基于电磁耦合注入的电力电缆局部缺陷在线定位方法

为了解决现有频域反射方法仅能在离线情况下对电缆缺陷进行定位检测的不足,提出了一种基于频域反射法和电磁耦合技术的电缆缺陷在线定位方法。首先,依据电缆分布参数模型对含有局部缺陷的电缆进行仿真建模,分析了不同电容变化程度的缺陷点与不同测试频率对电缆缺陷定位效果的影响。然后,探究了传感器结构对信号注入效率的影响。最后,分别在实验室105 m和500 m电力电缆上进行验证,在离线测试情况下,通过改变105 m电缆末端负载阻值,模拟不同电缆负载下的线路情况,并分析其对局部缺陷处和电缆末端处反射强度的影响。在带电测试情况下,通过串联谐振平台对500 m电缆进行通电,利用所提在线定位方法对该电缆进行测试,以检验所提方法的有效性。仿真及实验结果表明：相较于电缆离线定位测试方法,该方法能够在电缆通电的状态下,实现对电缆缺陷点的在线定位,且具有较高定位精度和识别灵敏度。     

基于Prony算法的电力电缆极化等效电路参数辨识

为了解决当前XLPE电力电缆绝缘扩展Debye模型参数辨识中的问题,提出了一种基于Prony算法的参数辨识方法。首先利用去极化电流数据构建样本矩阵Re;然后根据样本矩阵Re的奇异值来确定扩展Debye模型弛豫支路数;最后用去极化电流数据构建新的样本矩阵R来进行扩展Debye模型的等效电路参数辨识。通过仿真和实测分析,证明该方法能有效地辨识扩展Debye模型的等效电路参数,且采用该方法辨识得到的最大时间常数可以作为表征热老化电缆绝缘老化程度的特征量。     

基于FDR和时频脉冲转换的长电缆缺陷极性识别研究EI北大核心CSCD

为解决采用频域反射技术进行长电缆缺陷检测时,其结果易受低频段数据缺失占比的影响,而难以判断电缆缺陷极性的问题,该文提出一种基于频域反射技术的电缆阻抗失配点时频脉冲转换算法以实现缺陷的定位和极性判别。首先,采用2阶Nuttall自卷积窗的快速傅里叶计算方法对不同类型的电缆阻抗失配点进行定位。其次,提出电缆阻抗失配点时频脉冲转换算法,利用高斯窄带包络信号良好的频段调节能力和时频特性,详细阐述了时频脉冲的参数设计和极性判断方法。之后,运用仿真,对不同类型的阻抗失配点进行时频脉冲转换,验证了该算法的有效性。最后,采用该算法对实验室含接头长1500m的10k V XLPE电缆进行实验验证。仿真和实验结果表明:时频脉冲转换算法可以有效地定位长电缆阻抗失配点并且实现不同类型阻抗失配点的极性识别;同时,不同长度电缆阻抗失配点的时频脉冲转换结果不受低频段数据缺失占比的影响,有效提高了长电缆阻抗失配点的极性识别率。     

基于低频信号注入法的电缆绝缘在线监测

本文提出一种基于介质损耗法的电缆绝缘在线监测方法——低频信号注入法,通过向电缆注入电压信号并测量其响应的低频介质损耗来判断电缆绝缘材料的老化程度。通过仿真和计算得到电缆低频介质损耗因数随电缆绝缘材料老化程度的变化规律,并通过低频介质损耗仿真试验对模拟计算结果进行验证。结果表明:对于不同故障的电缆绝缘,可以通过介质损耗因数的变化来判断其绝缘状况,因此通过低频信号注入法判断电缆绝缘状况是可行的。     

基于极化-去极化电流法的实际变压器油纸绝缘老化状态的现场评估

为了研究极化-去极化电流法(PDC)对变压器油纸绝缘老化的现场诊断效果以及适用于现场诊断的老化特征参量,使用极化-去极化电流测试装置在现场条件下对多个存在不同老化问题的变压器进行了诊断。通过从极化-去极化电流中提取出的老化特征参量对各变压器的绝缘老化状态进行分析,并与现有的变压器绝缘诊断手段的测试结果进行对比。结果表明:PDC方法能够有效应用于现场变压器油纸绝缘老化状态的评估,提取出的综合电导率、绝缘油电导率以及低频介质损耗因数3个老化特征参量可以从不同方面反映变压器绝缘的老化情况,且结果与变压器绝缘电阻测试、绝缘油试验以及绝缘油介质损耗因数测试结果相符。     

频域反射法中阻抗变化类型判断技术

利用行波的反射可以有效地探测电缆的局部缺陷和故障等阻抗异变点,反射波的传播距离和极性可分别用于定位阻抗异变点和判断阻抗异变点的类型.频域反射(FDR)技术是识别电缆中反射波的有效手段之一,但是现有FDR技术仅能计算反射波的传播距离,而不能判断波形极性,因此,该文提出一种FDR的波形极性判断技术.首先阐述FDR中反射波的识别原理,将Hanning自卷积窗的快速傅里叶变换插值算法用于FDR中反射系数谱分析,对FDR测试下限频率和频变波速造成的相位偏差进行修正,得到频率值和修正后的相位值用于计算反射波的传播距离和判断波形极性;然后对单反射波和多反射波的电缆模型进行仿真,检验该技术的可行性;最后在实验室105m长的10kV交联聚乙烯电力电缆上制作阻抗异变点对该方法的准确性进行验证.仿真和实验结果表明,该文所提方法可以有效获取FDR中反射波的传播距离和极性.     

基于广义S变换与数学形态学的局部放电窄带干扰抑制方法

针对高压电力设备局部放电信号受周期性窄带干扰影响大的问题,提出了一种基于广义S变换与数学形态学的局部放电窄带干扰抑制方法。该方法可以从染噪局部放电(partial discharge,PD)信号中分离出原始PD信号和窄带干扰信号的时频谱图,从而在时频域内准确辨识出窄带干扰和原始PD信号,避免强能量的窄带干扰掩盖原始PD信号时频特征的问题。再利用总体最小二乘不变旋转矢量技术准确估计窄带干扰的特征参数,以抑制染噪PD信号中窄带干扰。对仿真和实测PD信号开展窄带干扰的抑制测试,测试结果表明：该文所提方法可以有效分离出染噪PD信号时频谱图中窄带干扰和PD信号,提高了时频分析的准确率;同时相比于传统的快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法谱最小熵解卷积滤波法和自适应奇异值分解法,该文方法能够有效抑制小幅值的窄带干扰,具备更好的窄带干扰抑制效果,以恢复局放信号的波形特征。     

基于输入阻抗谱的电力电缆本体局部缺陷类型识别及定位

为解决局部放电(PD)法和反射系数谱(RCS)法在电力电缆本体局部缺陷类型识别及定位方面存在的不足,提出一种基于输入阻抗谱的电力电缆本体局部缺陷类型识别及定位方法.首先,依据电力电缆分布参数模型,通过仿真分析,得到含有容性/感性缺陷的电力电缆输入阻抗谱特征.然后,运用电力电缆输入阻抗谱、Kaiser窗实现对电力电缆局部缺陷的高灵敏度定位,得到具有直观性的定位谱图.最后,在实验室13m长的电力电缆上制作两种局部缺陷样本(铜屏蔽层缺损缺陷与热老化缺陷),用于验证所提方法的有效性.仿真和实验结果表明,该方法对长度大于5cm或电容变化大于±5％的局部缺陷具有较高的识别灵敏度,不仅能对电力电缆本体局部缺陷类型进行识别,还能实现对微弱缺陷的有效定位.     

基于时间反演相位法的电力电缆局部放电定位EI北大核心CSCD

为解决传统时延估计法定位精度较低以及存在定位死区的问题,提出基于时间反演相位的电力电缆局部放电定位方法,不仅在定位精度上优于传统时延估计法,而且能够实现对电缆首末端局放源的准确定位。首先,利用MATLAB建立电力电缆频域模型,利用双指数脉冲模拟实际局放信号,并分别从仿真和实验的角度验证了该方法的可行性;然后,研究了不同信噪比、不同传输距离、不同量化误差以及不同采样率对定位精度的影响,并与传统时延估计法中最为常用的能量法和相关法作比较。最后,利用振荡波测试系统对259.2 m的10 kV XLPE电力电缆进行局部放电试验,验证了定位的有效性和准确性。结果表明,基于相位的时间反演法能够准确定位局放源的位置,并且能够解决传统时延估计方法中存在的定位死区问题。     

基于冲击介电响应法的电力电缆绝缘状态评估

为了解决传统频域介电谱法在电缆绝缘测试中的不足,提出一种基于冲击电压的介电响应法用于评估电缆绝缘状态。首先从理论上对冲击介电响应法进行推导,然后从仿真角度分析用该方法评估电缆绝缘状态的可行性,最后搭建了冲击实验平台,并对不同老化时长的短电缆样本进行测试。结果表明:冲击介电响应法能够反映出电缆在较宽频率范围下的介质损耗变化,老化电缆的介质损耗因数随着频率升高出现回升现象,且随老化时间的增加其回升程度更为明显。研究结果表明冲击下的介电响应特征能有效评估电缆的绝缘老化状态。