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第1章 绪论1

1.1 气体绝缘组合电器结构及应用1

1.1.1 气体绝缘组合电器总体结构1

1.1.2 气体绝缘组合电器应用与发展4

1.2 局部放电危害、产生及放电过程6

1.2.1 局部放电对组合电器绝缘的危害6

1.2.2 局部放电产生与发展过程7

1.3 局部放电检测方法与评价9

1.3.1 非电检测法9

1.3.2 电检测法11

1.4 特高频局部放电检测特点12

参考文献15

第2章 组合电器内特高频电磁波传播特性16

2.1 特高频电磁波传播基本原理16

2.2 组合电器内特高频电磁波的传播特性17

2.2.1 横电磁波的传播特性17

2.2.2 横电波和横磁波的传播特性18

2.2.3 传播截止现象分析与截止波长确定19

2.3 特高频局部放电电磁波泄漏20

2.4 陡脉冲电流激发特高频局部放电信号22

2.4.1 并矢格林函数法用于局部放电瞬变电场的计算22

2.4.2 特高频局部放电瞬变电场的简便计算24

2.5 电磁场仿真组合电器内特高频局部放电信号26

2.5.1 局部放电脉冲电流源模拟26

2.5.2 电磁场仿真局部放电信号源26

参考文献33

第3章 组合电器特高频局部放电信号特征分析35

3.1 组合电器缺陷物理模型和采集系统35

3.1.1 组合电器试验装置35

3.1.2 组合电器内部绝缘缺陷物理模型40

3.1.3 特高频传感器42

3.2 特高频局部放电试验步骤42

3.3 典型绝缘缺陷局部放电试验及特征分析44

3.3.1 金属突出物缺陷44

3.3.2 自由金属微粒缺陷46

3.3.3 绝缘子表面金属污染物缺陷47

3.3.4 气隙缺陷49

3.3.5 四种缺陷放电特征的区别50

参考文献50

第4章 特高频传感器52

4.1 特高频传感器的基本参数52

4.1.1 方向特性52

4.1.2 天线效率54

4.1.3 增益54

4.1.4 驻波比54

4.1.5 输入阻抗55

4.1.6 极化方式55

4.1.7 频率带宽56

4.2 特高频传感器的分类57

4.2.1 内置传感器检测局部放电原理57

4.2.2 外置传感器检测局部放电原理58

4.3 内置传感器59

4.3.1 内置传感器天线模型分析59

4.3.2 内置传感器设计与安装60

4.3.3 圆板传感器62

4.3.4 圆环传感器63

4.3.5 内置传感器检测组合电器局部放电实测64

4.4 外置传感器67

4.4.1 振子传感器67

4.4.2 屏蔽谐振环传感器78

4.4.3 微带传感器86

4.4.4 螺旋传感器92

4.4.5 TEM喇叭传感器102

4.4.6 分形传感器109

4.4.7 微带单极子传感器115

参考文献121

第5章 特高频局部放电信号数学模型125

5.1 传统局部放电信号数学模型126

5.2 特高频局部放电信号数学模型126

5.2.1 数学建模方法126

5.2.2 数学模型构建129

5.2.3 数学模型检验与分析132

5.3 时频域等效源信号测试法139

5.3.1 特高频局部放电等效源信号测试140

5.3.2 典型绝缘缺陷局部放电试验结果分析143

5.4 源电流信号数学模型150

5.4.1 源电流信号数学模型构建150

5.4.2 源电流信号数学模型检验与分析155

参考文献160

第6章 电磁干扰与去噪效果评价162

6.1 局部放电监测中常见电磁干扰162

6.1.1 白噪声干扰162

6.1.2 周期性窄带干扰163

6.1.3 随机脉冲型干扰165

6.2 常用噪声抑制方法165

6.2.1 白噪声干扰抑制165

6.2.2 窄带干扰抑制167

6.2.3 脉冲型干扰抑制169

6.3 去噪效果评价参数170

6.3.1 SNR、NCC及NRR定义170

6.3.2 VTP的定义171

6.3.3 VTP参数验证与评价方法172

参考文献176

第7章 小波变换抑制强电磁干扰179

7.1 小波变换技术179

7.1.1 小波构造179

7.1.2 小波包构造183

7.2 阈值算法186

7.2.1 阈值分类及阈值选择规则187

7.2.2 噪声信号的小波分解特性及降噪步骤188

7.2.3 小波包降噪浮动阈值法190

7.3 小波（包）变换抑制干扰原理191

7.3.1 抑制白噪声干扰原理191

7.3.2 抑制窄带干扰原理192

7.4 小波（包）变换抑制白噪干扰技术194

7.4.1 小波变换抑制白噪干扰194

7.4.2 小波包变换抑制白噪干扰197

7.5 小波（包）变换抑制周期窄带干扰技术199

7.5.1 基于小波功率谱特性的窄带干扰抑制199

7.5.2 小波包变换抑制周期窄带干扰206

7.6 实测局部放电信号干扰抑制208

7.6.1 实测局部放电白噪干扰抑制208

7.6.2 实测局部放电窄带干扰抑制209

参考文献211

第8章 复小波变换抑制白噪声干扰212

8.1 复小波变换理论基础212

8.1.1 复小波变换特点212

8.1.2 正交复小波构造213

8.2 复母小波选择219

8.2.1 局部放电信号源数学模型219

8.2.2 复母小波选择220

8.2.3 复小波变换抑制白噪声222

8.3 复小波变换的复合信息224

8.3.1 复合信息构造方法224

8.3.2 复合信息抑制白噪声225

8.4 用于复小波变换的复阈值算法231

8.4.1 构造复阈值的方法232

8.4.2 抑制白噪声的仿真研究233

8.5 实测局部放电信号的白噪声抑制238

8.5.1 局部放电信号的实小波去噪240

8.5.2 局部放电信号的复小波去噪242

参考文献244

第9章 谐波复小波抑制周期性窄带干扰246

9.1 谐波小波变换247

9.1.1 谐波小波概念247

9.1.2 谐波小波变换249

9.2 谐波小波包变换252

9.2.1 广义谐波小波252

9.2.2 谐波小波包变换254

9.3 谐波小波包与实小波包去噪对比255

9.4 仿真局部放电信号去噪效果及评价258

9.4.1 最优谐波小波包变换算法258

9.4.2 子带熵比值阈值259

9.4.3 去噪效果及评价259

9.5 实测特高频局部放电信号去噪262

参考文献265

第10章 特高频局部放电模式识别266

10.1 局部放电模式266

10.1.1 脉冲序列相位分布分析模式267

10.1.2 局部放电相位分布模式267

10.1.3 Δu模式268

10.1.4 局部放电时间分布模式268

10.2 局部放电特征参数提取270

10.2.1 统计特征参数270

10.2.2 威布尔参数272

10.2.3 图像矩特征参数273

10.2.4 分形特征参数274

10.2.5 波形特征参数277

10.2.6 小波特征参数277

10.3 局部放电模式识别分类器279

10.3.1 基于距离的模式分类器279

10.3.2 线性及非线性分类器281

10.3.3 人工神经网络分类器291

10.3.4 支持向量分类器303

参考文献315

第11章 基于DS证据理论的故障诊断319

11.1 DS证据理论的基本原理320

11.1.1 基本概念320

11.1.2 结合多源信息的Dempster准则322

11.1.3 基本概率赋值的获取323

11.1.4 DS证据理论的优缺点325

11.1.5 DS证据理论的应用325

11.2 用DS证据理论辨识局部放电模式326

11.2.1 TRPD和PRPD信号的模式识别326

11.2.2 基于特高频与IEC60270检测信息相关性的模式识别329

11.3 基于DS证据理论的多信息融合故障诊断332

11.4 局部放电诊断实例分析334

11.4.1 缺陷测试334

11.4.2 样本测试337

参考文献337

第12章 特高频局部放电源定位340

12.1 特高频局部放电源定位测量系统340

12.1.1 检测装置结构图340

12.1.2 局部放电源定位原理341

12.2 组合电器特高频局部放电源定位常用方法342

12.2.1 信号幅值比较法342

12.2.2 信号先后比较法343

12.2.3 时间差计算法343

12.2.4 特高频时间差法定位存在的问题344

12.3 提取时间差的各种常用算法345

12.3.1 互相关函数法345

12.3.2 累积能量曲线法346

12.3.3 功率曲线法347

12.3.4 广义相位谱法348

12.3.5 参量模型法349

12.4 基于多样本能量相关搜索提取时间差改进算法350

12.4.1 多样本“相关-移位-叠加”350

12.4.2 能量相关搜索时间差351

12.4.3 试验数据分析353

12.5 用逐次逼近理论定位局部放电源355

12.5.1 局部放电源定位的数学模型356

12.5.2 逐次逼近定位原理357

12.5.3 基于多样本的逐次逼近定位算法步骤359

12.5.4 实测局部放电信号定位试验分析361

参考文献365

第13章 特高频局部放电定量检测368

13.1 低频脉冲电流定量法368

13.1.1 脉冲电流定量法原理368

13.1.2 低频脉冲电流法的基本测量回路369

13.1.3 检测阻抗370

13.1.4 放电量校准370

13.2 特高频局部放电定量检测371

13.2.1 特高频局部放电量标定方法371

13.2.2 特高频局部放电信号参量与放电量的关系375

13.2.3 不同气压下特高频局部放电信号与放电量的关系389

13.3 特高频局部放电量现场标定技术394

参考文献396

第14章 组合电器设备特高频局部放电监测系统397

14.1 信号滤波器397

14.1.1 滤波器分类397

14.1.2 理想滤波器与实际滤波器401

14.1.3 几种典型滤波器403

14.1.4 常用有源滤波器设计举例405

14.1.5 集成有源滤波器410

14.1.6 特高频放大滤波器411

14.2 多路开关技术416

14.2.1 PIN二极管结构原理416

14.2.2 谐振式开关的组成原理和工作特性417

14.2.3 微波多路开关电路结构418

14.3 特高频局部放电信号采集419

14.3.1 高速数据采集系统419

14.3.2 包络检波技术425

14.3.3 电平扫描式监测426

参考文献430

第15章 现场应用实例分析431

15.1 某220kV变电站隔离开关气室螺栓脱落导致局部放电431

15.1.1 概况431

15.1.2 事件发生经过431

15.1.3 现场检查结果与分析432

15.1.4 诊断结论与建议433

15.2 某500kV变电站隔离/接地开关气室A相局部放电异常433

15.2.1 概况433

15.2.2 事件发生经过434

15.2.3 现场检查结果与分析434

15.2.4 诊断结论与建议436

15.3 某500kV开关站HGIS局部放电异常分析436

15.3.1 概况436

15.3.2 事件发生经过437

15.3.3 现场检查结果及分析437

15.3.4 诊断结论与建议439

15.4 某220kV变电站GIS设备局部放电异常分析439

15.4.1 概况439

15.4.2 事件发生经过439

15.4.3 现场检查结果与分析440

15.4.4 诊断结论与建议442

参考文献442

索引443