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全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgears,简称GIS)具有占地面积小、运行安全可靠、维护工作量少、检修周期长等突出优点,自从问世以来,发展非常迅速,得到了越来越广泛的应用。运行经验表明,尽管GIS的运行可靠性非常高,但其内部不可避免的缺陷仍可能引发事故。GIS电气故障最通常的故障特征是在绝缘完全击穿前发生局部放电,通过对GIS局部放电的在线监测,可以及时发现GIS内存在的缺陷,避免重大事故的发生。 GIS局部放电的在线监测是一个综合性研究课题,涉及多个方面的理论和知识。本文结合微波与天线原理、电气测量分析方法及数字信号处理等相关理论,研制了基于振子天线传感器的GIS局部放电在线检测系统,并对小波技术抑制窄带和白噪干扰进行了系统分析与深入研究。其主要工作和结论如下: ①根据微波与天线原理,采用线天线宽频带技术使传统窄带振子天线成为超宽频带天线,利用阻抗变换方式使天线阻抗匹配良好,从而研制成功一种用于GIS局部放电检测的外置超宽频带超高频振子天线传感器。在实验室对内置环形和振子天线传感器进行的对比测试表明,外置振子天线传感器能够接收到超高频段的局部放电信号,且信号幅值大、频率丰富,可以用于局部放电检测。 ②通过分析GIS中局部放电激发的电磁波的传输、衰减与泄漏特性,表明超高频段的局部放电信号能够在GIS中传播,但有一定的衰减,而实际绝缘子的存在非常有利于采用外部天线法接收超高频电磁波检测局放。 ③设计了高性能放大器和半分布参数超高频带通滤波器。天线传感器和滤波放大器性能优良,阻抗匹配,能满足超高频信号检测及预处理的要求。 ④建立了四种局部放电高频仿真信号模型,与通常的低频仿真模型相比,高频仿真信号更有利于局部放电在噪声中的提取,证明了超高频检测的优越性。 ⑤运用小波技术对高频仿真局放信号和实验室实测数据进行处理,并对抑制白噪干扰的影响因素进行了深入全面分析。仿真模型正确反映了真实的局放信号,运用小波变化技术可以抑制白噪干扰,提高信噪比。 ⑥提出了基于标准差阈值法的小波变换抑制周期窄带干扰的基本原理和算法,并结合硬件滤波法提出了运用软硬联合滤波法抑制周期性窄带干扰。