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基于相控阵原理和MUSIC算法变压器局部放电定位的仿真研究

作　者: 王春丽
导　师: 唐文秀
学　校: 东北林业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 相控阵技术 MUSIC算法变压器局部放电放电点定位
分类号: TM406
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电力变压器是电力系统中的重要设备之一,其绝缘状况的好坏直接影响着电力系统的安全运行。随着电力系统的发展和电压等级的提高,局部放电已经成为电力变压器绝缘劣化的主要原因之一,因而局部放电的检测也就成为变压器绝缘状况检测的重要手段,提高局部放电点定位的准确性可以在很大程度上保证电力系统安全可靠的运行。经验表明,实时检测变压器运行状况对保障电力系统安全性和稳定性具有重要意义。本论文针对电力变压器局部放电点准确定位问题,在基于超高频和超声波相控接收原理的局部放电定位法基础上融入了改进MUSIC算法,并运用MATLAB语言对系统进行仿真分析。首先将变压器局部放电点看作超高频和超声波的发射源,用检测到的超高频和超声波信号相控阵构成平面传感器,以接收到的超高频信号为时间基准,得到同一方向的超声波传输的时间延迟,计算出局部放电点与传感器间的距离。然后利用超声波传感器接收到的超声波信号用改进MUSIC算法进行分析。改进MUSIC算法运用接收数据协方差矩阵分离出信号子空间和噪声子空间,利用信号方向向量与噪声子空间的正交构成扫描谱,实现信号的个数、俯仰角、方向角和角谱值的参数估计。MATLAB仿真结果表明：该方法对变压器一点及多点局部放电检测误差小,精确性较高；能有效地分辨出相干信号的到达角度,实现了信号的的个数、俯仰角、方向角及其角谱值等参数的准确估计。同时验证了改进MUSIC算法的准确性,它具有很高的灵敏度、角度估计精度和角度分辨力,可用于多个非相干源的来波方向估计,精度高、速度快且准确。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 本课题的研究背景  8-12
    1.1.1 超声波定位法  10
    1.1.2 电气定位法  10-11
    1.1.3 基于超高频检测的局部放电定位法  11
    1.1.4 基于相控阵理论的变压器局部放电定位法  11-12
  1.2 本课题的研究目的与意义  12
  1.3 本文研究的主要内容  12-14
2 变压器局部放电机理与相控阵技术  14-23
  2.1 局部放电的概念  14
  2.2 局部放电的机理  14-16
  2.3 局部放电发声机理  16-17
  2.4 相控阵技术  17-20
    2.4.1 相控阵技术的基本原理  17-19
    2.4.2 相控阵检测技术的优点  19-20
  2.5 相控阵技术在电力系统中的应用  20-21
  2.6 本章小结  21-23
3 空间谱技术  23-31
  3.1 空间谱技术  23
  3.2 空间谱算法中阵列信号模型  23-29
    3.2.1 均匀线阵  26-27
    3.2.2 均匀圆阵  27-29
  3.3 信号源数目判定准则  29-30
  3.4 本章小结  30-31
4 多重信号分类算法(MUSIC)  31-36
  4.1 多重信号分类算法  31-32
  4.2 阵列协方差矩阵的特征分解  32
  4.3 MUSIC算法的基本原理  32-33
  4.4 改进MUSIC算法  33-35
  4.5 本章小结  35-36
5 变压器局部放电的定位分析及仿真  36-46
  5.1 变压器局部放电源模型  36-37
  5.2 超高频与超声波相控传感器模型  37-38
  5.3 信号处理及放电点距离的计算  38-40
  5.4 基于MATLAB语言的改进MUSIC算法波达方向(DOA)估计  40-44
  5.5 本章小结  44-46
6 变压器单点及多点局部放电仿真  46-53
  6.1 变压器单点局部放电的仿真  46-48
  6.2 变压器多点局部放电的仿真  48-52
  6.3 本章小结  52-53
结论  53-55
参考文献  55-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-60
致谢  60-61

基于相控阵原理和MUSIC算法变压器局部放电定位的仿真研究

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