CN103197218B - 一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法，所述带电检测方法包括如下步骤：a、建立电缆绝缘缺陷的局放综合指纹库，所述局放综合指纹库内包括若干局部放电模式分类；b、基于高频电磁耦合法三相同步采集并保存0.1Hz~20MHz间电缆放电脉冲信号，通过信号分离分析所述电缆放电脉冲信号的电流波形的特征值，以得到所需的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇；c、将得到的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇，与局放综合指纹库中的局部放电模式对比，并输出对应的高压电缆绝缘缺陷结果。本发明操作方便，提高诊断比较的有效性及效率，适应范围广，安全可靠。

Description

一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法

技术领域

本发明涉及一种检测诊断方法，尤其是一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法，属于电缆设备检测的技术领域。

背景技术

随着电网规模迅速扩大和用电需求的迅猛增长，社会对电网供电可靠性要求越来越高。作为状态检修的重要内容，电力设备带电检测技术的全面深入应用，能及时发现电力设备潜伏性运行隐患，避免突发性故障的发生，是电力设备安全、稳定运行的重要保障。

电力设备带电检测一般采用便携式检测设备，在运行状态下对设备状态量进行的现场检测，其检测方式为带电短时间内检测，有别于长期连续的在线监测，具有投资小，见效快的特点，适合当前我国电力生产管理模式和经营模式。

目前，国内外高压电气设备的状态评价和状态检修工作正在开展，而如何获得准确的状态量是实施的关键因素。局部放电作为高压电气设备绝缘状况不良的主要表现形式，既是引起绝缘老化的主要原因，又是表征绝缘状况的主要特征参数，因此受到国内外研究者的广泛关注。

在常规脉冲电流法中，测量频带一般在1MHz以内，这一方法在实验室内已得到充分应用。但在变电站等现场，由于在该频率范围内存在大量的现场干扰，为避开干扰，目前主流方法是将测量信号的频率上移到高频频段（3MHz～30MHz）甚至超高频频段（300MHz-3GHz）来检测局部放电信号。其传感器一般采用罗戈夫斯基线圈或超高频传感器，信号经传感器耦合到射频放大器、滤波器或检波器，然后由数字采样系统量化，并完成数字处理。射频检测法和超高频检测法可以避开现场中大量的低频及中频干扰，但仍然无法利用硬件完全消除干扰，干扰的抑制工作还须结合数字算法来进行。

目前国内外对局部放电抗干扰和模式识别开展了大量的研究工作，研究重点主要在于如何构造能够反映不同放电源类型的局放模式,从这些模式中提取有效的特征参量,并训练合适的分类器最终对局部放电源类型做出判断。这些研究通常是在单一缺陷绝缘系统中进行,并证实能够成功地对人造缺陷模型的单一局部放电源类型进行识别。然而,电气设备在制造和运行过程中,多种因素都会导致绝缘缺陷的形成,在长期的运行电压下，由多种缺陷引发的局部放电往往同时存在,测量得到的局部放电信号多是这些放电信号的总和,其识别分类相当复杂。

上述各种因素的存在，大大降低了高压电缆绝缘缺陷局部放电检测诊断的准确度和灵敏度，容易造成误判错判。因此，如何运用现有的先进技术，最大限度抑制检测现场的干扰，准确提取出局放信号，更可靠、更灵敏地为后续的绝缘诊断提供信息，成为高压电缆绝缘缺陷局部放电带电检测诊断中的关键。

有鉴于此，有必要提供一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法，其操作方便，提高诊断比较的有效性及效率，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法，所述带电检测方法包括如下步骤：

a、建立电缆绝缘缺陷的局放综合指纹库，所述局放综合指纹库内包括若干局部放电模式分类；

b、基于高频电磁耦合法三相同步采集并保存0.1Hz～20MHz间电缆放电脉冲信号，通过信号分离分析所述电缆放电脉冲信号的电流波形的特征值，以得到所需的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇；

c、将得到的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇，与局放综合指纹库中的局部放电模式对比，并输出对应的高压电缆绝缘缺陷结果。

所述步骤a中，包括如下步骤：

a1、制作具有代表性的电缆本体和附件结构，通过所述电缆本体和附件结构模拟高压电缆的典型绝缘缺陷；

a2、将制作的电缆本体和附件结构模拟在浸水运行条件下的缺陷产生，基于高频电磁耦合法采集放电脉冲信号，根据所述放电脉冲信号建立典型绝缘缺陷在不同频带下局放信号的放电数据库；

a3、对放电数据库内的海量数据进行统计分析，对放电脉冲信号的时域分布、频谱分布、频段的谱图、信号统计及特征分离谱图对局部放电模式分类，以形成局放综合指纹库。

所述步骤b中，对电缆放电脉冲信号进行信号分离的方法包括三相幅值关系图谱及三频段幅值关系图谱。

所述步骤b中，电流波形的特征值包括信号峰值、平均值、放电频率、放电电流或相位图。

本发明的优点：能够根据现场需要，通过对高压电缆线路绝缘缺陷信息进行的高速采集，通过有效的局部放电信号识别手段提取出属于本检测点的局部放电信号，与典型缺陷放电数据库进行对比诊断，完成绝缘缺陷的判定，操作方便，提高诊断比较的有效性及效率，适应范围广，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的检测流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能够实现快速有效地实现对高压电缆绝缘缺陷进行检测诊断，本发明所述带电检测方法包括如下步骤：

a、建立电缆绝缘缺陷的局放综合指纹库，所述局放综合指纹库内包括若干局部放电模式分类；

为了能够得到所述局放综合指纹库，首先在试验室内对各种具有代表性的电缆本体和附件结构下典型绝缘缺陷的局部放电特性进行研究，通过试验室设计、制作各种具有代表性的电缆本体和附件结构下的典型绝缘缺陷，终点模拟电缆本体及附件结构在浸水运行条件下的缺陷产生，通过对所述缺陷的脉冲信号进行处理分析后能够得到局放综合指纹库。

具体地，所述步骤a中，包括如下步骤：

a1、制作具有代表性的电缆本体和附件结构，通过所述电缆本体和附件结构模拟高压电缆的典型绝缘缺陷；

a2、将制作的电缆本体和附件结构模拟在浸水运行条件下的缺陷产生，基于高频电磁耦合法采集放电脉冲信号，根据所述放电脉冲信号建立典型绝缘缺陷在不同频带下局放信号的放电数据库；所述放电数据库内的信息包括数据库包括缺陷类型，放电时域波形、上升沿、脉宽、频带主峰等特征参数，以及放电的放电量-相位谱图的图片类数据。

a3、对放电数据库内的海量数据进行统计分析，对放电脉冲信号的时域分布、频谱分布、频段的谱图、信号统计及特征分离谱图对局部放电模式分类，以形成局放综合指纹库。

b、基于高频电磁耦合法三相同步采集并保存0.1Hz～20MHz间电缆放电脉冲信号，通过信号分离分析所述电缆放电脉冲信号的电流波形的特征值，以得到所需的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇；

本发明实施例中，基于高频电磁耦合法三相同步采集电缆放电信号能够降低低频与中频干扰。所述步骤（b）中，对电缆放电脉冲信号进行信号分离的方法包括三相幅值关系图谱及三频段幅值关系图谱。电流波形的特征值包括信号峰值、平均值、放电频率、放电电流或相位图。

结合实验室模拟和现场典型干扰实测数据，对放电数据库进行统计分析，通过特征提取和模式分类等数学建模方法，形成专家智能诊断系统，并将所述专家智能诊断系统纳入现有基于高频电磁耦合（CPDM）的局放测试系统中，弥补其不足，从而提高现场实测数据的判读效率，也能够形成带电检测诊断装置。

放电累积谱图是通过放电量-相位谱图在一段时间内的累积而形成的三维谱图。同类特征脉冲放点簇是利用三相信号的幅值比较而形成的不同形式的放电簇，用来区分不同放电源。

c、将得到的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇，与局放综合指纹库中的局部放电模式对比，并输出对应的高压电缆绝缘缺陷结果。

利用放电积累图谱的统计算子、灰度谱图模糊逻辑匹配、聚类分析，与各种缺陷的放电数据库和对比库进行特征分析对比，进而判断高压电缆线路绝缘缺陷情况。

统计算子：

1）、偏斜度S_k=∑[(x_i-μ)³p_i]/σ³

其中，x_i为各个相位窗的放电量，p_i为第i个相位窗值为x_i的概率，μ为∑x_i·p_i均值，σ为方差，σ²=∑(x_i-μ)²·p_i。

2）、翘度K_u=∑[(x_i-μ)⁴p_i]/σ⁴-3

3）、峰值个数Pe：即放电谱图的极大值数。

4）、相位不对称度其中，分别为正负半周放电起始相位。

5）、放电不对称度其中，分别为正负半周总放电量，N⁺、N^-分别为正负半周放电总次数。

6）、修正相关系数

$\mathrm{mcc}=Q\_\mathrm{asy}*P\_\mathrm{asy}*(\mathrm{\Σxy}-\mathrm{\Σx\Σy}/n)/\sqrt{[\mathrm{\Σ}{x}^2-{\left(\mathrm{\Σx}\right)}^2/n]*[\mathrm{\Σ}{y}^2-{\left(\mathrm{\Σy}\right)}^2/n]},$ x为电压正半周某相位窗放电量，y为负半周对应相位窗的放电量，n为相应窗的数量。

模糊匹配就是看实测数据及谱图与已知缺陷的放电谱图进行模糊隶属度计算得到相似系数。本发明实施例中，对放电积累图谱和同类特征脉冲放电簇进行统计算子、模糊逻辑匹配、聚类分析的操作均属于信号处理及模式识别领域常规的技术手段。

针对电缆运行现场强电磁场干扰源较多，单纯依赖硬件方法明显剔除和防止外界电磁场干扰的措施难度很大的特点，针对局放信号发生具有很大随机性，属于非平稳信号，相邻两次放电时间间隔不固定的特性，基于信号多周期统计数据，结合典型缺陷局放特征参量和现场干扰实测数据，依托综合特征指纹库，应用统计算子、灰度谱图模糊逻辑匹配、聚类分析等有效算法建立诊断系统，为现场局放带电检测提供直观依据和有效分析手段，从而提高现场测试效率和放电类型判断准确性。

本发明能够根据现场需要，通过对高压电缆线路绝缘缺陷信息进行的高速采集，通过有效的局部放电信号识别手段提取出属于本检测点的局部放电信号，与典型缺陷放电数据库进行对比诊断，完成绝缘缺陷的判定，操作方便，提高诊断比较的有效性及效率，适应范围广，安全可靠。

Claims (1)

1.一种高压电缆绝缘缺陷局放带电检测诊断方法，其特征是，带电检测诊断方法包括如下步骤：

（a）、建立电缆绝缘缺陷的局放综合指纹库，所述局放综合指纹库内包括若干局部放电模式分类；

（b）、基于高频电磁耦合法三相同步采集并保存0.1Hz~20MHz间电缆放电脉冲信号，通过信号分离分析所述电缆放电脉冲信号的电流波形的特征值，以得到所需的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇；

（c）、将得到的放电积累图谱及同类特征脉冲放电簇，与局放综合指纹库中的局部放电模式对比，并输出对应的高压电缆绝缘缺陷结果；

所述步骤（a）中，包括如下步骤：

（a1）、制作具有代表性的电缆本体和附件结构，通过所述电缆本体和附件结构模拟高压电缆的典型绝缘缺陷；

（a2）、将制作的电缆本体和附件结构模拟在浸水运行条件下的缺陷产生，基于高频电磁耦合法采集放电脉冲信号，根据所述放电脉冲信号建立典型绝缘缺陷在不同频带下局放信号的放电数据库；

（a3）、对放电数据库内的海量数据进行统计分析，对放电脉冲信号的时域分布、频谱分布、频段的谱图、信号统计及特征分离谱图对局部放电模式分类，以形成局放综合指纹库；

所述步骤（b）中，对电缆放电脉冲信号进行信号分离的方法包括三相幅值关系图谱及三频段幅值关系图谱；

所述步骤（b）中，电流波形的特征值包括信号峰值、平均值、放电频率、放电电流或相位图。