基于LSTM算法的高压交联电缆线路振荡波局部放电检测方法

高压交联电缆线路承担的高电压、大容量电力输送任务存在复杂性。针对线路振荡波局部放电检测准确度较差,难以进行缺陷定位的问题,提出基于长短期记忆（LSTM）网络算法的高压交联电缆线路振荡波局部放电检测方法。应用振荡波电压法搭建高压交联电缆线路振荡波局部放电检测框架。基于小波包分解算法,提取典型局部放电信号特征,通过LSTM网络算法识别与检测振荡波局部放电信号,消除局部放电信号中的噪声。根据原始振荡波与反射振荡波到达测试端的时间差,结合振荡波传播速度,确定高压交联电缆线路缺陷位置,实现电缆线路振荡波的局部放电检测。试验结果表明,所提方法的局部放电信号识别准确度更高,电缆线路缺陷定位更精准,实际应用性能较佳。     

Comparison of on-line partial discharge detection methods for HV cable joints

The capacitive coupler, acoustic emission (AE) sensor and radio frequency current transducer (RFCT) have been used to detect partial discharge (PD) activity within a 132 kV prefabricated cable joint containing a known defect. Although each of the three methods has been applied individually under different situations, a comprehensive investigation and comparison of these three methods has not yet been made. Results obtained were compared to measurements made using the conventional electrical detection method. The quantification of the capacitive coupler measured signal in mV with a discharge apparent quantity in pC has been investigated and an on-line quantification method proposed. The capacitive coupler has good detection sensitivity and PD location can be realised by studying the time of Right between signals from two sensors. The difference in pulse shape, spectrum and time of flight between an internal discharge and external interference has been investigated. The AE approach has the advantage of being free from electrical interference. However, investigation indicated that AE signals were significantly attenuated within the cable joint. RFCTs were used to detect the discharge current flowing through the cable sheath. Where the detection sensitivity was low, a wavelet de-noising method was applied to process the RFCT signals and proved to tie effective in increasing the measurement signal to noise ratio.     

Development of a partial discharge location method for power cables

Insulation deterioration of power cables can be measured by the method of partial discharge. If a large partial discharge is detected in a cable, the cable is considered to be defective and a partial discharge is located to find the position of the defect. However, partial discharge location methods are generally disadvantageous in that they require much skill for operation and have inferior sensitivity and accuracy. To solve these problems, the authors developed a locating method using two-phase cable and an automatic partial discharge locator which automatically localizes the generating site of discharge immediately after making partial discharge measurement by simple operations. Field measurements are made on SL (separately lead-covered) cables and other cables with the locator to test its accuracy and reliability, and it was found that the device is effective and useful.     

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。     

基于EEMD与边际谱能量的电缆局部放电定位方法

振荡波局部放电试验在电缆绝缘缺陷检测中得到了越来越多的研究和应用,但背景噪声干扰和放电脉冲匹配的问题会影响局部放电定位的准确度。为实现振荡波电压下电缆绝缘缺陷的准确定位,提出一种基于集合经验模态分解与Hilbert边际谱能量的局部放电定位方法。首先采用移动窗口阈值法提取出局部放电脉冲信号,采用集合经验模态分解算法对信号进行分解,对得到的各分量进行Hilbert变换获得其边际谱能量值;然后选择不同本征模态函数分量在原始信号边际谱能量值的占比作为特征量,计算信号相似度进行入射脉冲信号和反射脉冲信号的匹配,最终采用时域反射法进行局部放电定位;最后对35 kV电缆进行振荡波耐压试验,对检测到的局部放电信号进行定位计算。结果表明,提出的方法可以在高斯白噪声较强的情况下实现电缆绝缘缺陷定位,定位平均误差可以达到1.15%。     

基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法

为提升变压器局部放电特高频信号检测灵敏度和抗干扰能力,研制了上限检测频率达480 MHz的特高频线圈传感器,其具备在变压器铁芯/夹件接地位置检测局部放电特高频电流信号的能力。在实验室设置局部放电模拟缺陷,研究了变压器悬浮电位放电和绝缘表面放电的信号特征,有助于对现场检测的信号进行类型识别。研究了变压器现场检测去干扰方法,在此基础上研究了基于宽频带声电检测的变压器现场局部放电诊断及定位方法,并进行了实测验证,检出110 kV变压器内部局部电位放电缺陷,有助于提升变压器局部放电现场检测水平和诊断准确性。     

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。     

变压器局部放电多目标无源定位中去除测向交叉定位虚假点的快速算法

测向交叉定位是一种通过对放电信号进行分析获得放电源位置信息的方法,但在多放电源的情况下存在大量的虚假定位,如何消除测向线虚假定位是其关键技术.文中提出一种利用同一信号的相关性原理,对两个阵列测向结果进行信号分离来去除虚假定位的方法.该方法首先运用多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法对多个局部放电源进行观测和计算,得到各个信号源的方位:然后利用信号的方向信息分别进行信号的分离,再将分离信号进行相关性运算,依据信号本身的相关性进行位置配对,从而去除了虚假定位.该方法只需要测向信息,无须其他先验知识.仿真结果表明了该方法的有效性和实用性.     

基于超高频和超声波相控接收原理的油中局部放电定位法仿真研究

提出一种基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法。该方法以分别检测局部放电产生的超高频和超声波信号的相控接收阵构成平面传感器,以超高频相控接收阵检测到的局部放电超高频电磁波信号作为时间基准,由此得出接收到的超声波信号的时延,进而计算出放电点与传感器间的距离;再根据相控阵扫描的方位角和仰角,与算出的距离一起就可得出局部放电源的几何位置。多个空间位置不同的局部放电,其产生的最大信号所处的对应于空间角度的波束阵列的位置不同,相对于同一采样起始点的时间基准不同,而且时间间隔也不同,因此还可实现多局放源的定位。对这一设想进行仿真研究,结果表明该方法能对油中局部放电进行较精确的定位,并可较好地解决多局放点定位问题。     

基于Spc-Shrink平稳小波变换的GIS局部放电降噪方法

气体绝缘金属封闭开关设备进行局部放电检测时易受到白噪声的影响。为了有效滤除局部放电信号中的白噪声干扰,提出了一种基于新型噪声阈值规则的平稳小波降噪方法。该方法利用统计过程控制理论确定了小波系数的初始上限和下限,并根据每层小波系数的统计特征迭代更新上限与下限,通过该上、下限求出信号的噪声阈值水平,从而对局部放电信号的进行自适应降噪。所使用的平稳小波变换摒弃了传统小波的下采样步骤,对局部放电信号的表征更为完整。本文对三种5 dB染噪局部放电信号进行噪声抑制,降噪后信噪比达到19.1433 dB,均方根误差维持在0.03以内。而处理实验室平台下采集的染噪局部放电信号,信号抑制比为17.1769。本文所提算法能较好抑制局部放电信号中的噪声,去噪后的波形特征明显,失真程度低。     

高压电缆终端在线局部放电测试分析

介绍了综合运用高频(high frequency,HF)与超高频(ultrahigh frequency,UHF)2种测试技术成功实现对运行中高压电缆终端局部放电进行测试的实例.方法是首先利用UHF检测系统初步巡检,然后根据现场情况分别采用多种信号检取方式从被试电缆终端取样测量信号,进行HF深入测量.测试的结果:获得了...     

基于微观和统计信息的GIS局部放电定位技术

特高频时差定位法由于对放电脉冲到达时间差的计算精度要求较高,难以在局部放电监测的实际场景中广泛应用。本文提出了一种基于微观信息和统计信息的GIS局部放电定位技术,首先利用放电脉冲的微观信息检定到达时间并修正时间差,然后利用多次定位结果的概率分布确定最终定位结果。现场实验和案例分析表明,该局部放电定位技术能够提高局部放电定位的精度和抗噪声干扰能力,并且无论是单个放电缺陷还是多个放电缺陷,都能够准确定位到放电源的位置。     

基于时域能量与自适应奇异值阈值的改进局放信号去噪方法

局部放电(简称局放)检测是探测电力电缆绝缘缺陷的有效手段。针对传统短时奇异值分解(STSVD)白噪声抑制方法存在的不足,文中提出了一种基于时域能量与自适应奇异值阈值的局放信号白噪声抑制方法。该方法利用自适应奇异值阈值估计策略对重构奇异值个数进行准确估计,并在此基础上结合时域能量准则仅对局放脉冲区域进行去噪处理,从而极大地提升了算法的执行效率。对仿真和实测含噪局放信号进行处理,并将去噪结果与现有的自适应奇异值分解(ASVD)、传统STSVD及小波变换去噪结果进行对比。研究结果表明：相比于ASVD、小波变换去噪方法,文中所提去噪方法能够取得更好的去噪效果,去噪后波形误差更小;相比于传统STSVD,文中所提方法能够有效解决去噪后存在的毛刺干扰问题,且计算速率更快。     

基于核典型相关分析融合的XLPE电缆局部放电模式识别

提出使用核典型相关分析方法提取XLPE电缆接头局部放电信号PRPD图谱特征信息,并使用K最近邻分类算法实现不同绝缘缺陷模式的高准确率识别。利用YJV-26/35 k V型电缆及其附件设计了4种典型绝缘缺陷,使用脉冲电流检测获取局部放电样本信息,绘制了PRPD图谱并应用于样本数据,研究不同特征向量下的识别效果,在适合维数最终获得较高识别正确率。相对于传统电力设备模式识别方法,不但可以有效反映信号非线性特征,并可以将多种特征进行有效融合,消除冗余特征。     

XLPE电力电缆附件局部放电测量与分析

为研究XLPE电力电缆附件现场常见典型缺陷的放电特征,在3根电缆实体上分别设计制作了中间接头尖刺、主绝缘划伤和终端头应力锥错位3种放电模型,建立了基于PDBase的局部放电测量分析系统。对比研究了3种典型缺陷的局部放电特征,分析了放电次数相位分布谱图H_n(φ)、放电最大幅值相位分布谱图H_(qmax)(φ)和放电幅值分布谱图H(q)3种统计特征。试验结果表明,不同缺陷类型其放电发展过程不尽相同,呈现的PRPD谱图、单个脉冲波形、相位分布趋势及统计特征区别明显;而同一缺陷在相同条件下其放电特征呈现出相似规律且重复性好;这些特征为进一步开展电缆附件放电机理研究及放电类型的模式识别提供了有力的试验依据。     

基于阵列信号处理的变压器内局部放电源多目标定位方法

提出了一种运用阵列信号处理技术实现变压器内多个放电源同时定位的新方法,该方法在变压器内壁安装两个超声波传感器阵列,通过传感器阵列接收目标空间辐射的超声波信号,应用阵列信号处理技术中的空间谱估计理论分析阵列传感器所接收信号的特征信息(信号源数、传播方向),并完成放电源数的估计、放电源方向的估计和放电源距离的计算,进而实现局部放电的多目标定位。仿真结果表明,该方法具有良好的分辨力和估计精度,能有效估计出变压器内多个放电点的空间位置。     

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。     

XLPE电力电缆中局部放电检测及定位技术的研究现状

综述了XLPE电力电缆局部放电检测技术的研究现状,重点介绍了用于电缆的各种局部放电检测技术和定位方法。根据检测原理及选用传感器的不同,目前电缆局部放电的检测方法大致有声发射法、电容耦合法、电感耦合法、超高频法和方向耦合法等。对于电缆而言,局部放电源定位具有重要的实际意义,笔者在讨论电缆信号传输模型的基础上,给出了目前主要的定位方法,包括时域反射法及多种改进技术。根据各种方法优缺点的综合比较,对各种方法的适用性分别进行了论述,同时结合电缆局部放电检测的实际需求,对未来的研究方向进行了展望。     

基于直流局部放电的高压储能电容器缺陷的模糊识别

为提高脉冲功率系统中高压储能电容器的可靠性,笔者利用直流下局部放电对电容器进行缺陷检测,得到直流局部放电测量数据的统计谱图,提出基于模糊数学理论识别电容器缺陷类型的方法.首先从22个统计算子中挑选出12个具有典型特征的统计算子组成特征向量,然后通过内部缺陷、接触缺陷、重叠缺陷、油质缺陷4种典型缺陷的测量,计算出每种缺陷...     

变压器带电检测定位及跟踪技术的应用

介绍了超声波、特高频、高频电流以及时差定位法等局部放电带电检测原理,利用PDS-T90检测到某110 kV变电站2号主变压器（简称主变）存在局部放电现象,根据特高频与高频电流数据,初步推断放电类型来自高压侧电缆仓部位的绝缘类放电。利用PDS-G1500进行定相分析后,判定放电源存在于高压侧C相电缆仓,再利用特高频精确定位,通过时差分析法确定具体放电位置。考虑该变电站负荷的重要性,不便停电处理,经研究决定加装重症监护系统PDS-G100M,实时跟踪放电强度及增长趋势变化,该技术实现了对变压器的局部放电信号进行跟踪、趋势判断并及时预警,科学制定状态检修方案。结果表明,2号主变局部放电信号稳定,无明显增长趋势,故消除了安全隐患,保证了供电可靠性。