CN102221665A - 电力电缆局部放电检测对比方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力电缆局部放电检测对比方法，其包括如下步骤：a、在待测电力电缆的端部安装信号传感器，通过信号传感器检测电力电缆的放电信号；b、将所述放电信号经过处理后，输送到信号处理装置内；c、所述信号处理装置将接收的放电信号进行背景噪声分离，得到相应放电信号的相位、波形及频谱特征，并生成相应的放电图像；d、信号处理装置将得到的放电图像与信号处理装置内预存的标准放电图像进行比较，输出电力电缆局部放电相应的类型及放电等级。本发明能够快速准确地输出电力电缆的局部放电类型及相应的放电等级；避免了认为观察的疲劳及误差，提高了对电力电缆局部放电检测的准确性，安全可靠。

Description

电力电缆局部放电检测对比方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法，尤其是一种电力电缆局部放电检测对比方法，属于电力电缆检测的技术领域。

背景技术

在电气设备的绝缘系统中，各部位的电场强度往往是不相等的，当局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没有被击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电（Partial Discharge,简称：P.D.）。发生在绝缘体内的称为内部局部放电；发生在绝缘体表面的称为表面局部放电；发生在导体边缘而周围都是气体的，称为电晕放电。

在电工产品中，绝缘体各区域承受的电场一般是不均匀的，导致电场不均匀的因素主要有：①电气设备的电极系统不对称，如针对板、圆柱体等。在变压器的高压出线端，电缆的末端等部位电场比较集中，容易首先产生放电。②介质不均匀，如各种复合介质：气体-固体组合、液体-固体组合等。在交变电场下，介质中的电场强度与其介电常数成反比，因此介电常数小的介质中电场强度高，容易发生放电。③绝缘体中含有气泡或其他杂质。气体的相对介电常数接近于1，各种固体、液体介质的相对介电常数都要比它大1倍以上，而固体、液体介质的击穿场强一般要比气体介质的大几倍到几十倍，因此绝缘体中有气泡存在是产生局部放电的最普遍原因。绝缘体内的气泡可能是产品制造过程中残留下的，也可能是在产品运行中由于热胀冷缩在不同材料的界面上出现了裂缝，或者由绝缘材料老化而分解出气体。④此外，在高场强中若有电位悬浮的金属体存在，也会在其边缘感应出很高的场强；在电气设备的各连接处，如果接触不好，也会在距离很微小的两个接点间产生高场强；这些都可能造成局部放电。

局部放电导致绝缘系统劣化的途径主要有：

（1）电效应：局部放电产生的电子、离子在电场作用下可具有很高的能量。这些高能粒子撞击介质表面时，可能打断绝缘材料的化学键，破坏绝缘体的分子结构，造成介质表面的侵蚀。

（2）热效应：局部放电产生的热能可使绝缘材料产生热裂解或促进氧化裂解，同时温度升高增大了绝缘材料的电导和损耗，加速了电老化过程，导致绝缘破坏。

（3）化学效应：局部放电产生的臭氧等活性物质会腐蚀绝缘体，导致绝缘材料性能劣化。

（4）辐射效应：局部放电产生的紫外线等辐射会促使绝缘材料变质。

（5）机械效应：局部放电中断续爆破性的放电和放电产生的高压气体及冲击波等产生的机械应力，也会造成绝缘的劣化。

高压、超高压绝缘电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘存在着可能危及电缆安全运行寿命的缺陷。以往，作为检测高电压等级电力电缆中产生的局放放电的检测方法，主要有电磁耦合法、电容传感器法、方向耦合传感器法等和脉冲电流法等，其中传统脉冲电流法用宽频带波形测量仪器测量得到的脉冲电流波形参数，通过对局部放电的脉冲电流中含有丰富的放电信息（放电量、放电相位、放电形式）及放电的不同发展阶段进行数学分析，用于表征不同放电形式和放电的不同发展阶段。目前，各国采用不同的原理来进行电缆局放信号各特征量的采集和对比、局放信号与干扰型号的分离方法，导致其最终形成的局放信号判断方法都与其采用的采集、抗干扰分离方法相对应，其对电力电缆局部放电的判断的准确性较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种电力电缆局部放电检测对比方法，其步骤简单，检测准确性高，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述电力电缆局部放电检测对比方法，所述局部放电检测对比方法包括如下步骤：

a、在待测电力电缆的端部安装信号传感器，通过信号传感器检测电力电缆的放电信号；b、将所述放电信号经过处理后，输送到信号处理装置内；c、所述信号处理装置将接收的放电信号进行背景噪声分离，得到相应放电信号的相位、波形及频谱特征，并生成相应的放电图像；d、信号处理装置将得到的放电图像与信号处理装置内预存的标准放电图像进行比较，输出电力电缆局部放电相应的类型及放电等级。

所述信号传感器为电流互感器，且待测电力电缆上安装有罗氏线圈；电流互感器利用脉冲电流法对待测电力电缆的局部放电进行检测。

所述电流互感器对电力电缆局部放电的采集频率为0~20MHz。所述信号处理装置利用3PARD算法分离放电信号内的背景噪声信号。所述信号处理装置包括计算机。

本发明的优点：通过在信号处理装置内预先设置标准放电图像，当信号处理装置将检测的放电信号去除背景噪声后生成相应的放电图像，将放电图像与标准放电图像进行比较，从而能够快速准确地输出电力电缆的局部放电类型及相应的放电等级；避免了认为观察的疲劳及误差，提高了对电力电缆局部放电检测的准确性，安全可靠。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

与架空线路相比，高压电力电缆具有供电可靠性高，布线不受地面、空间建筑物的影响，有利于美化城市和优化厂矿布局等诸多优点，得到广泛的推广应用。供电线路全部入地，减少了外物对电缆的破坏以及电缆本身的风化。例如风雨天造成某些地方的树枝压倒在架空线路上，还有交通意外中的汽车撞杆事故，都会造成线路短路停电，采用地下电缆输电可以有效避免这些电力事故，提高供电可靠性。

为了准确知道电力电缆局部是否有局部放电发生时，本发明电力电缆局部放电检测对比方法：

a、在待测电力电缆的端部安装信号传感器，通过信号传感器检测电力电缆的放电信号；

所述信号传感器包括感性传感器或容性传感器；当使用的感性传感器为电流互感器时，将电流互感器安装在电力电缆的接地线或交叉互联箱的互联线排上，这样当电力电缆有局部放电时，局部放电脉冲信号会沿电缆传输，并传到接地线上或互联箱上；同时，在待测电力电缆上或其接地线上安装罗氏线圈，获取电力电缆中的电压同步信号；电力电缆包括三相电缆，所述三相电缆的每相均安装信号传感器，同时对每一相进行局部放电信号检测；信号传感器的测量频率为0~20MHz；

信号传感器采用脉冲电流法测量电力电缆的局部放电信号；脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种方法, IEC（International Electrotechnical Commission）对此制定了专门的标准；用宽频带波形测量仪器测量得到的脉冲电流波形参数, 可以用来表征不同放电形式和放电的不同发展阶段。随着计算机技术的飞速发展, 计算机辅助测试系统和应用人工智能的专家诊断系统应用于脉冲电流的分析应该是电缆局部放电在线监测的一个发展方向；

由于局部放电的脉冲电流中含有丰富的放电信息(放电量、放电相位、放电形式、放电的不同发展阶段)，可以由此建立反映局部放电不同特征的谱图；

b、将所述放电信号经过处理后，输送到信号处理装置内；

信号传感器测量的电力电缆局部放电信号，需要经过A/D转换，这样才能将局部放电信号输送到信号处理装置内，信号处理装置包括计算机，所述计算机对提取的信号进行相应的处理；

c、所述信号处理装置将接收的放电信号进行背景噪声分离，得到相应放电信号的相位、波形及频谱特征，并生成相应的放电图像；

信号处理装置采用3PARD（三相幅值关系图）对放电信号内的背景噪声进行分离，当对局部放电信号进行背景噪声分离后，能够得到放电信号的峰值、平均值、放电频率、放电电流或相位图等信息，信号处理装置可以根据相应的信息，从而生成信号-电压曲线，信号-时间曲线或电压-时间曲线，并能够获得局部放电的起始电压、熄灭电压、各个时刻的放电量信息；

采用这种3PARD对背景噪声分离，可以将局部放电信号与干扰进行分离，也可以把不同的局放点的信号进行分离，从而识别多点放电的现象；利用三通道同步测量的信号的幅值关系，还可以很容易地分辨出信号来自于哪一相电缆可接头，有效避免了电缆接地箱体内交叉互联排对局部放电测试的影响；

d、信号处理装置将得到的放电图像与信号处理装置内预存的标准放电图像进行比较，输出电力电缆局部放电相应的类型及放电等级；

所述标准放电图像根据电力电缆局部放电的规律预先生成相应的图像，并作为以后对比检测的基准图像；当信号处理装置将得到的局部放电图像与标准放电图像对比后，能够得到电力电缆局部放电的类型及放电等级。

信号处理装置检测对比得到的局部放电检测结果包括以下几种情况：

1、绝缘优良且无外界干扰，无局部放电图谱；

电缆绝缘优良，且无外界干扰时，其测量波形很干净，在平面坐标系的1－4象限内信号很匀称。

2、内部气隙放电图谱

在电力电缆绝缘体内部气隙中放电时，气隙中电荷的交换和累积目前尚无法直接测量，但这种电荷的变化，必然会反映到绝缘体两端电极（导体）上电荷的变化。这两者之间的关系，可以通过等效电路进行分析。

通常介质内部气隙的放电，在正负两个半周内基本上是相同的，在示波屏上可以看到正负半周放电脉冲的图形基本上是对称的。

从大量实际测得的放电图可以得出，放电没有出现在试验电压的过峰值的一段相位上，且每次放电的大小，即脉冲的高度并不相等，而且放电多是出现在试验电压幅值绝对值的上升部分的相位上，即在平面坐标系的1、3象限上，只有在放电很剧烈时，才会扩展到电压绝对值下降部分的相位上，即在平面坐标系的2、4象限上，这可能是由于实际试品中往往存在多个气泡同时放电，或者是只有一个大气泡，但每次放电不是整个气泡面积上都放电，而只是其中的一部分，显然每次放电的电荷不一定相同，何况还可能在反向放电时，不一定会中和掉原来累积的电荷，而是正负电荷都是累积在气泡壁的附近，因此，产生沿气泡壁的表面放电。

3、内部杂质放电

在电力电缆绝缘本体上放置铜金属粉末颗粒杂质，杂质引起的电缆局放特征。这类缺陷的有无和类型判断，可以通过与图谱对比进行分析。

4、电晕放电

电晕放电是发生在导体周围全是气体的情况下，或者是在气体空间内存在的液体、固体物体都离产生放电的导体足够远的情况下，气体中的分子是自由移动的，放电产生的带电质点也不会固定在空间的某一固定位置上，因此放电过程与上述固体或液体绝缘中含有气泡的放电过程不同。以针对板的电极系统为例，在针尖附近场强最高，当外加电压上升到该处的场强达到气体的击穿场强时，在针尖附近就发生放电，由于电极在负极性时容易发射电子，同时正离子撞击阴极发生二次电子发射，使得放电总是在针尖为负极性时先出现，这时正离子，很快移向针尖电极而复合，电子在移向平板电极过程，附着于中性分子而成为负离子，负离子迁移的速度较慢，众多的负离子在电极之间，使得针尖附近的电场强度降低，于是放电暂停。之后，随着负离子移向平板电极，或外加电压上升，针尖附近的电场又升高到气体的击穿场强，于是又出现第二次放电。这样，电晕的放电脉冲就出现在外加电压负半周                                               

相位附近，几乎是对称于，出现的放电脉冲几乎是等幅值、等间隔的。随着电压的提高，放电大小几乎不变，只有次数增加。当电压足够高时，在正半周也会出现少量幅值大的放电。

当信号处理装置将生成的局部放电图像与标准图像对比后，就能够准确的判断出相应的局部放电类型和等级。

本发明通过在信号处理装置内预先设置标准放电图像，当信号处理装置将检测的放电信号去除背景噪声后生成相应的放电图像，将放电图像与标准放电图像进行比较，从而能够快速准确地输出电力电缆的局部放电类型及相应的放电等级；避免了认为观察的疲劳及误差，提高了对电力电缆局部放电检测的准确性，安全可靠。

Claims (5)

1. 一种电力电缆局部放电检测对比方法，其特征是，所述局部放电检测对比方法包括如下步骤：

（a）、在待测电力电缆的端部安装信号传感器，通过信号传感器检测电力电缆的放电信号；

（b）、将所述放电信号经过处理后，输送到信号处理装置内；

（c）、所述信号处理装置将接收的放电信号进行背景噪声分离，得到相应放电信号的相位、波形及频谱特征，并生成相应的放电图像；

（d）、信号处理装置将得到的放电图像与信号处理装置内预存的标准放电图像进行比较，输出电力电缆局部放电相应的类型及放电等级。

2.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电检测对比方法，其特征是：所述信号传感器为电流互感器，且待测电力电缆上安装有罗氏线圈；电流互感器利用脉冲电流法对待测电力电缆的局部放电进行检测。

3.根据权利要求2所述的电力电缆局部放电检测对比方法，其特征是：所述电流互感器对电力电缆局部放电的采集频率为0~20MHz。

4.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电检测对比方法，其特征是：所述信号处理装置利用3PARD算法分离放电信号内的背景噪声信号。

5.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电检测对比方法，其特征是：所述信号处理装置包括计算机。