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换流变压器是直流输变电系统的关键设备，其安全可靠性与直流输变电系统的运行可靠性紧密相关。换流变压器与交流系统电力变压器的工况条件显著不同，其阀侧绕组承受交流、直流、重复脉冲及谐波等电压的共同作用，其绝缘缺陷在复合电压下的局部放电重复性规律与在交流电压下的具有显著差异。针对换流变压器局部放电在线监测与模式识别中存在的主要问题，本论文对换流变压器局部放电超高频监测分形天线、自适应去噪与模式识别方法进行了研究。论文主要包括以下内容： ①通过分析换流阀的换流过程，建立了换流阀工作的等值电路模型，对换流变压器阀侧绕组主绝缘承受的电压波形进行了仿真计算。针对换流变压器阀侧绕组绝缘中常见的气隙局部放电，对气隙放电过程中空间电荷的产生、迁移与消散特性进行了分析，建立了分析油纸绝缘气隙放电产生和重复特性的物理模型，计算得到了脉动直流电压下油纸绝缘气隙局部放电统计图谱，并与交流电压下油纸绝缘气隙局部放电统计图谱计算结果进行了对比分析。人工油纸绝缘气隙模型局部放电试验研究结果表明，油纸绝缘气隙放电物理模型计算结果是合理的。 ②根据超高频分形天线的基本原理和换流变压器局部放电超高频监测的要求，提出了换流变压器局部放电超高频天线的设计准则和Peano分形天线谐振频率的计算方法，对Peano分形天线的驻波比、方向图和输入阻抗进行了仿真分析，研制出小型化的宽频带Peano分形天线。通过脉动直流电压下的人工油纸绝缘缺陷模型局部放电试验研究，分析了Peano分形天线监测局部放电超高频信号的效果，获得脉动直流电压下局部放电统计图谱。试验结果表明，Peano分形天线的检测频带和方向性满足换流变压器局部放电超高频监测的要求。 ③针对用于消除局部放电监测电磁干扰时，小波阈值法的去噪信号畸变大的问题，研究了局部放电超高频监测自适应小波去噪方法，提出了尺度相关的基小波和阈值自适应最优选择的方法，依据各尺度分解信号能量分析在各尺度上实现了最优小波选择，采用粒子群优化算法与具有二阶连续导数的阈值函数，在各尺度上实现了最优阈值估计。针对局部放电超高频监测中干扰特性，研究并提出了二阶级联格型陷波器与自适应最优小波的局部放电超高频监测的分层去噪方法，去噪结果表明，自适应小波去噪方法显著降低了去噪局部放电信号的畸变率，提高了去噪信号的信噪比，解决了已有自适应小波去噪不具备逐层选择最优小波和难以适用于局部放电超高频监测去噪的问题。 ④研究了换流变压器局部放电模式识别方法，根据计算三维统计图谱分维数的改进差盒计数法，提出了改进二维曲线网格维数估计方法，计算了小波包多尺度分解局部放电超高频信号的分形特征，并提取了多尺度能量参数，同时提取了局部放电超高频信号图谱的统计特征参数。设计了线性判别分析方法、反向传播神经网络、二叉树支持向量机识别局部放电信号特征参量，并提出了采用Bootstrap算法验证分类器的泛化能力。试验结果表明线性判别分析法能够快速有效识别局部放电超高频信号的波形特征参数，二叉树支持向量机能够有效识别局部放电图谱统计特征参数。 上述工作揭示了油纸绝缘在脉动直流电压下局部放电与交流电压下的差异性，解决了换流变压器局部放电在线监测中超高频传感技术和去噪技术的技术难题，为换流变压器局部放电模式识别方法提供了理论支撑和试验依据。