[01078334]气体绝缘组合电器局部放电在线监测系统的研制

本成果属于电气工程学科的电气设备绝缘在线监测和故障诊断技术领域，在重庆市科技攻关项目和自然科学基金重点项目支持下完成。研制了基于虚拟仪器技术的超高频（UHF）气体绝缘组合电器（GIS）局部放电（PD）在线监测系统，硬件主要由超高频微带天线传感器、信号调理、数据采集、PXI总线控制等单元组成；软件基于虚拟仪器平台构建，由数据采集、信号处理、数字去噪、数据库、模式识别等模块构成，通过对采集到的局部放电信号进行智能分析，对GIS变电站的绝缘状况做出综合判断。取得的创新性研究成果如下：1．研制了超高频超宽频带内外置传感器。采用附加阻抗匹配网络、降低总Q值和双层屏蔽谐振等技术，拓展了展宽天线检测频带技术，研制的内外置天线传感器，达到宽频带和超宽频带范围，具有传感纳秒级非平稳UHF PD脉冲信号的频率响应特性优良，抗电晕干扰能力强，解决了UHF PD信号检测的实验室机理研究和现场应用的关键技术难题。2.研制了高性能适合现场GIS局部放电在线监测的超高频微带放大滤波器、阵列传感器检测的多通道超高频智能开关、超高速大容量数据采集系统。研制了基于虚拟仪器的GIS PD 在线监测系统软件。3．创立了强电磁干扰下复小波变换的数字去噪技术体系。提出独立处理实部与虚部的复阈值理论，构造出了UHF PD信号去噪的复小波变换最优复合信息（WTRIn）序列，解决了不同噪声下对不同UHF PD信号去噪效果的最优复小波变换问题，提出了对非平稳陡脉冲去噪效果评价的新参数，建立了去噪的综合定量评价体系。4.创建基于冗余信息的故障定位技术。提出采用多样本非平稳信号的能量相关搜索提取时间差算法，其定位时间误差为皮秒级。同时提出采用多传感器冗余数据提高定位精度的技术，利用最大似然法建立最优方程寻求局部放电源出现最大概率的位置，有效的解决了冗余数据的融合问题。5．提出基于PD谱图的多重分形特征的故障识技术。构建了UHF检测的PD三维谱图，提取了PD信号三维谱图正负半周的盒维数、信息维数及多重分形维数的特征量，解决了用三维图谱整体与局部揭示PD信号的本质问题，全面、有效对PD图谱分形结构和模式特征进行描述，提高了绝缘缺陷类型的识别率。依据上述技术创新，本成果已成功开发出针对GIS变电站的UHF PD在线监测系统。目前，本成果成功应用于重庆、四川、新疆、河南等电网变电站，通过有效的GIS PD监测，避免绝缘事故的发生，提高电力系统供电的可靠性，降低不必要的大量人力资源浪费，取得了明显的经济效益和社会效益。尤其是2009年初，该监测系统成功预警重庆市城区供电局大溪沟变电站的一起绝缘事故，避免了渝中半岛CBD大面积停电事故的发生。