interference components that the collected signal may be doped in the field are analyzed. It is proposed to use a morphology-based filtering algorithm to preprocess the signal, and compare the signal waveform and parameters before and after filtering Error, analysis and optimization algorithms to reduce the error, so as to achieve effective filtering; due to the different types of partial discharge signal defects, there must be personality differences, this article selected the statistical phase characteristics of the information parameter research method, draw intuitive and easy to understand two Dimensional phase map, and then studied the correlation analysis algorithm of pulse signal power frequency, and selected the appropriate characteristic parameters to study the difference of different defect types; Finally, the MATLAB program was used to verify the above algorithms, proving that these algorithms can indeed preprocess the signal And diagnostic analysis.

Key Words: GIS; partial discharge; MATLAB; algorithm

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 I

第一章 绪 论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 研究现状 2

1.3 论文的主要内容和组织结构 4

第二章 GIS超高频局部放电信号的生成 5

2.1 研究方法 5

2.2 局部放电超高频信号理想模型构建 5

2.3 数学模型的调整 8

2.4 本章小结 12

第三章 GIS超高频局放信号预处理算法 13

3.1 基于数学形态学的GIS特高频局放信号预处理方法 13

3.2 数学形态学基本原理 14

3.3 形态学滤波器结构元素选取原则研究与分析 15

3.4 组合形态滤波器设计 18

3.5 形态滤波器去噪仿真 18

3.6 本章小结 22

第四章 GIS超高频局放信号诊断分析算法 24

4.1 局部放电信号的特征参量 24

4.2 局部放电信号二维统计谱图的设计 25

4.3 典型故障缺陷放电谱图的特征分析 26

4.4 特征参数提取 27

4.5 本章小结 29

第五章 总结与展望 30

5.1 本文的主要工作 30

5.2 进一步的工作展望 30

参考文献 32

致 谢 34

第一章 绪 论

课题研究背景和意义

90年代以来，大型电力设备几乎实现了全中国覆盖化，电力发展出现了史无前例的迫切需求。一些旧时代的电力设备占用土地面积巨大并且老化严重，因此小型的、安全稳定的新型电网变电设备的研发和建立显得尤为重要。

为了满足工程和生活上的需求，一种叫做封闭式组合电器（GIS）的设备被人们设计出来，它与传统的变电站设备不同，它把开关、感应器、线圈和管道线圈置放在一个封闭的容器中，有效地实现了占用土地面积大的困难；此外，为了使容器内部安全稳定，人们将一种特定的气体在特定的压强下充入容器中。

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