sf6局部放電分解組分的紅外光譜背景扣除與定量算法研究

1、SF6局部放電分解組分的紅外光譜背景扣除與定量算法研究重慶大學碩士學位論文學生姓名：王震指導教師：張曉星教授專業(yè)：電氣工程學科門類：工學重慶大學電氣工程學院二O一一年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要運行中的氣體絕緣組合電器(GasInsulatedSubstation，簡稱GIS)內部由于存在著絕緣缺陷而產生局部放電現(xiàn)象，其中的絕緣氣體SF6在局部放電作用下發(fā)生分解產生多種組分氣體。不同絕緣缺陷情況引起的SF6局部放電分解產物的相

2、對含量存在差異，因此，可通過檢測分析SF6局部放電分解組分來實現(xiàn)GIS的狀態(tài)評估和故障診斷。傅里葉變換紅外吸收光譜法(Fouriertransfminfraredspectroscopy簡稱FTIR)是目前分析SF6局部放電分解組分的最常用方法之一，它具有響應速度快、分辨精度高、檢測組分多、線性特性好、抗干擾能力強、使用壽命長等一系列優(yōu)點，能夠有效進行SF6分解組分的定性定量分析。在0.1米和16米兩種氣體池光程長的條件下，對SO2F2

3、標準氣體進行紅外檢測對比，證明了長光程檢測具有穩(wěn)定性好、分辨率高、線性度好、信噪比高的特性，能夠實現(xiàn)微量組分的紅外分析。紅外光譜儀的掃描次數(shù)設置為32次，最佳分辨率選用0.5cm1，并利用紅外檢測系統(tǒng)得出了SF6主要分解組分的紅外吸收譜圖，由組分氣體吸收峰處的譜線分布情況，分析了譜圖基線漂移問題的影響。針對普遍存在的基線漂移問題，結合復小波變換特點，提出了一種復小波背景扣除的方法。根據(jù)基線一般屬于緩變低頻信號分量的特點，該方法采取了先將

4、信號進行復小波分解，再對高頻信號置零后重構背景信號，最后將背景信號扣除得出有用信號的算法過程。分別構造了疊加著高斯曲線背景、斜坡背景、復合高斯曲線背景、斜坡與高斯復合背景的模擬信號，采用該復小波方法均有效實現(xiàn)了四種常見背景的扣除。SO2F2、SOF2、SO2三種組分氣體的實測紅外光譜圖經復小波背景扣除算法處理后，譜圖基線幾乎重合于零坐標軸。模擬信號和實測信號的實驗分析，體現(xiàn)了復小波扣除算法的有效性。通過實小波和復小波方法的基線校正效果對

5、比，證明了復小波方法的優(yōu)越性?；诶什葼柖蛇M行氣體紅外定量分析時存在吸收系數(shù)的難確定性和多組分檢測的繁瑣性問題，本文采用了主成分回歸分析的紅外定量算法，并選取SO2F2、SOF2、SO2三種分解組分及各自的特征吸收峰作為研究對象。該算法分別以光譜數(shù)據(jù)與氣體濃度作為輸入和輸出，建立了吸收光譜圖與濃度信息的直接對應關系。實驗配制了三種特征組分的濃度樣本，由訓練樣本獲得光譜數(shù)據(jù)并依據(jù)算法建立了紅外定量預測模型。檢驗樣本和實測數(shù)據(jù)的預測結果