SF6局放分解特徵組分提取及絕緣故障診斷方法研究

《SF6局放分解特徵組分提取及絕緣故障診斷方法研究》是依託重慶大學，由唐炬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：SF6局放分解特徵組分提取及絕緣故障診斷方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：唐炬
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

利用建立的SF6局部放電分解裝置、模擬與真實的SF6設備試驗段以及SF6分解組分檢測系統，研究SF6設備常見的不同性質的絕緣缺陷導致SF6在局部放電下的分解機理，掌握其分解特性與條件，根據存在微氧、微水、有機固體絕緣和吸附劑等物質，研究影響SF6局部放電分解組分發生變化的規律，獲取與生成分解組分之間的比對關係，給出對特徵組分產生影響的修正方法，結合現場有效故障數據，解決實驗室模擬試驗與實際故障存在差異的問題，用高斯擬合手法解決目前色譜儀不能有效分離部分組分的難題，提出能有效表征絕緣缺陷類型的特徵組分比值，並揭示特徵組分比值的物理含義，構建與絕緣缺陷類型之間的關聯法則，利用先進的數學最佳化手段，從眾多的特徵組分比值中提煉出能反映絕緣缺陷類型的比值組合，形成有效診斷絕緣缺陷的特徵量，創立診斷SF6設備絕緣故障的分解組分比值決策樹法，為最終實現對SF6設備進行線上監測和故障診斷提供理論與實驗支撐。

結題摘要

針對現有的局部放電（Partial Discharge，PD）監測方法難以滿足氣體絕緣組合電器（Gas Insulated Switchgear，GIS）線上監測的要求，本項目提出採用SF6在典型絕緣缺陷PD作用下的分解特性來對PD故障進行監測和診斷。課題組通過4年持續而系統的研究，全面超額完成了項目的既定研究內容，並取得了如下創新型研究成果： ①構建了四種GIS內部典型物理缺陷模型，並進行了大量的PD分解實驗，獲得了SF6在四類典型絕緣缺陷PD作用下的分解特性，提取出(SOF2)/c(SO2F2)、c(CF4)/c(CO2)和c(SOF2+SO2F2)/c(CF4+CO2)作為表征典型絕緣缺陷PD故障的組分特徵量，並揭示了各特徵比值所蘊含的物理意義； ②研究了SF6分解組分及其生產過程與PD放電量、微量H2O和微量O2之間的內在聯繫以及吸附劑和有機固體絕緣材料對SF6 PD分解過程的影響特性，在此基礎上，從化學反應動力學角度，建立了分解組分含量特徵比值與PD放電量、微量H2O和O2之間的數學模型，實現了微量H2O及O2對分解特性影響的數學校正和利用SF6分解組分含量及其比值定量評估PD放電量； ③結合決策樹理論，構建了用於現場檢修使用的決策樹診斷法，並採用支持向量機理論，構建了用於識別不同絕緣缺陷的智慧型識別系統，結果表明利用SF6分解組分對PD進行識別不僅是可行的，而且具有良好的識別效果。 ④在研究過程中，發現SF6在過熱溫度達到260℃時會顯著分解的現象，拓寬了目前關於SF6在低於500℃時不會分解的現有認識，並成功研製模擬局部過熱性故障的物理缺陷模型及SF6過熱分解系統，據此提出利用SF6過熱分解原理來監測GIS局部過熱性故障的學術思路，彌補了GIS局部過熱性故障監測技術的空白。 在項目實施過程中，通過與多個電力企業的緊密合作，上述研究成果已初步在電力生產實際中獲得了套用，為電力檢修部門制定相關檢修策略提供了科學指導，是SF6氣體絕緣設備絕緣狀態線上智慧型監測發展的新方向。在項目實施期間，培養了8名博士、15名碩士，累計在國內外核心刊物和國際會議上發表高水平學術論文31篇（其中SCI檢索13篇、EI檢索16篇），申請8項國家發明專利，參加5次國內外學術交流。且依託本項目的研究成果，獲得2013年度重慶市科技進步一等獎、2014年度國家技術發明二等獎。