考虑相速度频变特性的改进互相关算法局部放电定位

电力电缆局部放电检测是诊断电缆绝缘状态的有效手段。针对传统时延估计局部放电定位方法中定位精度较低的问题,在互相关算法的基础上考虑电缆相速度的频变特性,利用电缆相速度对局放信号相位差进行修正。该方法不仅保留了互相关算法具有的抗噪性能,而且通过对局放信号相位差进行修正后,定位精度明显提高。首先,通过MATLAB搭建电缆仿真模型对不同信噪比和不同位置下的局放源进行定位,然后在实验室一条长为498 m长的10 k V XLPE电缆上利用振荡波局部放电测试系统进行局部放电定位实验,对该方法的可行性进行了验证。仿真和实测结果表明,利用相速度对局放信号相位差进行修正后,定位精度明显提高,并且定位结果对不同位置的局放源具有较好的鲁棒性,同时该方法在较低信噪比(-5 dB)下也能达到较小的定位误差。     

基于距离的互相关算法在电力电缆局部放电定位中的应用

电力电缆局部放电源定位是找出电缆局部缺陷的有效手段之一。为了解决传统互相关算法的定位结果受采样频率和电缆相速度频变特性影响大的问题,提出了一种基于距离的互相关算法用于电力电缆局放源定位。首先介绍了基于距离的互相关算法的基本原理,然后利用MATLAB建立了局放传播模型验证了该方法的有效性,研究了不同传播距离,不同采样频率和不同信噪比对定位精度的影响。最后利用振荡波测试平台对250 m的10 kV XLPE电力电缆进行局部放电试验,利用不同方法对局放信号进行定位,验证了该方法的优越性。仿真和实测结果表明,由于该互相关算法是直接以距离为自变量,不需要进行时延估计,因此该方法相较于传统的互相关方法具有更高的定位精度。     

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。     

考虑相速度频变特性的改进相位差算法局部放电定位

电力电缆局部放电(PD)源的精确定位对于保障城市电网的稳定运行具有重要意义.针对传统相位差算法的定位精度受相速度频变效应和噪声影响大的问题,该文提出一种改进相位差算法用于电缆局部放电定位,该方法考虑了相速度频变效应和PD频带分布特点,因此拥有更高的定位精度,同时具有较好的抗噪能力.首先,介绍该方法的基本原理,该方法选取PD的频带范围进行相位差展开,并利用电缆的相速度对相位差进行修正以完成局部放电源定位;然后,在Matlab软件中搭建仿真模型,证实了该方法的可行性;最后,在实验室中用该文所提方法对250m含缺陷的电力电缆进行实际局部放电源的定位测试.仿真和实测结果表明,所提定位方法具有较高的定位精度,在实际工程中能取得较好的效果.     

一起基于特高频法的电缆局部放电带电检测与定位案例分析

在开展电缆局放测试研究时,将特高频电磁耦合技术应用到XLPE电缆的局部放电检测与定位中,信号采集采用电容式传感器从电缆本体上获取方式。测试中发现762-14线路B相电缆户外终端具有比较明显的局部放电信号,采用短距离时差定位分析法,判定局放信号来源于B相终端,对该相终端进行解体后发现应力锥内外表面和尾部具有明显的放电痕迹,验证了特高频电缆局放检测与定位技术的有效性。特高频技术在电缆局放检测和定位中的开展应用为电缆在线局放检测研究提供了一个新的方向。     

基于VMD-WVD相位法的长电缆局放双端定位

快速准确定位电缆局放故障位置对电缆系统安全稳定运行具有重要意义。针对传统行波定位法在长电缆局放定位时反射信号难以识别以及存在时间同步误差的问题,提出一种基于变分模态分解-维格纳威尔分布(VMD-WVD)相位法的电缆局放双端定位方法,通过准确标记双端局放信号波头时刻实现双端局放信号的同步,利用相位定位实现长电缆局放入射信号的双端同步。文中建立了长线路PSCAD模型,分析故障位置、电缆长度和采样率对VMD-WVD相位法在长电缆定位的精度影响。结果表明,在上述3种因素影响下,VMD-WVD相位法的平均定位精度分别为0.54%,0.85%,0.69%,高于传统行波定位法。文中研究成果为长电缆局部放电精准定位提供一种全新思路。     

可视局放UHF空间定位系统及时延估计实现

文中介绍的可视局放UHF空间定位系统利用4个位于不同高度云台上的UHF天线阵列,检测局放中的UHF信号,基于时延估计和空间几何解算实现放电信号准确定位,并通过摄像对局放点进行可视化。首先分析了局部放电UHF电磁波的辐射及其定位原理,阐述了可视局放UHF空间定位系统组成,重点研究了结合阀值法和过零点插值的时延估计方法。最后通过测试验证系统的有效性。     

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。     

GIS局部放电特高频信号时延的分数阶希尔伯特估计算法

时延估计是GIS特高频局部放电检测基于时差定位的基础,是决定故障定位精度的关键。文中阐述了分数阶希尔伯特变换用于时延估计的理论基础,提出了基于分数阶希尔伯特变换的GIS特高频局部放电时延估计方法,并给出了时延估计算法的数值实现步骤。针对某220 kV GIS设备特高频局部放电巡检过程中在开关气室发现的异常局部放电信号,现场利用高速示波器采集开关气室两侧盆式绝缘子浇筑孔处泄露的特高频电磁波信号。根据文中提出的时延估计算法计算两路特高频电磁波信号时延,准确计算出放电源的空间位置,距盆式绝缘子浇筑孔1.25 m,该间隔开关气室解体后测量放电源距浇筑孔1.3 m。利用分数阶希尔伯特算法的局部放电放电源定位误差明显低于双谱时延估计算法和插值相关法时延估计算法,从而表明了该算法具有较好的有效性和实用性。     

基于超高频电磁波的变电站局部放电空间定位

局部放电的测量和诊断已成为评估高压电力设备运行状态的重要方法之一。但目前的局部放电监测主要以单个设备监测为主,测试仪器程序多,成本高,维护工程大。可利用4个天线组成天线阵列接收超高频(UHF)电磁波,并定义三维坐标系对变电站范围内的放电源进行全站的局放定位。重点研究了基于能量积累法计算信号起始时刻和基于信号时延序列实现放电源准确定位算法的原理,并给出了求解基于时差的以局放源位置为未知数的非线性方程组的Newton算法和网络搜索法。实验室测试和现场测试验证了基于射频天线阵列实现变电站范围内局部放电定位的有效性,提出的定位算法可以自适应求解基于时差序列的非线性方程组,既保证了求解的速度,又能解决方程的收敛问题,满足变电站全站局部放电定位准确度的要求。     

基于特高频法的XLPE电缆局部放电定位技术研究

在开展电缆局放的定位研究中,将特高频技术应用到XLPE电缆的局部放电带电检测,采用电容式传感器从电缆本体上获取局放信号,提出了一种有别于传统方法的局部放电定位技术,即短距离时差定位分析法。通过试验数据及现场实际检测数据分析局放定位新技术的有效性、实用性及目前存在的不足。该定位技术无需依赖于复杂的理论研究模型,适用于现场检测对电缆局部放电故障及环境噪声来源进行定位。     

基于高频电流电磁耦合法的XLPE电缆局部放电测量分析

通过归纳电缆局部放电测量信号的各种干扰源及放电信号基本特征,分析局部放电测量中信号识别方法的放电相位图谱、信号频谱特性、信号幅特性以及信号分离技术,提出了一种基于高频电流电磁耦合法的局放带电测试方法.该法结合计算机辅助分析手段,利用现有局部放电研究成果和经验,可提高局放测量中对信号进行正确分析和判别的能力.应用该方法对某电缆线路开展测试工作,并分离出局部放电信号.     

高压电缆运行参数获取技术与实践

北京电力经济技术研究院参与了国网公司高输送容量电缆的研究与示范,因该电缆的绝缘结构进行了优化设计,需要获取安装及运行过程中的绝缘性能数据,通过局部放电特征可获取并研究电缆的各种参数,介绍了获取局部放电测试在高压电缆领域中的技术,局部放电监测系统由传感器和局放测量设备组成,具有良好的图形界面,可以不间断监测高压电缆线路的局部放电,对局放信号分离与放电波形分析,进行局放类型识别,并提供智能报警和故障定位。并给出了2个实际运行中的局放检测案例。     

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。     

基于支持向量机递归特征消除的电缆局部放电特征寻优

电缆局部放电通常由电缆缺陷引起。有效地识别局放信号可以快速地判断缺陷类型。本文提出了一种基于支持向量机递归特征消除且结合了K均值聚类算法的局部放电特征优选新方法。对原始数据提取特征后展开了K-SVM-RFE的特征寻优,按照权重大小获得了不同类型缺陷的局部放电特征排序结果,并对优选排序结果进行了验证。结果表明,不同类型局部放电信号有效特征参数是测试电压和相角与极性的乘积。不同算法下的验证结果表明,本文提出的K-SVM-RFE的特征寻优方法是一种有效的电缆局部放电特征优选方法,可大幅提高电缆缺陷的故障诊断率。     

基于小波变换和HOG特征的变压器局部放电类型识别方法

不同类型的电力变压器局部放电对变压器绝缘造成的破坏程度不同,正确识别变压器局放类型对于评价变压器的绝缘状况至关重要.提出一种基于小波变换和梯度直方图(HOG)特征的变压器局放模式识别方法,首先根据变压器绝缘缺陷结构特点,设计制作了3种典型的局放缺陷模型,在实验室搭建测试平台并采用脉冲电流法获取变压器局放数据;其次对局放信号进行小波时频变换,获取局放信号的时频谱图并对该时频谱图进行灰度化和归一化处理;最后利用HOG算法提取局放时频谱图上的特征参量并送入分类器,实现变压器不同类型局部放电的模式识别.识别结果表明,该方法的平均识别准确率高达98％,能够有效识别变压器放电类型.     

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。     

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。     

基于高阶累积量的局部放电超高频信号时延估计算法

时延估计是基于时间差的变电站局部放电空间定位算法的基础,也是决定定位准确度的关键。为此,以Tugnait的高阶统计量理论为基础,提出了基于4阶累积量的局部放电超高频(UHF)信号时延估计算法,并给出了具体的时延计算方法。该算法以高阶累积量代替信号本身来进行相关分析,估算得出信号时延,具有对相关特性未知的Gaussian噪声不敏感的优点。仿真实验利用双指数振荡衰减函数,并加入Gaussian噪声和定频干扰,模拟变电站现场局部放电超高频信号,利用该时延估计算法可以准确得到信号时延。最终利用该算法计算变电站实测多路超高频信号的时延,并将该时延序列应用于基于天线阵列的变电站局部放电定位,估算出局部放电源的空间位置,且定位误差<0.3m,验证了该算法的有效性和实用性。