非相位電氣特征參量的局部放電模式識(shí)別

國(guó)華徐州發(fā)電有限公司 王傳棟

非相位電氣特征參量的局部放電模式識(shí)別

國(guó)華徐州發(fā)電有限公司 王傳棟

為了克服傳統(tǒng)局部放電模式識(shí)別中特征量過(guò)度依賴工頻電壓相位信息的缺點(diǎn)，基于放電幅值、放電重復(fù)頻率和連續(xù)兩次放電時(shí)間間隔等電氣參量，提取了6個(gè)不依賴于相位信息的統(tǒng)計(jì)特征，并利用費(fèi)歇爾判別法對(duì)提取的特征參量進(jìn)行了有效判別歸類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：提取的非相位統(tǒng)計(jì)特征參量物理意義明確、表達(dá)方式簡(jiǎn)潔，采用費(fèi)歇爾判別法可以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確、快速判別歸類。

局部放電；電氣參量；非相位；費(fèi)歇爾判別

0 引言

局部放電是引起電氣設(shè)備絕緣劣化的重要因素之一[1]，且不同放電形式對(duì)絕緣危害不同且表現(xiàn)各異。因此正確辨識(shí)局部放電類型可有效評(píng)估設(shè)備絕緣狀態(tài)和診斷其故障類型。

目前針對(duì)局部放電模式識(shí)別，提取的局放特征量均依賴于工頻電壓相位信息，而實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)中，交流高壓側(cè)相位信息有時(shí)難以獲取。本文基于該問(wèn)題，使用一種不依賴相位信息的局部放電電氣參量統(tǒng)計(jì)特征，用于識(shí)別不同類型放電。

1 局部放電試驗(yàn)

根據(jù)電氣設(shè)備常見(jiàn)的放電形式，設(shè)計(jì)制作了電暈放電、沿面放電和氣隙放電模型，如圖1( a)、(b)、(c)所示。采用脈沖電流法，對(duì)每類放電采集50個(gè)放電樣本，每個(gè)樣本500個(gè)工頻周期（10s）時(shí)長(zhǎng)放電信號(hào)。

圖1 模型缺陷示意圖

圖2 局部放電測(cè)試系統(tǒng)

2 局部放電信號(hào)非相位分析

圖3 不同放電模式、圖譜

根據(jù)圖3可知，電暈放電、氣隙放電和沿面放電頻率、幅值、連續(xù)兩次放電脈沖時(shí)間間隔區(qū)別明顯。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)脈沖幅值、時(shí)間間隔的特征參數(shù)，得到表征局部放電電氣特性的非相位特征。表1為本文選取的非相位統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

表1 非相位統(tǒng)計(jì)參數(shù)及其物理意義

表1中所列參數(shù)均以單位時(shí)間為范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，都不依賴于相位信息。根據(jù)不同統(tǒng)計(jì)參數(shù)物理意義，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)理論，可以得出各參數(shù)計(jì)算公式如式(1)-(6)。

式(1)中pk為單個(gè)脈沖放電幅值，式(2)中Nsum為采樣時(shí)間內(nèi)放電次數(shù)，t為采樣時(shí)間，式(3)中n為單位時(shí)間內(nèi)放電時(shí)間間隔總數(shù)。

3 非相位特征的局部放電模式識(shí)別

利用2.2節(jié)中所述非相位統(tǒng)計(jì)參數(shù)提取方法，提取了不同放電類型下6個(gè)非相位統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)，使用費(fèi)歇爾判別法對(duì)不同局部放電模式特征參數(shù)進(jìn)行分類識(shí)別。

費(fèi)歇爾判別法基本思想是首先根據(jù)已知分類的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算各類的重心即分組的均值，利用相應(yīng)準(zhǔn)則所建立的判別式對(duì)未知類型樣本計(jì)算判別函數(shù)值，若其與第i類的重心距離最近，就認(rèn)為它來(lái)自第i類。有關(guān)費(fèi)歇爾判別分析的具體描述可參閱文獻(xiàn)[2]。

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中20個(gè)樣本作為訓(xùn)練樣本構(gòu)造判別函數(shù)，剩余30個(gè)樣本作為未知類型樣本，通過(guò)構(gòu)造的判別函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣本的類型判別。文章基于SPSS軟件實(shí)現(xiàn)上述判別流程，最終判別結(jié)果如表2所示，可以看出三種缺陷待測(cè)樣本均得到了較為合理的歸類。

表2 局部放電缺陷類型判別結(jié)果

4 結(jié)論

本文采集了電暈、氣隙和沿面放電三種類型局部放電信號(hào)，提取了不依賴于相位信息的電氣統(tǒng)計(jì)參量，利用費(fèi)歇爾判別法對(duì)局部放電樣本進(jìn)行判別歸類，得到了較為合理的判別結(jié)果，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)局部放電模式識(shí)別具有一定的實(shí)際參考價(jià)值。

[1]李莉蘋.氣體組合電器絕緣狀態(tài)評(píng)估與故障診斷技術(shù)研究[D].重慶:重慶大學(xué),2015.

[2]張文彤,閆潔.SPSS統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)教程[M].北京:高等教育出版社,2004.

王傳棟（1966—），男，江蘇徐州人，工程師，從事電氣設(shè)備運(yùn)行與故障診斷研究。