数学形态学在绝缘子泄漏电流在线监测中的应用

为了提高染污绝缘子污秽程度预测的准确性,分析了常用的几种泄漏电流去噪方法所存在的缺陷,引入了数学形态学算法,对绝缘子运行过程中安全区和预报区的泄漏电流进行了降噪处理,确定了相应的形态学结构元素,构造了新型广义多结构元素串行复合形态滤波器。实验表明：该滤波器较好地改善了泄漏电流信号的波形,易于在实际工程中实现,可进一步提高对绝缘子污秽程度预测的准确性。     

小波变换在绝缘子泄漏电流检测中的应用

为了掌握运行中绝缘子的污秽程度,介绍了一种基于小波变换的绝缘子泄漏电流检测方法。通过正交小波分解含有噪声的泄漏电流信号,利用噪声信号主要表现的高频特性,对分解后的高频系数进行阈值量化处理,并重构处理后的泄漏电流信号以消除噪声。对在此基础上设计的基于DSP的绝缘子在线监测系统仿真和实验的结果表明,采用这种算法可提高对绝缘子污秽程度的预测效果。     

智能电网中污秽绝缘子泄漏电流的监测分析与研究

目前,绝缘子在线监测系统是通过分析绝缘子泄漏电流来估算绝缘子的污秽程度,而泄漏电流微弱且易受电磁场的干扰。为了准确获取泄漏电流,从泄漏电流采集、信号接入和信号数字处理三个方面对硬件和软件采取相应措施以保证信号的准确性。对于信号的数字处理,采用小波消噪的方案,通过选用不同组合的正弦波和白噪声作为干扰信号,仿真分析去噪算法的效果和信噪比的变化。实验证明,该算法可还原泄漏电流信号,对噪声有效过滤。     

基于高压侧测量的输电线绝缘子泄漏电流在线监测系统

设计了一种基于MSP430高压侧绝缘子泄漏电流在线监测系统,采用一段时间内泄漏电流的峰值最大值、峰值平均值和脉冲数等参数作为污秽程度划分的依据,详细介绍了基于反馈补偿型泄漏电流传感器的设计,实现电流传感器的高线性化,提出用电流互感器直接从高压负载电流中获取系统供电能量的思想,分析了干扰噪声对泄漏电流信号峰值提取的影响,在软件设计中,引入了小波变换算法对信号进行降噪处理的方法。实验测试表明,通过对实时监测记录的历史数据进行综合分析和统计,能够对绝缘子的污秽程度做出正确的划分,并实现绝缘子污秽过度报警功能,从而减少了污闪发生的概率,提高了供电系统可靠性。     

基于泄漏电流的污秽绝缘子闪络风险预测

为提高污闪预防和电网可靠性,分析了包含污秽绝缘子闪络发展过程的丰富信息的泄漏电流信号以识别和预测污秽闪络。用小波理论和数理统计法处理分析人工污秽试验所得污闪阶段泄漏电流的分布特征,建立污闪极值风险方程模型,由此提出了一种基于泄漏电流的污闪风险预测方法。结果表明,该法与Felix Amarh的残差服从瑞利分布的结论吻合,并可从物理角度得到很好的解释。     

基于泄漏电流基波阻性分量的绝缘子污秽度表示方法的研究

绝缘子污秽状态判断对电网安全工作意义重大。基于污秽绝缘子串等效电路的理论分析,建立了绝缘子串泄漏电流试验回路,对洁净及不同污秽情况下的绝缘子串泄漏电流进行了测量,并利用FFT变换分析绝缘子泄漏电流频谱,提取了泄漏电流基波阻性分量,研究了泄漏电流基波阻性分量同污秽度及相对湿度间的关系。结果表明,污秽干燥情况下,绝缘子泄漏电流较小且主要为容性电流;与洁净时相比,绝缘子串染污时总的泄漏电流及其基波分量的变化并不明显,而泄漏电流基波阻性分量同污秽盐密及相对湿度呈非线性关系,低湿度情况下变化更显著,可以通过泄漏电流基波阻性分量来表示绝缘子的污秽程度,这比利用总泄漏电流进行判断更有效;高湿度情况下泄漏电流基波阻性分量法已不适合判断绝缘子污秽度。且该方法无需对绝缘子串安装集流环,保证了系统安全性。     

输电线路绝缘子泄漏电流的句法模式识别

针对目前绝缘子在线监测系统基于泄漏电流信号分析的诊断和预警很难准确分析其表面的污秽放电状况的问题,提出了绝缘子泄漏电流信号的句法模式识别方法。该方法对泄漏电流信号进行分段线性化提取基元,然后根据给定的文法构成语言识别装置"有限自动机",并以此为判据判断泄漏电流信号是何种模式。在代号为Acqs的软件中嵌入了句法模式识别的模块,并对以下3种情况进行了实测验证:①不同湿润程度染污绝缘子的泄漏电流;②不同电压下轻度湿润染污绝缘子的泄漏电流;③极性效应。实测结果表明,利用句法模式识别方法能够获得泄漏电流信号全面的结构信息,从而可以更深入地把握绝缘子表面放电的特性,并且能对绝缘子泄漏电流的极性效应做出准确和全面的识别。     

用脉冲电流法判定线路绝缘子污秽程度

根据运行中污秽绝缘子产生泄漏脉冲电流的原理,提出了用脉冲电流法判定线路绝缘子污秽程度的方法。据此研制的装置用高速采样系统确定电流脉冲个数和幅值,计及线路状况及大气环境等因素后综合处理,判定绝缘子污秽程度。该法使用简便,可在线监测线路绝缘子的污秽程度和清扫质量,为状态检修提供了科学依据。     

测量接地电流检测合成绝缘子污秽程度的可行性分析

通过对合成绝缘子体泄漏电流和表面泄漏电流分离测量,研究了合成绝缘子接地电流的特性,并将这两种泄漏电流与整体接地电流进行比较,同时分别研究了洁净和污秽合成绝缘子的接地电流。结果表明,污秽合成绝缘子整体接地电流与表面泄漏电流在幅值和波形上相同,因此可以通过测量绝缘子接地线上的电流来检测合成绝缘子的污秽程度。     

基于闪络电压预测的污闪预警系统

污闪问题严重威胁着我国电力系统的安全运行,在线监测是电力系统运行维护的重要手段。绝缘子表面泄漏电流综合反映了绝缘子表面污秽程度、环境条件等因素的影响。为此,通过测量绝缘子表面泄漏电流可实现污秽程度的在线监测与预警,研究了饱和受潮条件下的泄漏电流与闪络电压的影响因素,试验结果表明,饱和受潮条件下的泄漏电流最大值与不同湿度条件下非饱和受潮绝缘子表面污层的泄漏电流值存在近似线性关系,分段线性化后可通过实测值预测饱和受潮泄漏电流最大值;综合考虑绝缘子形状系数、爬电距离、泄漏电流最大值的综合表征特征量与绝缘子在饱和受潮条件下的污闪电压存在负幂函数关系;建立了利用实测非饱和受潮泄漏电流值预测饱和受潮闪络电压的数学模型和污闪预警系统,江苏地区的运行结果表明该系统可实现污闪预警。     

采用小波变换的绝缘子泄漏电流去噪

为了去除污秽绝缘子安全区泄漏电流中的噪声,提出了采用小波变换去噪时分解层数的定量计算方法。根据小波去噪时需对细节进行阈值处理、安全区泄漏电流的能量主要集中在低频周期成分上的结论,提出了确定小波变换去除安全区泄漏电流噪声时最佳分解层数的判据;并以此判据为基础,提出并证明了计算小波分解层数的公式。对在高压试验中和现场采集到的绝缘子泄漏电流进行了小波去噪研究,结果表明:在相同母小波和阈值前提下,采用所提公式获得的分解层数去噪时的效果优于采用其他分解层数时的效果。从而得出结论:所提公式计算出的值为最佳分解层数,按此值去噪时效果最好。     

配电网单相接地故障信号形态学消噪方法

为提高单相接地故障选线的准确性,针对配电网单相接地故障信号的特点,提出一种应用数学形态学的信号消噪方法。该方法采用扁平结构组合形态滤波器,通过合理选择结构元素的宽度和幅值,在保证信号局部特征不失真的前提下实现了单相故障信号的有效去噪。通过Matlab仿真实验证实了该方法的有效性。     

气压和污秽不均匀度对染污绝缘子泄漏电流的影响

泄漏电流信号中包含了丰富的能够体现绝缘子运行状态的信息量。为此,以XP-70型瓷绝缘子为研究对象,在重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室的人工雾室里进行了大量的交流人工污秽试验,分别研究了3种盐密、4种气压和5种不均匀度对绝缘子泄漏电流幅值的影响。试验结果表明:绝缘子整体平均盐密与上下表面污秽分布不均匀度和气压三者对绝缘子泄漏电流幅值的影响是相互独立的,泄漏电流幅值随着盐密的增加和气压的降低而均呈上升趋势,并且随着绝缘子上下表面污秽分布不均匀度的减小而呈下降趋势。还主要分析了绝缘子上下表面污秽分布不均匀度和气压对绝缘子泄漏电流幅值的影响机理。最后,利用最小二乘原理对试验结果进行拟合,得到了考虑盐密(ρESDD)、不均匀度(K)和气压(p)后的泄漏电流幅值的表达式,利用表达式可以估计绝缘子表面的污秽程度和分布特点。研究结果对于建立基于泄漏电流表征线路绝缘子的运行状态系统具有一定的参考价值。     

绝缘子污秽度预测特征量提取与神经网络模型

为了给输电线路防污闪提供科学指导,优化绝缘子污秽度预测特征量从而提高污秽度预测时间裕度和可靠性是关键。在人工雾室模拟35 kV线路3片串普通型和防污型染污绝缘子,测取了相同运行状态下相同采样时段内的泄漏电流,提取泄漏电流有效值均值、有效值最大值和有效值标准差作为污秽度预测的特征量,建立了3个特征量与污秽度的回归拟合关系,对比分析2种绝缘子泄漏电流3个特征量与污秽度的关系,推导验证了防污型绝缘子泄漏电流3个特征量小于普通型的原因。提出在污秽沿面放电安全区段内,主要利用泄漏电流有效值的3个特征量作为污秽预测神经网络模型的输入量。仿真和试验结果对比表明,所建立的预测模型误差在4%以下。所给出的研究结果不仅为输电线路防污预警系统特征量的优化选择提供了理论依据,对线路清扫选线决策也有指导作用。     

粒子群优化的小波算法在避雷器老化诊断中的应用

为研究金属氧化物避雷器漏电流“消噪”问题,提出一种粒子群优化的小波消噪方法。首先利用db₅小波对漏电流信号进行5层分解,其次设定待求解阈值,对信号进行重构,最后通过粒子群优化求解阈值实现消噪,并通过模拟MOA小电流区模型进行仿真验证。研究表明：使用db₅小波对信号进行分解,并利用PSO对阈值进行优化求解,最终阈值c₅,c₄,c₃,c₂,c₁分别为0.32,0.20,0.13,0.02和0.01。消噪后信噪比相对于单独使用平稳小波提升了7dB,说明利用结合粒子群优化的小波消噪算法进行消噪,消噪效果明显优于单独使用小波消噪算法。     

现代功率谱估计在绝缘子污秽诊断中的应用

针对现有绝缘子在线监测系统基于泄漏电流时域特征分析的诊断和预警很难分析其表面的污秽放电状况的问题。提出了绝缘子泄漏电流信号的功率谱分析法。它采用现代功率谱估计中的AR参数模型在MATLAB中运用Burg算法估计不同污秽状况下的绝缘子泄漏电流数据,并结合泄漏电流时域特征进行了联合分析。结果表明,不同污秽状况下绝缘子泄漏电流的功率谱特性有显著区别,将现代功率谱估计与时域特征分析相结合综合分析可以更好地掌握绝缘子表面污秽放电状况并做出较准确的预警。     

数字滤波在Rogowski线圈测量冲击电流中的应用

采用自积分式Rogowski线圈测量较小的冲击电流时信号很弱,易受干扰。以金属构架上雷电感应电流的测量为例,讨论了采用直接FFT阈值法、FIR等纹波低通滤波器法和小波变换法三种不同数字滤波方法消噪的效果,并进行了比较。研究表明,小波消噪方法比较适合于这种情况下测量信号的处理。     

染污绝缘子安全区泄漏电流检测中去除信号干扰方法

针对染污绝缘子安全区泄漏电流信号包含大量噪声干扰、很难准确提取其有效特征量的问题,利用4种小波阈值去噪方法对不同信噪比的实测安全区泄漏电流信号进行去噪,提取去噪前后的泄漏电流波形、有效值以及3次谐波与基波幅值比这3个特征量,对比分析了其去噪效果,优选出最适合安全区泄漏电流特征量提取的小波去噪方法。通过分析得出在信噪比大于1.0时,对于安全区泄漏电流波形和有效值,自适应阈值是最佳的去噪方法;对于3次谐波与基波的幅值比,4种阈值去噪法获得的比值对真实比值的逼近效果基本一样。综合比较实测信号提取的各个特征量去噪前后的效果可知,自适应阈值法是提取安全区泄漏电流特征量的最佳去噪方法。     

涂覆半导电室温硫化硅橡胶涂层的绝缘子污闪特性试验与仿真

绝缘子覆冰对电网的安全运行构成巨大威胁,目前有学者提出一种基于半导电RTV的电热防冰法。为了研究这种方法对于绝缘子污闪特性的影响,分别进行了绝缘子的污闪试验,绝缘子受潮试验和电场仿真计算,发现其可以在一定程度上提高绝缘子的污闪电压。由于这种半导电RTV具有较好的憎水迁移性,因此对污闪电压的提高有一定作用。此外,绝缘子半导电涂层增加了表面泄漏电流,对污秽层有烘干作用。同时通过仿真计算研究了涂层对绝缘子电场分布的影响,发现半导电涂层可以均匀绝缘子下表面的电场。综合分析得出半导电涂层的憎水迁移性、对污秽层的烘干作用、对绝缘子下表面电场的均匀作用,共同作用从而提高了绝缘子的污闪电压。