CN104849628B - 一种电缆附件故障分析检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆附件故障分析检测方法，包括：采集电缆附件故障时产生的局部放电信号；对所述局部放电信号进行滤波和分频；采用HHT变换进行转换分析；根据分析结果，提取局部放电故障特征信号，建立局部放电故障特征数据库；识别局部放电故障特征数据库的数据信息，建立故障特征与故障类型和程度之间的对应关系；获取故障识别结果。本发明所提供的方法不仅能够检测电缆附件是否发生局部放电，还能通过分析采集信号判断识别故障缺陷类型及程度；而且提供的分析结果数据全面，分析结果完善，系统性强，提高了电缆附件故障分析检测的效率，有助于快速排出故障，减小故障造成的损失。
Description
技术领域
本发明涉及电缆附件故障检测技术领域，具体为一种电缆附件故障分析检测方法。
背景技术
随着交联聚乙烯(XLPE)电力电缆在电力系统中广泛应用，XLPE电缆运行系统故障也日益显著。据统计，在XLPE电力电缆运行事故当中，因电缆附件故障引起的事故高达75%，电缆附件已成为电力系统运行中的薄弱环节，因此对电缆附件故障的检测分析尤为重要。目前国内外对于电缆附件故障分析检测的方法有很多，但大多数故障分析检测不能直接在故障现场完成，效率低，造成持续性的损失。另外，当前的故障检测方法只能检测是否存在缺陷，但不能实现故障缺陷类型及大小的判断、电缆附件老化状态的评估及电缆附件剩余寿命的预估，因此也就不能提出正确的修复方案。
电缆附件故障发生过程中会发生局部放电现象，并且，局部放电大小随缺陷大小及程度而不同。局部放电是涉及电缆附件绝缘层的放电，由于局部放电的发展受限于绝缘层故障缺陷的类型和程度，电缆附件的局部放电量又与其绝缘状况密切相关，局部放电量的变化可以检测电缆附件绝缘可能存在的故障。因此，基于局部放电检测的电缆附件检测技术是进行电力电缆附件故障检测、绝缘状况评估以及寿命预估的最佳方法，并作为及时发现电缆故障隐患、预测电缆运行寿命、保障电缆安全可靠运行的重要手段。目前，国际上研究学者对于电缆附件故障局部放电信号的采集，使用较多的是高频电流传感器，该方法能够有效检测局部放电发生时在故障位置产生的高频电流，并且检测本身不会对电缆附件造成损害。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电缆附件故障分析检测方法，该方法不仅能够检测电缆附件是否发生局部放电，还能通过分析采集信号判断识别故障缺陷类型及程度。技术方案如下：
一种电缆附件故障分析检测方法，包括：
采集电缆附件故障时产生的局部放电信号；
对所述局部放电信号进行滤波和分频得到预处理信号；
采用HHT变换对所述预处理信号进行转换分析；
根据上述分析结果，提取局部放电故障特征信号，建立局部放电故障特征数据库；
识别所述局部放电故障特征数据库的数据信息，建立故障特征与故障类型和程度之间的对应关系；
获取故障识别结果。
进一步的，所述局部放电故障特征信号包括局部放电信号频谱，根据局部放电信号频谱判断电缆附件的老化状况及剩余寿命。
更进一步的，还包括预存的后续修复数据库，从后续修复数据库中匹配出与所述故障识别结果对应的模拟修复参数；
将上述模拟修复参数采用HHT变换进行模拟分析；
获取模拟修复参数分析结果，提供修复参考意见。
更进一步的，所述HHT变换步骤如下：
根据所述局部放电信号的固有特征尺度，采用经验模态分解方法将信号数据分解成一个以上的IMF分量及一个残量；
将HHT变换应用到IMF分量中，并构造Hilbert谱和Hilbert边际谱。
更进一步的，所述对局部放电信号进行分频处理采用的方法为小波变换法。
本发明的有益效果为：本发明所提供的方法不仅能够检测电缆附件是否发生局部放电，还能通过分析采集信号判断识别故障缺陷类型及程度，对电缆附件老化状况和剩余寿命进行评估，并能够提供对应故障的修复意见；而且提供的分析结果数据全面，分析结果完善，系统性强，提高了电缆附件故障分析检测的效率，有助于快速排出故障，减小故障造成的损失。
附图说明
图1为本发明电缆附件故障分析检测方法的主要结构框图。
图2为本发明电缆附件故障分析检测方法的交互关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。如图1所示，本方法主要包括三个模块：采集模块、信号分析处理模块、分类识别及后续修复模块，能够实现在电缆附件故障现场进行局部放电信号采集与分析。
采集模块功能通过高频信号处理线圈实现，它能够自动采集电缆附件故障时产生的局部放电信号并保存。具体为，根据法拉第电磁感应定律及安培环路定律，利用罗戈夫斯基线圈原理采集局部放电产生的微弱电流信号，并将电流信号转换为电压信号，然后将电压信号进行存储，供信号分析处理模块分析。
信号分析处理模块包含信号预处理和信号分析两个子模块。电缆附件发生故障过程中，不仅会产生局部放电信号，而且会有大量环境噪声对所检测的信号造成干扰，可通过屏蔽装置或分析软件滤除环境噪声对高频电流传感器的干扰、工频电压及其低频谐波信号。本实施例通过信号预处理子模块对信号进行滤波操作；同时，信号预处理模块还会采用小波变换对信号进行分频，便于后续的信号分析处理。信号分析模块是电缆附件故障分析检测方法的关键，本发明采用希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform，HHT）对经过预处理的信号进行转换分析。
信号分析方法种类繁多，目前在局部放电信号分析领域使用较多的是傅里叶变换和小波变换分析。傅里叶变换是小波变换和HHT变换的基础，他的最大特点是方法简便。傅里叶变换能够表达信号的频域特性，但不能表达时域特性，并且它只适用于分析平稳信号，由于时间变化时其能量光谱不变，因此它不足以检测瞬变现象的发生。小波变换分析方法能够同时表达信号的局部时域特性和频域特性，但是变换过程中的基函数选取具有先验性，基函数的选取对于信号分析结果的影响很大，若经验不足，选取错误，使得分析结果出错，对于故障的检测带来重大不良影响。而HHT变换法克服了上述两种分析方法的缺陷。对于非线性、非平稳型号的分析，HHT变换方法能够检测出信号中的瞬变现象，它也能够同时表达信号的时域特性和频域特性。在分析过程中，HHT方法对应的基函数并非需要先验确定的，而是由信号本身确定其各个不同的基函数，因此，HHT变换方法具有完全的自适应性。HHT变换方法步骤如下：一、根据信号的固有特征尺度，采用经验模态分解方法（EmpiricalMode Decomposition，EMD），将这些信号数据分解成若干固有模态函数分量（IntrinsicMode Function，IMF）及一个残量；二、将HHT变换应用到IMF分量中，并构造Hilbert谱和Hilbert边际谱。
如图2所示，分类识别及后续修复模块包括以下子模块：局部放电故障特征数据库、局部放电模式识别模块、电缆附件老化状况及剩余寿命评估模块、后续修复模块。
首先，整合上一步信号分析中得到的局部放电信号分析结果，提取局部放电故障特征信号，建立局部放电故障特征数据库；然后，在局部放电模式识别模块中，识别局部放电故障特征数据库的数据信息，通过数据训练方法建立故障特征与故障类型和程度之间的对应关系，以此作为故障类型和程度识别的依据，据此获取故障识别的结果，即故障类型及程度。
局部放电故障特征信号包括局部放电强度，电缆附件老化状况及剩余寿命评估模块根据局部放电强度判断电缆附件的老化状况及剩余寿命。
后续修复模块核心为后续修复数据库，该数据库通过大量研究资料整理得出，包含各种故障缺陷的修复方法及模拟修复参数，预先将该数据库存储在后续修复模块中。在检测过程中，后续修复模块可从后续修复数据库中匹配出与上述故障识别结果对应的模拟修复参数，并将参数反传至信号分析模块中，采用HHT变换进行模拟分析，最后将模拟修复结果作为参考意见提供给分析检测人员。
交互式处理通常是指操作人员和系统之间存在交互作用的信息处理方式。常规交互式处理通常速度比较慢，主要原因是处理过程受到操作人员操作速度的限制。而系统内部各部分之间的信息交互则不受人工控制，运算速度快，能够在短时间内完成所需信息的分析处理。交互式处理系统具有运算速度快、效率高、可靠性高、扩展性强等特点。
本发明提供的检测方法中的交互式关系主要存在于信号分析处理模块和分类识别及后续修复模块中。信号分析模块完成信号分析之后将分析数据传递到分类识别及后续修复模块中，后者将分析结果对应的故障类型和程度识别出来，并调取相应的模拟修复参数反传至信号分析处理模块供其进行模拟分析，然后将模拟分析结果呈递给检测人员。信号分析处理模块与分类识别及后续修复模块中的信息交互关系，使得电缆附件故障的分析检测速度大幅提升，实现了检测识别与修复参考等功能的智能化处理，大大简化了检测分析人员的分析工作。
Claims (4)
1.一种电缆附件故障分析检测方法，其特征在于，包括：
采集电缆附件故障时产生的局部放电信号；
对所述局部放电信号进行滤波和分频得到预处理信号；
采用HHT变换对所述预处理信号进行转换分析；
根据上述分析结果，提取局部放电故障特征信号，建立局部放电故障特征数据库；
识别所述局部放电故障特征数据库的数据信息，建立故障特征与故障类型和程度之间的对应关系；
获取故障识别结果；
还包括预存的后续修复数据库，从后续修复数据库中匹配出与所述故障识别结果对应的模拟修复参数；
将上述模拟修复参数采用HHT变换进行模拟分析；
获取模拟修复参数分析结果，提供修复参考意见。
2.根据权利要求1所述的一种电缆附件故障分析检测方法,其特征在于，所述局部放电故障特征信号包括局部放电信号频谱，根据局部放电信号频谱判断电缆附件的老化状况及剩余寿命。
3.根据权利要求1所述的一种电缆附件故障分析检测方法,其特征在于，所述HHT变换步骤如下：
根据所述局部放电信号的固有特征尺度，采用经验模态分解方法将信号数据分解成一个以上的IMF分量及一个残量；
将HHT变换应用到IMF分量中，并构造Hilbert谱和Hilbert边际谱。
4.根据权利要求1所述的一种电缆附件故障分析检测方法,其特征在于，对局部放电信号进行分频处理采用的方法为小波变换法。
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