基于三相幅值相位关系分析的交叉互联电缆局部放电宽频检测和分析

电力电缆是电力系统中重要的输电设备之一。为减小屏蔽层损耗和降低电缆末端的电压升高,长距离三相输电电缆通常采用交叉互联接地方式。所以,现场检测交叉互联电缆的局部放电时,即会受到外界电磁干扰信号的影响,又会受到三相电缆之间的串扰信号的影响,导致检测结果难以分析判断。为提高现场交叉电缆系统局部放电的有效检测和准确分析,文中采用宽频带检测传感器现场检测了交叉互联电缆局部放电信号,基于放电脉冲波形图、放电PRPD谱图和3PARD谱图,通过分离分类的方法对现场检测结果进行了识别分析。研究结果表明,利用宽频带传感器可获得更多的局部放电信息,有效抑制外界干扰信号;三相幅值相位分析法可有效区分不同相的局部放电信号,排除三相放电信号串扰的影响,从而实现对放电源的识别。     

基于EEMD的交联电缆局部放电信号检测研究

针对经验模态分解方法在提取局部放电信号时易产生模态混叠问题,将集合经验模态分解方法用于交联电缆局部放电信号的提取。该方法相对传统小波变换不需要选择基函数和确定分解层数,可以地自适应地将含有干扰信号的局部放电信号分解成不同时间尺度的固有模态函数,对主要成分是局放信号的分量进行阈值处理与重构得到局放信号,经过希尔伯特-黄变换得到局放信号的时间-相位-幅值谱,获得反映局放信号的特征信息。仿真和实验结果表明验证了集合平均经验模态分解在交联电缆局部放电信号检测中的可行性。     

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。     

交叉互联接地电缆系统局放检测的仿真研究

高压XLPE电缆系统缺陷大多发生在电缆附件部位,因此电缆的局部放电检测集中在电缆附件上。由于长距离电缆系统通常采用交叉互联的接地方式以减少屏蔽层损耗和降低电缆末端的电压升高,这样三相系统之间就存在放电信号互扰问题,放电相的脉冲信号就可以在其他相被检测到。本文针对此种电缆系统局部放电现场检测情况,设计了应用于电缆中间接头的VHF宽频带电容型传感器,并应用ATP软件对具有交叉互联接地方式的XLPE电缆系统进行仿真研究,通过对各种典型放电情况的仿真结果分析,掌握了此系统的局部放电信号互扰规律,为局部放电检测系统应用于现场在线检测提供了理论依据。     

一种基于短时奇异值分解的局部放电白噪声抑制方法

白噪声是电缆局部放电(partial discharge,PD)检测时最为常见的噪声之一。针对局部放电白噪声的抑制问题,提出一种基于短时奇异值分解的局部放电去噪方法。该方法通过短时数据窗截取含噪局放信号片段,利用奇异值分解实现局放信号白噪声抑制。通过典型局放脉冲模型模拟实际局放信号,考虑不同信噪比、窗口长度对去噪结果的影响,验证了该方法的可行性。在振荡电压和工频电压下对实验室模拟的两种不同典型电缆缺陷进行了局部放电测试试验,并利用不同去噪方法对测试得到的局放信号进行去噪,验证了该方法的有效性和准确性。结果表明,该方法相比于传统小波去噪识别灵敏度更高,且去噪后波形相比于传统小波和奇异值分解去噪后波形相似度更高、误差更小。     

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。     

局部放电HF/UHF联合分析方法的现场电缆终端检测应用

使用局部放电检测方法检测高压电缆终端内的绝缘缺陷问题.根据高压电缆终端产生局部放电的不同信号传播特性,设计基于高频HF(High Frequencv)和超高频UHF(Ultra High Frequencv)检测原理的局部放电信号传感器以及便携式检测设备等,并开展现场电缆终端的局部放电在线检测.高频电流传感器可耦合接地线上流过的高频放电电流信号,而超高频传感器则感应空间传播电磁波信号.利用便携式检测设备实时采集数据结果,通过提取脉冲信号波形和多传感器信号联合比较分析等手段,对检测到的脉冲信号进行区分,排除外界干扰,分辨来自电缆终端内部的真实局部放电信号.现场检测结果表明,基于HF和UHF的局部放电联合分析方法,能够提高电缆局部放电辨别的准确性和有效性.     

基于K-Means聚类算法的自动图谱识别在电缆局部放电在线监测系统中的应用

局部放电相位谱图(phase resolved partial discharge pattern)是局部放电模式识别普遍采用的重要方法。但在中高压电缆在线局放监测系统中,电缆中的电压信号难以直接获取,使得局放相位谱图分析的开展遇到了重大的挑战。为此,在多年局放理论研究和局放现场应用研究的基础上,提出了基于K-Means聚类的局部放电相位谱图自动模式识别技术。该技术通过信号提取、坐标变换、K-Means聚类、中心点平移、模式判断的流程,克服了电缆局放监测中相位信息难以直接获取的缺点,能对来自三相的局部放电信号进行自动识别判断。5个应用实例证明,该方法能对电晕放电、内部放电、沿面放电和干扰信号做出准确的判断,必将在电缆在线监测系统中获得广泛的应用。     

XLPE电缆终端耐压局放方法研究及实际故障诊断案例分析

笔者对基于脉冲电流法的高压电缆终端中局部放电测试方法进行了研究,通过对两种试验接线下的等值电路进行了理论分析,得出了判别局放来源的判据,对比发现三相并联加压在提高试验效率的同时将显著提高测试灵敏;并将该方法运用于现场实际,针对佛山某110 kV XLPE电缆终端红外测温中出现异常的情况,应用三相并联加压局放检测方法及判据进行局部放电测试,确定了电缆终端B相内部存在局部放电。最后通过对电缆终端进行解体发现其内部严重受潮,进一步验证了高频脉冲电流三相并联加压局放检测方法及判据在XLPE电缆终端带电测试的有效性及判据的实用性。     

交联聚乙烯电缆局部放电带电检测典型信号提取与图谱分析

为了准确分析和评估交联聚乙烯电缆的绝缘状况,开展局部放电带电检测绝缘诊断,基于交联聚乙烯电缆的局部放电机理和局部放电信号衰减特性,提出了交联聚乙烯电缆的局部放电三通道同步测试方法,通过对2 MHz、4 MHz、6 MHz频率下多簇局部放电信号的3PARD图谱进行逐一分析,初步实现了交联聚乙烯电缆绝缘缺陷的识别和诊断。该方法可有效发现电力电缆的早期故障征兆,避免因局部放电现象扩大而引发故障停运,进而减少负荷损失和电量损失。     

电缆接头局部放电电磁仿真与多传感器联合检测

目前对于已敷设的电力电缆的局部放电检测,单一的采用高频电流法或超高频法都易受到现场干扰信号的影响。因此,为提高检测的有效性和准确度,文中采用高频电流法和超高频法联合检测的方法,通过对比两种检测结果中是否同时存在脉冲信号来相互鉴别去除干扰信号。对于其中的超高频检测,为了克服内置式传感器在已投运电缆中无法应用的局限性,采用了外置式传感器。其使用时面临着信号辐射出来及在空气传播过程中强度会有较大衰减的情况,针对这一情况结合用于三相交叉互联的电缆中间接头的屏蔽层是断开的这一特征,进行了建模仿真,验证了采用外置式传感器的可行性,得到了信号最强的传感器最佳安装位置。最后利用研制的传感器进行了现场实测,验证了仿真结论,并证明了联合检测的方法能够很好的甄别干扰信号与真正的局部放电信号。     

导电硅橡胶弹性体的性能与影响因素

介绍了在一定用途的绝缘聚合物上加适量导电填料(导电炭黑)生产导电塑料与导电硅橡胶弹体等导电聚合材料的方法。聚合材料的导电率随填料量的增加先缓慢上升,当填料量达到渗透极限后则以指数曲线快速上升。这种材料的机、电性能取决于原料和加工方法,与温度、拉伸、压力、电场状况等多种因素相关。此材料产品可应用于高电压及电子技术、医疗技术等领域。     

Discrimination between internal PD and other pulses usingdirectional coupling sensors on HV cable systems

On-site partial discharge (PD) measurement is required to ensure proper installation of extra high voltage (EHV) cable systems accessories. To achieve high sensitivity and good localization, two problems have to be overcome. First, the strong high frequency in long XLPE cables requires that the sensors be located along the cable, preferably directly at the accessories. Secondly, the detection system must be able to distinguish internal PD from other pulses. This paper describes a solution based on directional coupling sensors and a data visualization system, which displays phase-amplitude diagrams for individual PD sources which are identified by the direction of pulse propagation. It has been applied to on-site measurements, type and routine testing of HV cable joints and stress cones. Due to the reliable discrimination between internal PD from the accessory measured and from other pulses, testing can be done in unshielded rooms even using terminations with internal PD and corona. The method works independently well on line voltage, resonance sources, oscillating voltages and 0.1 Hz cosine-square voltage. It has been used to verify the cable accessories installed in the 6.3 km long 380 kV cable system in Berlin, Germany     

基于首末两端环流的电缆交叉互联箱缺陷识别定位方法

长电缆线路交叉互联箱出现接地、进水、三相相序错误等缺陷时,难以对缺陷进行快速识别和定位。针对交叉互联箱3类典型缺陷,建立长电缆线路交叉互联模型,分析缺陷下环流幅值及相位变化规律,并对首末两端环流比值与缺陷箱号数的散点数据进行曲线拟合,获得缺陷定位公式,最后通过实例加以验证。结果表明：箱内接地时,缺陷相环流幅值增大,非缺陷相正常;三相相序错误时,两相环流幅值明显增大,另一相环流幅值较小;箱内进水时,各相环流幅值均增大且基本相等。定位公式的拟合度在0.96左右,通过实例验证可确定缺陷箱号数的范围。所提方法不受线芯电流和接地电阻变化的影响,可为长电缆线路交叉互联箱缺陷识别定位提供参考。     

Advanced partial discharge diagnostic of MV power cable systemusing oscillating wave test system

To obtain a sensitive picture of discharging faults in power cables the PD should be ignited, detected, and located at power frequencies that are comparable to operating conditions at 50 or 60 Hz. In this way, realistic magnitudes in [pC] and reproducible patterns of discharges in a power cable can be obtained. PD measurements during service as well as on-site continuous energizing at 50 (60) Hz of MV cables are not always economically realistic for on-site inspections. Different energizing methods have been introduced and employed during recent years. Therefore, based on the assumption that sensitive detection of critical PD sites occurs by a method mostly similar to 50 Hz energizing conditions, a method as introduced for on-site PD diagnosis of MV cables is discussed: oscillating wave test system (OWTS)     

110kV三相交叉互联电缆的频变模型及局放仿真分析

由于技术上和经济上的优点,交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆在高压和超高压领域的应用越来越多。局部放电检测是判断电缆绝缘状况的有效的方法,交叉互联电缆系统中的局部放电信号存在复杂的互扰问题,给实际带电检测带来很大的困难,有必要分析交叉互联电缆系统中局部放电的传播特性。研究表明,半导电层对局部放电信号的高频分量有着严重的衰减和色散作用,基于Blackburn等学者提出的改进型电缆模型的原理,经过适当调整参数,建立了三相交叉互联电缆系统的J-Marti频变模型,并对该系统中局部放电的传播特性进行了仿真分析和试验验证。试验结果表明:该模型能够合理地解释局部放电信号在三相交叉互联电缆系统中的传播规律。     

基于三路脉冲信号极性鉴别技术的l10kV XLPE电缆局放检测技术

提出并研究了对高压电缆中间接头和电缆本体局部放电检测的三路脉冲信号极性鉴别技术,给出了局部放电信号在不同方向上的传播极性规律。利用三个传感器进行信号极性鉴别,判定放电源来源方向,最后用试验进行了验证,并在实际线路上进行了实测,证明了该技术的适用性。     

Feature article - Dispersion and PD detection in shielded power cable

Dispersion, the variation in propagation velocity with frequency, is one of those phenomena that people in the field of partial discharge (PD) detection have talked about since at least the early 1980s, but which is lacking a formal treatment in the literature. When one of the authors recently published an analytic theory of PD propagation in shielded power cable, both reviewers said "dispersion, dispersion". They believed that dispersion was important but gave no evidence for that assertion. In fact, as shown below, dispersion in shielded power cable has little if any impact on measurement of PD magnitude because the Fourier components of the pulse attenuate to insignificance before they can disperse to a degree that would cause appreciable change in the peak pulse amplitude or integral of the pulse waveform. However, dispersion does cause some distortion of the pulse shape that has implications for PD location, as it has a second-order effect on the timing of the peak PD amplitude relative to other pulses in the pulse train caused by multiple reflections from the ends of the cable. A Gaussian PD pulse in the time domain will have a Fourier spectrum that is also Gaussian in the frequency domain. If the Fourier components in the frequency domain propagate down the cable at differing velocities, the waveform to which they add will vary as a function of distance propagated, and the energy in the PD pulse is likely to spread out in time, which would have an effect on wide band PD detection no matter what the means of detection.     

电力电缆局放定位中波速确定方法研究

由于电缆中局放脉冲传播速度很快,对电缆局放定位误差影响很大。由于电缆参数不同导致其中局放脉冲的传播速度有所差别。波速微小的差别会使定位结果偏差较大。针对不同电缆,局放定位应该采用基于实验确定的波速。在分析了广泛应用的交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆中局放脉冲传播特性后,提出了电缆局放定位中波速确定方法。基于实验数据拟合,得到局放脉冲在电缆中的传播时间与电缆长度的表达式,为局放点精确定位打下基础。     

基于无监督学习的交叉互联电缆行波测距方法

为提高交叉互联电缆故障测距精度,提出了一种基于无监督学习的交叉互联电缆行波测距新方法。首先结合直埋敷设方式的实际工程背景分析了电缆各个电流模量之间的关系,给出了采取三相护层电流之和作为故障测距信号的依据。其次,通过无监督学习的主成分分析法对由直接接地箱和交叉互联箱中采集到数据组成的高维矩阵降维,采用密度聚类算法对降维后的样本进行聚类。最后选取含样本量最少的簇类所匹配的区段为故障区段并用双端测距公式测距。PSCAD仿真结果表明,所提方法可避免交叉互联点对护层电流行波的影响,使得故障测距在不同故障距离下仍有较高的准确度和可靠性,且不受过渡电阻的影响。