基于电容传感器技术的电力电缆局部放电电路模型仿真分析

局部放电(局放)试验是交联聚乙烯电力电缆绝缘状况评价的有效方法。为了研究电力电缆局放电磁波传输特性,建立了电力电缆和电容传感器的等效电路模型,进而建立了电力电缆的局放电路模型。在此基础上,分析了不同检测位置下局放电磁波的传输特性,同时讨论了不同局放脉冲参数对检测信号的影响,最后通过仿真试验验证了模型的准确性,为局放检测系统应用于现场检测提供了理论依据。     

电力电缆局放信号传播特性分析及仿真研究

搭建了局放信号在电力电缆中传播的MATLAB/Simulink模型,应用振荡波局放检测法对预置故障电缆进行了局放测量试验和相应的仿真计算,同时使用不同的电缆参数进行了局放信号在电缆中传播过程的仿真。结果表明,局放脉冲信号幅值的衰减和波形的畸变程度受电缆长度和电缆一次分布参数的显著影响。局放传播特性的仿真研究,对振荡波局放检测系统局放检测程序的优化有一定参考价值,同时给振荡波局放检测法应用过程中局放反射波的确定提供了一个辅助鉴定的方法。     

S变换在电力电缆局部放电信号时频分析中的应用

针对电力电缆局部放电检测,介绍了基于新型S变换的时频分析方法,用于提取及分辨淹没在现场噪声干扰中的局放脉冲信号。局放信号是典型非平稳信号,单纯使用时域或者频域信息都不能很好地表示奇异信号的时变信息。最近发展的S变换是连续小波变换和短时傅里叶变换的一种结合与延伸,引入了幅度和宽度均随频率变换的高斯窗,具有与频率相关的渐进分辨率特性。局放信号的S变换图谱,在信号高频分量部分获得较高的时域分辨率,而在低频分量部分获得较高的频域分辨率,并可提取局放脉冲发生时刻及信号中心振荡频率等特征信息。对仿真信号和现场采集的电力电缆接地线上的局放信号应用S变换进行时频分析,并与短时傅里叶变换及Gabor变换等传统时频分析方法比较,结果显示S变换的时频分析可有效获取局放脉冲信息。     

基于电缆传递函数和信号上升时间的电力电缆局部放电在线定位方法

为实现电力电缆局部放电(简称局放)在线定位,基于电力电缆局放信号的上升时间和传递函数(RTTF),提出了1种以局放信号的上升时间与传播距离的函数关系为基础的电力电缆局放在线监测定位方法。该方法进行局放定位时只需要在1个测量点监测入射波,不仅可用于在线监测系统,而且可用于长电缆系统的局放定位,其精度取决于电缆、高频电流传感器(HFCT)和高通滤波器的衰减常数和传递函数。通过应用传递函数对局放信号的仿真与实验室数据对比,其相关系数大于0.99,该结果验证了仿真的正确性;另外仿真和在线监测数据表明,RTTF方法是1种有效的局放在线定位方法。     

XLPE电缆局放信号传播特性仿真研究

局放信号在电缆中的传播规律,是识别、提取、定位局放信号的关键问题。本文对XLPE电缆中局放信号的传播特性进行了仿真分析,通过改变电缆长度、电缆参数、局放信号的上升沿以及局放信号的频率,进行了四组仿真研究,对比分析了局放信号在电缆中的传播特征:局放信号在电缆中传播时,将会出现延时现象以及幅值的衰减,并且随着电缆长度的增加,延迟的时间以及幅值的衰减程度都会增大。本文不考虑电晕等干扰因素的影响,因此改变电缆长度、电缆参数等对局放信号的上升时间与脉冲宽度影响不大。     

交联聚乙烯电缆局部放电脉冲高灵敏度检测方法研究

监测局部放电是判断交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘状态的重要手段,受局放脉冲在电缆中传播衰变与电磁干扰的影响,电缆局放检测灵敏度难以满足电缆绝缘监测要求。为提高局放检测灵敏度,笔者利用双耦合Duffing振子系统的瞬态同步突变现象对脉冲激励十分敏感,而对白噪声具有免疫力的特点,将这一现象应用于电缆局放脉冲检测。根据电缆局放脉冲的时频域特征,构建了适用于电缆局放脉冲检测的双耦合Duffing混沌振子检测模型,确定了振子耦合系数、周期策动力的周期和幅值、振子系统的初始值;通过计算双耦合振子的最大横向Lyapunov指数来判断振子间的同步状态,以振子的同步误差检测微弱局放脉冲信号。仿真及实验结果表明,基于双耦合Duffing振子系统瞬态同步突变的处理方法能有效抑制白噪声,检测幅值十分微弱的局放脉冲,提高了局放脉冲信号的检测灵敏度。     

局部放电信号在交联聚乙烯电缆的传播特性仿真研究

文章以交联聚乙烯电力电缆为研究对象,对电缆局部放电信号传播特性进行了仿真分析。通过 MATLAB产 生一个双指数函数脉冲信号来仿真电缆中的局部放电信号,建立相应的仿真电路模型,同时,用 ATPＧEMTP中的频 变电缆模型与 MATLAB仿真模型进行对比,分析局部放电信号在电缆中的传输和衰减规律。     

基于等效时频图谱和SVM的局放识别方法研究

为区分电力电缆不同绝缘故障下的局部放电类型,本文研究了一种基于等效时频图谱和支持向量机(SVM)的局放识别方法。采用双指数衰减模型与单指数衰减模型两种局放类型进行实验,模拟产生两类局放信号并通过信号采集系统进行采集。对采集来的局放信号提取等效时频特征,进而将局放信号映射到等效时频图谱中。根据等效时频特征,用SVM对不同局放信号分类判别,结果表明SVM能实现准确分类。该方法不仅能够实现单一放电源识别,还能识别混合放电源,能够为电力电缆及其他电气设备的局放模式识别提供参考。     

串联谐振下电缆局部放电的双传感器检测技术

为了实现电力电缆耐压与局部放电(partial discharge,PD)同步测试,提出了变频串联谐振下电缆局部放电的双传感器检测技术,并在实验室搭建测试平台对该技术进行了验证。首先,基于电缆局部放电信号传播特性,利用高频电流传感器(high frequency current transformer,HFCT)检测流经电缆接地线上的脉冲信号(包括干扰信号与局放信号)做主信号,利用超高频传感器(the ultra high frequency,UHF)检测变频电源产生的脉冲干扰信号作参考信号。然后,采用基于阈值窗的时域滑动能量搜索方法对两路信号进行脉冲提取,并根据HFCT中干扰信号和UHF信号在时域上发生重叠的特点,采用交集判别算法实现HFCT信号中局放信号的分离识别。最后,构造局放相位分布(phaseresolvedpartial discharge,PRPD)谱图确定局放源的类型。实验结果表明,该技术能在变频电源强干扰下实现PD信号的分离识别。该方法可实现耐压与PD测试,对实际工程有一定的指导意义。     

基于AVMD-自适应小波包法的电缆局部放电去噪研究

为准确提取检测到的局部放电信号,针对高压电力电缆的噪声抑制问题,提出了自适应变分模态分解(AVMD)结合自适应小波包分解的方法提取纯净的局放信号。首先运用AVMD将周期性窄带干扰、白噪声和局放信号分解在不同的基本模态分量中,将周期性窄带干扰滤出,得到仅含有白噪声的局放信号。再运用自适应小波包分解,将信号分解在高中低频的分量中,根据阈值法将不含局放信号的分量滤出,得到较为纯净的局放信号,并将所提方法分别与其中单独一种算法进行去噪比较分析。仿真结果表明,所提方法抑制噪声效果更明显,与仿真信号的相似度最高。     

一种交联聚乙烯电缆局部放电检测装置的研制

文章介绍了一种便携式交联聚乙烯XLPE电缆局部放电装置,这种装置利用电磁耦合、超高频电磁波和声发射检测电力电缆中的局部放电信号。通过分析局放信号能够判断XLPE电缆的绝缘状态。这种检测装置能够实现对运行中的电缆进行局放检测或者长期监测,能够有效地发现设备存在的局放缺陷。在实际应用中,应进一步提高检测装置的抗干扰能力。     

XLPE电缆交叉互联系统中局放脉冲时域特征仿真研究

在长距离XLPE电力电缆的局部放电检测中,由于电缆护套交叉互联结构的存在,缺陷相的局部放电信号会流入另外两相的电缆护套中,使得信号的检测及分析都十分困难。为了确定放电源的位置及相别,文中通过对XLPE电缆交叉互联系统进行仿真建模,结合带电检测过程中的实际可测点,对不同检测点位置的信号时域特征及分布变化规律进行了仿真研究,研究结果显示:不同检测点的脉冲时域特征相差较大,与放电源的位置及接头的接地形式密切相关,通过选择合适的检测点及综合比较各检测点的信号可以有效判断放电源所处的接头及相别。     

GIS中局部放电电磁波的模式特性

超高频法(UHF)通过检测GIS中局部放电(简称局放)时产生的超高频电磁波信号实现局放检测,具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点,在GIS现场在线监测中得到了广泛的应用和关注。为进一步研究GIS中局放产生的电磁波特性,从局放源的激励特性出发,采用时域有限差分法(FDTD)进行仿真计算分析,着重研究了GIS中局放激励的电磁波模式分布特性以及各模式分量与局放源之间的关系。研究结果表明,GIS中局放激励的电磁波各高次模式中TE11(0°)、TE21(0°)、TE31(0°)模式分量为相应模波的主导分量,电磁波信号在φ为0°和180°处最强,且电磁波各模式分量的大小与局放脉冲波形、局放源位置、局放通道长度等因素之间具有一定的关系特性。     

XLPE电缆局放脉冲频谱分析及传感器选频

为选择好局放测量传感器的频带,用指数衰减函数、梯形函数、高斯函数和三角函数数学描述了交联聚乙烯(XLPE)电缆中的局放脉冲并定量分析了局放脉冲的上限频率,其结果和实测局放脉冲经快速付里叶变换后的频谱基本吻合。用最小二乘法拟合信号各频率分量在XLPE电缆中的三特性并给出最优表达式后,把输出信号和输入信号比值在0.7~1范围内作为局放能量的集中区域,在此区域内得到检测不同长度XLPE电缆局放所需传感器的频带要求。对于5m长的电缆接头,传感器上限频率需>168.9MHz,较长电缆局放测量则需数十MHz。     

XLPE电缆中间接头局部放电电磁波特性仿真分析

为研究XLPE电缆中间接头中局部放电激发的电磁波特性,建立了10 kV XLPE电缆接头模型,采用有限积分法对中间接头中超高频(UHF)电磁波的模式特性、衰减特性以及检测信号与局放脉冲波形之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明:在中间接头中,电磁波主要以准TEM模式传播,在其内部各处横向电场分量明显大于纵向分量;激励产生的电场强度和信号能量整体上随检测距离的增大迅速衰减,仅在导电硅胶附近由于电磁波反射增强而略有增大;UHF信号的能量由局放脉冲的波形决定,局放脉冲波形越陡,幅值越大,激发的UHF信号越强。     

220kV高压电缆局部放电信号传输特性研究

研究高压电缆局部放电信号的传输特性对提升电缆局放检测可靠性具有重要意义.本文选用双指数震荡衰减模型模拟局部放电信号.基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了220 kV高压电缆局部放电信号传输模型,仿真分析了电缆长度、局部放电信号频率和电缆型号对局放传输规律的影响.结果表明:局部放电信号随电缆长度和局部放电信号...     

高压电力电缆试验方法与检测技术探讨

为保障高压电力电缆安全运行,文章对高压电力电缆绝缘试验方法与检测技术展开探讨。利用宽带高频脉冲电流法采集电缆的局部放电脉冲信号,并设计相应的绝缘检测试验装置.基于自适应无监督聚类方法对采集的脉冲信号聚类,聚类完成后求取脉冲在工频上的分布规律,进而识别被检测电缆是否属于局部放电,判断高压电缆的绝缘劣化状态。     

基于超声波的电力电缆局部放电检测方法的研究

超声波在线监测技术可以用来发现电力电缆电场与磁场的畸变,进而为解决电缆发热,放电等问题提供技术支持。利用小波变换来检测低能量的短时瞬态变量以及因电缆局部放电而产生的尖波情况,利用数学形态学中膨胀、腐蚀的数学集合理论来检测电缆的噪声,利用结构元素在图像范围内平移,同时施加交、并等基本集合运算的方法来进行局部放电超声波检测信号的预处理,进而提取有意义的超声波局放信号,对不同的噪声进行仿真去噪处理,达到去噪效果。通过结合小波理论和数学形态学去噪理论,有效检测电力电缆局部放电的模式和类型,为问题的早发现,早处理打下了坚实的基础。     

基于修正时频聚类分界的GIS设备特高频偶发局放识别算法

特高压气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)特高频局放信号呈现小脉冲、少脉冲偶发特征,常被干扰信号淹没。常规单通道局放识别方法难以有效提取特高压GIS特高频偶发局放信号,为此迫切需要研究基于多通道的特高频偶发局放信号识别算法。首先现场实测了1000 kV GIS多通道特高频局放信号,基于其频谱特性,提出了采用双指数脉冲信号注入和真实干扰源的特高压GIS特高频偶发局放信号模拟实验方法,通过改变注入信号幅值模拟不同信噪比的特高频局放信号脉冲,获得了9000组多通道特高频局放信号和干扰信号数据样本;其次研究了多通道特高频信号时频特征聚类方法,在常规K-Means方法的基础上,提出了一种基于修正时频聚类分界的特高压GIS特高频偶发局放识别方法,提出了修正系数L的最优取值;最后将该方法应用于某1000kV GIS特高频局放现场带电检测,验证了该方法的有效性。     

粒子群算法用于局部放电小波阈值去噪

小波阈值去噪在局放信号监测分析方面应用效果较好,而小波系数阈值的选取是决定局放信号去噪后的失真和误差的关键因素。针对局放脉冲频谱特征,提出了一种基于粒子群算法的小波最优阈值选择方法,用于局放脉冲信号去噪。采用小波对局放信号进行分解,在估计最优阈值时以广义交叉验证为标准,利用粒子群算法进行全局搜索,使阈值寻优效果大大提升。对人工模拟加噪信号和典型局放脉冲仿真信号进行去噪处理和定量分析,结果表明与标准软阈值法以及Donoho阈值计算法相比,对局放信号的去噪效果更好,有着非常好的应用前景和价值。