局部放电信号在XLPE电缆中间接头中传播特性的研究

为提高电力电缆系统中局部放电(PD)测量和定位的准确性,考虑到半导电层和多层复合介质的频变特性,基于传输线理论和有限积分法(FIT)建立10 k V交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头的数学物理模型,仿真分析了局部放电信号在XLPE电缆中间接头中的传播特性。仿真结果表明:中间接头内部特征参数随结构和电磁波频率变化而变化,PD信号经过中间接头后,高频信号较低频信号衰减快,入射波衰减和畸变都较相同长度本体中严重,且反射波信号幅值较大,接头内部能量衰减主要集中在连接头附近。波阻抗在接头过渡段和连接头段变化较大,将对局放脉冲折、反射起主要作用;PD信号在中间接头中平均传播速度与电缆本体中基本相同。     

长距离330 kV电缆依频模型局放传输特性分析及信号定位试验验证

按照超高压电缆实际线路参数建立电缆依频仿真模型。通过与其他模型对比,分析不同放电信号在电缆线路中的传输特性。在耐压试验中同步使用分布式局放监测设备进行放电信号采集,将所采集放电脉冲的时域、频域特征空间变化趋势同仿真数据进行对比分析,并结合现场诊断结果确定放电信号来源和类型,准确评价330 kV交联聚乙烯电缆线路的绝缘健康状况。结果表明,所提电缆模型能更准确分析高频信号的传输特性,配合实装的分布式放电信号检测设备,可以辅助定位放电信号来源。     

变压器局放超声传播FEM仿真分析

为了分析超声信号在变压器内部复杂环境中的传播规律,建立了三维变压器局放模型。采用有限元方法,对超声信号在变压器内部传播、衰减过程进行了仿真计算。仿真结果表明,超声信号在经过箱壁、绕组、铁芯时,产生折反射,幅值衰减较为严重,通过合理设置多个信号观测点,根据其信号初始峰值大小和到达时间,可判断放电源的大致位置和信号传播的路径。     

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。     

非接触式中继装置用于长电缆局部放电定位研究EI北大核心CSCD

时域反射法(time domain reflectometry,TDR)被广泛应用于电力电缆局部放电(partial discharge,PD)定位,而长电缆中局部放电存在严重的衰减,难以有效识别反射波到来时刻,导致定位精度较低。为此,分析了高频局放信号的传播特征,提出了一种局部放电信号中继放大的思想。基于电缆的传递函数设计了符合注入脉冲有效频带的高频电流传感器(high frequency current transformer,HFCT),并研制了一种非接触式行波放大装置,进而利用标准校准脉冲模拟单次局部放电信号在电缆的中继放大效果,最后通过实测局部放电信号的验证了方法的可行性。实验结果表明:信号中继放大装置能够有效增加电缆中反射信号的幅值,延长局部放电在电缆中的传输距离,并有望发展成为一种能够实现超长电缆中局部放电精确定位的新方法。     

非接触式中继装置用于长电缆局部放电定位研究

时域反射法(time domain reflectometry,TDR)被广泛应用于电力电缆局部放电(partial discharge,PD)定位,而长电缆中局部放电存在严重的衰减,难以有效识别反射波到来时刻,导致定位精度较低。为此,分析了高频局放信号的传播特征,提出了一种局部放电信号中继放大的思想。基于电缆的传递函数设计了符合注入脉冲有效频带的高频电流传感器(high frequency current transformer,HFCT),并研制了一种非接触式行波放大装置,进而利用标准校准脉冲模拟单次局部放电信号在电缆的中继放大效果,最后通过实测局部放电信号的验证了方法的可行性。实验结果表明:信号中继放大装置能够有效增加电缆中反射信号的幅值,延长局部放电在电缆中的传输距离,并有望发展成为一种能够实现超长电缆中局部放电精确定位的新方法。     

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。     

基于矢量拟合模型的交联聚乙烯电缆中局部放电传播特性仿真研究

近些年来交联聚乙烯电缆由于诸多优点在配电网中的用量越来越大。局部放电信号的检测及定位技术是电力电缆中绝缘状态监测的重要环节,因此研究局部放电信号在电缆中的传播特性是十分必要的。文中给出了考虑导体集肤效应和半导体层特性的单芯交联聚乙烯电缆模型,为了分析局部放电脉冲在时域中的传播特性,首先使用矢量拟合的方法对频域模型进行有理逼近,并在拟合结果的基础上,提出了电力电缆π单元集总参数模型。最后基于该模型对局部放电脉冲在两种具有不同半导体层特性的交联聚乙烯电缆中的传播进行了仿真。计算结果表明:电缆中的高频局部放电脉冲幅值具有较强的衰减;所述模型能够对电缆中的局部放电传播特性进行分析,为电力电缆的局部放电检测和故障诊断提供指导。     

基于PSCAD的电力电缆局部放电信号检测仿真研究

利用PSCAD仿真软件建立电力电缆局部放电传播的仿真模型,通过控制断路器的开断来控制脉冲信号的宽度,通过改变局放脉冲信号发生器与信号检测传感器之间的电缆长度来模拟局放信号在不同长度的电力电缆中的传输,然后对比分析检测到的电压波形的变化规律,为发展电力电缆局放信号的检测与定位技术提供参考。     

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。     

基于EMD和Teager能量算子的电缆局部放电辨识

针对矿区电缆的局部放电辨识问题,根据其传播特性,提出利用经验模式分解与Teager能量算子对电缆两端测量点处局部放电信号的初始波头进行辨识,提升波头辨识方法的抗噪声干扰能力。采用RBF神经网络对训练样本进行训练,结合局部放电信号到达电缆两端测量点的时间差,实现电缆局部放电的精确辨识。利用PSCAD/EMTDC搭建电缆的仿真电路,并结合MATLAB进行了大量的仿真试验与计算分析。仿真计算结果表明该方法辨识精度高、相对误差小。     

高压电缆屏蔽层局放信号定位检测试验及其应用

高频局放带电检测是预先发现110 kV及以上高压电缆线路本体或屏蔽层运行缺陷的有效手段之一。针对高压电缆线路屏蔽层局放检测易受外界环境干扰且信号定位缺乏有效经验问题,采用长2 m、截面积为400 mm²的9根110 kV电缆搭建一交叉互联接地形式的电缆线路局放检测试验平台,并用信号发生器模拟局放源;利用该试验平台,分别对设置于电缆屏蔽层接地线不同位置的局放信号进行检测,并根据检测到的信号幅值和波形特征判断屏蔽层局放源位置及其传播路径。试验过程及其结果为1条实际在运的110 kV电缆线路高频局放检测异常信号的分析提供了参考。     

油中局部放电超声直达波与混叠波的建模研究

有效识别超声直达波与混叠波信号是电气设备油中局放定位成功与否的关键。首先采用电-力-声类比原理建立局放超声信号的数学模型;接着对油中局放超声波传播时的折反射问题、衰减规律以及传播路径进行了理论分析,并对超声传感器接收到直达波与混叠波信号的时域波形进行建模;然后搭建实验平台,采集超声直达波与混叠波的实验波形,与仿真波形进行对比,多次实验结果表明,直达波与混叠波仿真波形与实验波形的相似度均为85%以上;最后采用相似度为85%的直达波实验波形与仿真波形进行局放定位,结果显示：采用实验波形进行定位,误差为8.3 cm,采用仿真波形进行定位,误差为5.2 cm,两者之间的定位误差相差较小,从而验证了该建模方法的正确性。     

XLPE电缆及其中间接头中局部放电电磁波传播特性的数值分析

局部放电(PD)检测和定位对电力电缆绝缘状态监测具有十分重要的意义,有必要建立一个精确的电缆模型对局部放电电磁脉冲的传播特性进行分析。考虑到电缆结构的复杂性,难以得到高精度的等效电路模型,因此采用数值电磁方法,通过构建良好的电缆模型,在时域中分析电缆及其中间接头的局部放电电磁波的传播特性,并对其传播特性进行仿真,计算局部放电源沿不同方向传播产生的电场,将计算得到的电缆中的PD信号波形与接头模型中的信号波形进行对比。结果表明,局部放电产生的电磁波在电缆和电缆中间接头中的传播规律存在很大差异,因此,在电缆局部放电检测与定位时要考虑电缆中间接头的影响。     

长距离超高压电缆交接试验时分布式局部放电传感器安装位置的优化研究

在长距离超高压电缆线路交接验收试验时，将高频电流线圈（high-frequency current transformer， HFCT）安装在交叉互联箱和直接接地箱内的引线末端以检测局部放电信号（明确局部放电信号的传播对于合理布置HFCT十分重要）。对引线电缆与输电电缆金属屏蔽层不同连接方式下局部放电的传播过程进行仿真，使用电缆模域理论将相域下的各导体局部放电信号分解为模域下的同轴模信号和土壤返回模信号，获得了不同连接方式下局部放电信号在线芯、屏蔽层及模域回路中的传播和衰减特性。仿真结果表明：在接头引线上HFCT测量得到的局部放电信号主要是同轴模信号；直通接头引线上流过的局部放电信号比较弱，应优先将HFCT布置在绝缘接头引线的末端。     

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。     

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。     

多应力条件下电缆附件局部放电的演变过程

电缆附件界面是多层复合介质绝缘结构,在温度、气压、电场等物理条件下都易产生局部放电(partial discharge, PD)。为了研究多种应力条件下局部放电的演变过程,在10 kV电缆终端中设计典型刀痕缺陷,并在实验室搭建“冷热负荷-工频电压-冲击电压”多应力条件下的协同老化平台,利用该平台对电缆进行老化试验,利用工频局放测试平台检测不同老化时间下电缆终端的局部放电。利用波动法对不同老化阶段下的电缆附件局放信号进行消噪,并采用阈值窗提取消噪后的局放信号中的PD脉冲,构建电缆附件局放相位分布(phase resolved partial discharge, PRPD)谱图。实验结果表明：多应力条件下,在不同老化程度下,刀痕缺陷电缆附件的局放经历三个“起伏”击穿,放电幅值存在多段式“增-减”的变化趋势。     

光纤传感技术在局部放电检测的研究进展

光纤传感技术近年来在局部放电测量应用上受到了越来越多的关注。文中重点关注应用在电缆及其附件局部放电测量的光纤传感技术最新研究进展。单模光纤Sagnac干涉仪被成功地应用在硅橡胶交直流电压下局部放电检测,具有优异的灵敏度,可检测到fC级别的反常放电声信号;本单位和高校合作证实了Sagnac干涉仪对实际电缆中间接头缺陷的局部放电检测能力。相比之下,相干光时域反射仪具有长距离分布式测量的能力,已有研究结果表明,其可测量到nC级别的电缆中间接头局部放电,未来仍需研究传感系统灵敏度提升方法以使其满足现场检测灵敏度要求。此外,通过利用透明硅橡胶制作电缆中间接头应力锥,并结合荧光光纤可实现电缆中间接头局部放电的光检测,其具有可比拟传统电测法的灵敏度。最后,光纤传感技术在未来长距离电缆及其中间接头局部放电检测上具有良好的应用潜力。     

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频率的增加呈指数降低趋势;电缆长度的增加会造成局部放电信号相位延迟,并且当电缆长度和局部放电信号频率太大时,局部放电信号会发生畸变;电缆型号对局部放电信号传输几乎没有影响.