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变压器在线监测中局部放电信号除噪技术的研究

作　者: 王伟
导　师: 毛一之
学　校: 河北工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 局部放电 在线检测 小波变换 数学形态滤波器 干扰
分类号: TN911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


变压器作为电力系统中的关键设备,在电网运行中发挥着重要的作用。统计资料表明,变压器故障以绝缘故障为主,而局部放电监测是变压器绝缘状态检测中的一项重要指标。由于变压器运行现场中存在大量的干扰信号,使在线监测系统的灵敏度和可靠性受到了严重的影响,因此变压器局部放电除噪技术有着重要的科研价值和实际意义。而变压器局部放电除噪技术的难点是在强的背景噪声中提取微弱的局部放电信号,现有的除噪技术有一定的可行性,但是有局限性,需要探寻有效的除噪技术。本文研究了变压器局部放电机理、形式、基本特征,着重分析了干扰频率和波形特征。在阐述目前主要的除噪技术基础上,深入研究了小波分析算法和数学形态学算法的理论,应用改进型小波包模型和广义形态学滤波器模型的除噪方法对变压器局部放电信号除噪,开展了以下主要工作:1.深入研究了小波分析理论,分析了小波时频滤波功能。重点研究了小波包算法,针对小波包算法复杂,有效性低的缺陷,提出了基于改进型小波包滤波模型的变压器局部放电除噪的方法。主要是通过优化小波包模型的参数,通过采样分解,预测算法,更新算子来优化普通小波包算法,使得算法的精度和效率得到了提高。与传统的小波算法相比,利用改进型小波包算法,不仅提高了算法效率,而且除噪效果明显。2.研究了数学形态学的基本理论,将数学形态学除噪技术应用到变压器局部放电除噪技术中。提出了基于数学形态学建立广义滤波算法,建立了广义数学形态学滤波器,建立合理的结构元素,对变压器局部放电信号中的噪声进行广义形态学滤波。通过与传统的小波算法的比较,形态学算法具有几何意义明确,算法操作简便的优点。该模型不仅能够保留局部放电信号的信息特征,而且对干扰的抑制十分有效。3.应用改进型小波包算法和数学形态学算法,对现场采集到的变压器局部放电信号进行处理,结果表明改进型小波包模型和广义形态学滤波模型在变压器局部放电除噪技术中,不仅能够有效的提高信噪比,除去干扰,滤波效果良好,而且保留局部放电信号的基本特征。改进小波包滤波算法的优越性和数学形态学滤波算法的有效性,在变压器局部放电除噪技术中有良好的应用前景。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-15
  §1-1 课题的研究背景及意义  9-10
  §1-2 国内外研究现状  10-14
    §1-2-1 国内外研究现状  10-11
    §1-2-2 变压器局部放电除噪技术概述  11-14
  §1-3 本文的主要工作  14-15
第二章 变压器局部放电理论基础  15-22
  §2-1 电力变压器中局部放电的理论基础  15-17
    §2-1-1 变压器局部放电的机理分析  15
    §2-1-2 表征变压器局部放电的参数  15
    §2-1-3 变压器中常见的局部放电分类及波形特征  15-17
  §2-2 变压器局部放电信号的干扰  17-21
    §2-2-1 变压器局部放电在线监测中的干扰综述  17-18
    §2-2-2 局部放电测量中的干扰特征  18-20
    §2-2-3 电力变压器局部放电监测干扰的传播途径  20
    §2-2-4 干扰的抑制标准  20-21
  §2-3 本章小结  21-22
第三章 小波分析在电力变压器局部放电除噪技术中的应用  22-34
  §3-1 引言  22
  §3-2 小波分析的基本理论  22-24
    §3-2-1 连续小波变换  22-24
    §3-2-2 连续小波的变换性质  24
  §3-3 多分辨率分析  24-25
  §3-4 小波包算法  25-29
    §3-4-1 基本小波包算法  26-28
    §3-4-2 改进算法的基本原理  28
    §3-4-3 改进小波包滤波算法  28-29
  §3-5 变压器局部放电小波除噪技术研究  29-33
  §3-6 小结  33-34
第四章 数学形态学在变压器局部放电中的应用  34-44
  §4-1 引言  34
  §4-2 数学形态学基本理论  34-38
    §4-2-1 形态学基本变换概述  34
    §4-2-2 二值运算  34-35
    §4-2-3 灰度运算  35-37
    §4-2-4 形态学梯度  37
    §4-2-5 形态学谱  37-38
  §4-3 数学形态学滤波设计  38-40
    §4-3-1 广义形态滤波器  38
    §4-3-2 多尺度线性组合滤波器原理  38-39
    §4-3-3 结构元素选取  39-40
    §4-3-4 形态学算法流程图  40
    §4-3-5 数学形态滤波步骤  40
  §4-4 形态学滤波在变压器局部放电除噪技术中的应用  40-43
  §4-5 小结  43-44
第五章 结论与展望  44-45
参考文献  45-48
致谢  48-49
攻读学位期间所取得的相关科研成果  49

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 噪声与干扰
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