CN106556782B - 一种局部放电源位置确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部放电源位置确定方法及系统，包括：通过高压引线对电缆线路端部进行不同档位的脉冲信号进行多次输出，并对每一档位多次检出波形信号进行标定，获取每一档位检出波形信号的校验波形信号。对电缆线路采用逐级加压的信号方式进行局放源检测，利用时域脉冲法对局放源进行定位，确定局放源位于电线线路终端时，获取级别信号对应的端部局放源检出波形。用波形归一化算法将校验波形计算出的放电量等效修正至端部局放源检出波形同等放电量水平。对修正后校验波形与端部局放源检出波形进行比较，判断局放源处于检测电缆线路首端或是末端。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆线路检测领域，更具体地，涉及一种局部放电源位置确定方法及系统。
背景技术
现有电力电缆线路阻尼振荡波局放检测设备中的局部放电定位原理一般采用时域反射法，根据电磁波传输反射原理，即在局部放电缺陷处产生局部放电脉冲向电缆两端传播，在电缆端头处如果没有匹配阻抗，局部放电脉冲将在端头处反射，根据在测量端测量的第一个沿测量端传输的脉冲及经另一端反射后传回测量端脉冲的时间差即可计算出缺陷距离测量端的距离，从而定位出缺陷的部分。然而，时域反射法存在其固有缺陷，即在电缆首端与末端发生的局放信号，简单依据脉冲时域反射法计算时，局部放电发生后，放电脉冲同时向电缆两端传播。其中一个脉冲先传至试验设备(入射波)，另一个放电脉冲传播至电缆远端后，经反射传至试验设备(反射波)。仪器测量入射波与发射波之间的时间差，并结合放电脉冲在该电缆中的传播速度和电缆长度，计算得出放电源点位置。
但在现有方法中，首次检测到的局放信号与反射信号的传输距离之差均为2倍的线路全长，其时间间隔相同，在定位中既可以定位为距离测试端0m(首端)又可以定位为线路全长(末端)，即不能确认局放信号发生位置是处于首端还是末端。因此对于电缆终端缺陷难以准确定位，造成不必要的检修资源浪费，降低线路检修效率，难以支持重要保供电工作。
发明内容
本发明提供一种局部放电源位置确定方法及及系统，用以解决对电缆线路首/末端局放源位置进行判断的问题。
本发明提供了一种基于电缆阻尼振荡波对首/末端局放源进行判断的方法，所述方法包括：通过高压引线对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号，并对每一档位的多次检出波形信号进行标定，获取每一档位检出波形信号的校验波形信号；
对所述电缆线路采用逐级加压的信号方式进行局放源检测，在确定局放源位于电缆线路端部时，获取逐级加压的每级信号对应的端部局放源检出波形；
将根据校验波形信号计算出的放电量等效修正至所述端部局放源检出波形的放电量水平；
对所述修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于电缆线路首端或是末端。
优选地，其特征在于，对所述校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于检测电缆线路首端或是末端，包括：
当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间及脉宽与检验波形一致时，则判断局放源处于检测电缆线路首端；
当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间比检验波上升沿时间长、端部局放源检出波形脉宽与检验波形宽，则判断局放源处于检测电缆线路末端。
优选地，其特征在于，所述电缆线路的长度为100-5000米。
优选地，其特征在于，所述电缆线路的长度为200-2000米。
优选地，其特征在于，所述获取每一档位检出波形信号的校验波形信号，包括：将每一档位的多次检出波形信号的首波峰的平均值确定为每一档位检出波形信号的校验波形信号。
基于本发明的一实施方式，本发明提供一种局部放电源位置确定系统，其特征在于，所述系统包括：
生成模块，用于通过高压引线对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号，并对每一档位的多次检出波形信号进行标定，获取每一档位检出波形信号的校验波形信号；
检测模块，用于对所述电缆线路采用逐级加压的信号方式进行局放源检测，在确定局放源位于电线线路终端时，获取逐级加压的每级信号对应的端部局放源检出波形；
归一模块，用于将根据校验波形信号计算出的放电量等效修正至端部局放源检出波形的放电量水平；
确定模块，用于对所述修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于检测电缆线路首端或是末端。
优选地，其特征在于，所述确定模块包括：
比较单元，用于对所述修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较；
第一确定单元，用于当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间及脉宽与检验波形一致时，确定局放源处于检测电缆线路首端；
第二确定单元，用于当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间比检验波上升沿时间长、端部局放源检出波形脉宽与检验波形宽，确定局放源处于检测电缆线路末端。
优选地，其特征在于，所述系统用于检测电缆线路的长度为100-5000米。
优选地，其特征在于，所述系统用于检测电缆线路的长度为200-2000米。
优选地，其特征在于，所述生成模块包括：
信号输出单元，用于通过高压引线对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号进行多次输出；
标定单元，用于对每一档位多次检出波形信号进行标定；
确定单元，用于将每一档位的多次检出波形信号的首波峰的平均值确定为每一档位检出波形信号的校验波形信号。
本发明的有益效果：
本发明的技术方案，利用端部局放源检出波形的传播特征规律，通过将检出波形与检验波形的波形进行比较，判断出局放源的位置是处于检测线路首端还是末端。本发明提供的技术方案不需要增加检测设备，简单有效。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波局放检测试验系统结构图；
图2为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波局放校验系统结构图；
图3为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波首端局放源校验波形与检出波形示意图；
图4为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波末端局放源校验波形与检出波形示意图；
图5为本发明实施方式的一种局部放电源位置确定方法流程图；以及
图6为本发明实施方式的一种局部放电源位置确定系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波局放检测试验系统结构图。如图1所示，电缆阻尼振荡波局放检测试验系统100包括：恒流源101，阻尼电阻102，振荡电感103，高压开关104，试验电缆105，第一电阻106、第二电阻107，第一电容108、第二电容109，局放耦合单元110，信号处理单元111，阻尼振荡波检出单元112。
本发明实施方式的检测试验系统要求电缆长度有足够安全距离，电缆长度可以为100至5000米，优选长度为200至2000米。
如图1所示，由高压恒流源101对试验电缆105输入标定脉冲信号，控制高压开关104闭合，使振荡电感103、试验电缆105和回路电阻构成阻尼振荡回路。在振荡电压作用下，试验电缆105内部缺陷被激发，产生局部放电。第一电阻106、第二电阻107，第一电容108、第二电容109为分压器构造，对于测量试验电缆与接地金属套之间的电压通过分压器构造实现测量，局放耦合单元110用于检测局放信号。阻尼振荡波检出单元112检出信号，信号处理单元111建立标定脉冲信号与检出信号波形的映射关系。
在阻尼振荡波试验中，会通过注入不同校验波形的方式，为计算机提供一个计算放电信号放电量的参考依据，放电量的计算是与放电波形的峰值与脉宽有关，但形成放电波形的核心还是电荷在电容(电缆)上的迁移有关，因此不同的电缆(电容不相同)时，利用人工注入一个定量的放电，告诉在本次测试中计算机这样的波形应该被计算为标定放电量是最简便的计算依据，即进行标定。后续检出的波形的放电量计算就是依照标定的映射关系来计算。对每个标定脉冲信号对应的多次检出波形建立标定映射关系，获取映射后多次检出波形信号首波峰平均值为校验波形。本发明的实施方式中，首先，对于不同档位的多次脉冲信号如10nC、5nC、2nC、1nC等。在每一档脉冲信号输出过程中，例如输出脉冲信号为1nC时，由于外界干扰可能引起检出波形信号畸变，导致检出波形信号失真，使得检出波形信号脉冲的首波峰值发生变化，因此需要进行多次标定。如果不进行多次标定，则容易录入错误的检出波形信号首波峰值，进而导致后续检测中局部放电源放电量计算的失真。本发明实施方式中，以10nC的校验波形信号为参考(因为该信号远超背景噪声，噪声对其影响极低)，之后每一档位则等比例缩小，例如5nC时，则检出标定信号的首波峰值应为10nC标定信号注入时的一半左右则认为合理。本发明的实施方式中，利用此方法对通过高压引线对电缆线路端部进行不同档位的脉冲信号进行多次输出，并对每一档位多次检出波形信号进行标定，获取每一档位检出波形信号的校验波形信号。
图2为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波局放校验系统结构图。如图2所示，电缆阻尼振荡波局放校验系统200包括：阻尼振荡波试验主机1，阻尼振荡波操作下位机2，振荡波高压及局放信号传送线3，试验电缆终端连接端子4，试验电缆终端5，试验电缆6，标准脉冲信号发生器7，阻尼振荡波设备接地线8，试验电缆终端接地线9，脉冲发生器信号线10。
校验过程中，振荡波高压及局放信号传送线3与试验电缆终端连接端子4相连。试验电缆终端接地线9与电缆金属套接地相连，由阻尼振荡波试验主机1对电缆(电容型设备)进行直流充电至拟升至的电压值，随后主机1利用同步触发开关将主机1内的电感与电缆(等效为电容)进行对地短接，此时产生电感、电容电路振荡进而实现对试验电缆6的加压过程，过程中，通过局放信号传送线3对电缆导体与金属套间的局放引入主机1进行测量。阻尼振荡波操作下位机2为电脑，主要用于实现界面优化和设备操作。试验前的校验环节中，主设备接线与试验中保持只是采用脉冲发生器信号线10在试验电缆6用电缆导体与金属套间注入一个标定脉冲，利用阻尼振荡波试验主机1和阻尼振荡波操作下位机2进行检测，记录下该波形，作为后期计算放电量和形成测量档位的依据。在校验中进行10nC-200pC的不同档位的试验，获取对应的校验波。根据现场进行端部局放源检测试验时，先用500pC的档位进行检测，如果放电过大或者背景噪声很强，则部分信号会超过量程范围，出现波形被截断的现象，这时可以选用更高档位进行逐级加压。随着电压的升高，放电也可能逐步增强，也可能出现超量程的现象，这个过程中我们也会根据信号大小，提高档位，直至信号增强至不超量程范围。本发明实施方式中，逐级加压不是一个连续过程，逐级升压的是指例如在施加1u0电压后，确认电缆无超标局部放电源放电，则下次加压中向电缆充电至1.5u0，这个过程是一个不连续的，但是电压逐步加大的过程。
本发明实施方式中主要是通过校验波形和检出波形的比对，利用信号的基本传输特征辅助分析信号在首端和末端发生时不同的形貌特征，实现判别。
图3为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波首端局放源校验波形与检出波形示意图。301为校验信号波形，302为检出信号波形。
本发明实施方式基于高频信号的高频分量传播衰减快而低频分量衰减慢的这一特性可知局放信号在电缆的传输过程中时域信号幅值减小而脉宽变大，这一特性在高频信号传播的最初过程中较为明显，当高频分量衰减损失后，低频分量分基本维持稳定即局放信号的波形特性不再发生显著变化。
基于上述原理，当局放源位于试验电缆首端时，反射信号未经传播即被设备检测到，并且检出信号位置与校验波形信号位置相同，因此两个波形特征，特别是脉冲上升沿及脉宽特征和校验波相同。如图3所示，检出信号波形302首波与反射波上升沿一致，则判断该试验电缆局放源位于首端。
图4为本发明实施方式的电缆阻尼振荡波末端局放源校验波形与检出波形示意图。401为校验信号波形，402为检出信号波形。
本发明实施方式基于高频信号的高频分量传播衰减快而低频分量衰减慢的这一特性可知局放信号在电缆的传输过程中时域信号幅值减小而脉宽变大，这一特性在高频信号传播的最初过程中较为明显，当高频分量衰减损失后，低频分量分基本维持稳定即局放信号的波形特性不再发生显著变化。
基于上述原理，当设备检测到首次放电检出波形402即为经过电缆全长的传播衰减波形，该检出波形402相比校验波形401在上升沿时间更长，脉宽更宽。此外，由于末端终端产生局放信号向电缆两端传输过程中，如果电缆末端产生的反射信号与试验电缆首端传播信号时间差范围在5-6ns，满足电缆末端产生的反射信号与试验电缆首端传播信号时间差极短。当电缆末端产生的反射信号与试验电缆首端传播信号产生明显叠加时，即首端传播信号波尾会出现明显过强的过冲信号和波形振荡。如图4中圆圈位置所示。因此，若首端传播首波与末端反射波幅值及上升沿时间更长，脉宽更宽，并且首端传播的首波波尾有明显振荡时，可以判断局放源位于电缆线路末端。
图5为本发明实施方式的一种局部放电源位置确定方法流程图。如图5所示，方法100从501起步，步骤501：通过高压引线对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号，并对每一档位的多次检出波形信号进行标定，获取每一档位检出波形信号的校验波形信号。
步骤502：对电缆线路采用逐级加压的信号方式进行局放源检测，在确定局放源位于电缆线路端部时，获取逐级加压的每级信号对应的端部局放源检出波形。本发明的实施方式，利用时域脉冲法对局放源进行定位。
步骤503：将根据校验波形信号计算出的放电量等效修正至端部局放源检出波形的放电量水平。本发明的实施方式，利用波形归一化算法将校验波形信号计算出的放电量等效修正至端部局放源检出波形同等放电量水平。
步骤504：对修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于电缆线路首端或是末端。
以上步骤基于图1、图2的实施方式来实现，在此不进行赘述。
优选地，步骤504：对所述校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于检测电缆线路首端或是末端还包括：
当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间及脉宽与检验波形一致时，则判断局放源处于检测电缆线路首端；
当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间比检验波上升沿时间长、端部局放源检出波形脉宽与检验波形宽，则判断局放源处于检测电缆线路末端。
步骤504基于图3、图4的实施方式来实现，在此不进行赘述。
优选地，方法用于检测电缆线路的长度为100-5000米。
优选地，方法用于检测电缆线路的长度为200-2000米。
图6为本发明实施方式的一种局部放电源位置确定系统结构图。如图6所示，一种局部放电源位置确定系统包括：
生成模块601，用于通过高压引线对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号，并对每一档位的多次检出波形信号进行标定，获取每一档位检出波形信号的校验波形信号。
检测模块602，用于对所述电缆线路采用逐级加压的信号方式进行局放源检测，在确定局放源位于电线线路终端时，获取逐级加压的每级信号对应的端部局放源检出波形；
归一模块603，用于将根据校验波形信号计算出的放电量等效修正至端部局放源检出波形的放电量水平；
确定模块604，用于对所述修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于检测电缆线路首端或是末端。
优选地，确定模块604还用于：当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间及脉宽与检验波形一致时，则判断局放源处于检测电缆线路首端；
当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间比检验波上升沿时间长、端部局放源检出波形脉宽与检验波形宽，则判断局放源处于检测电缆线路末端。
优选地，系统用于检测电缆线路的长度为100-5000米。
优选地，系统用于检测电缆线路的长度为200-2000米。
优选地，生成模块包括：信号输出单元，用于通过高压引线对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号进行多次输出。
一种基于电缆阻尼振荡波对首/末端局放源进行判断的系统结构图600与一种基于电缆阻尼振荡波对首/末端局放源进行判断的方法流程图100相对应，在此不再进行赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (6)
1.一种局部放电源位置确定方法，其特征在于，所述方法包括：
通过电缆阻尼振荡波局放检测试验系统或电缆阻尼振荡波局放检测检验系统对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号，并对不同档位的多次检出波形信号基于预设的标定脉冲信号进行标定，对不同档位的每个标定脉冲信号对应的多次检出波形信号建立标定映射关系，获取映射后不同档位的检出波形信号的首波峰平均值为校验波形信号；
对所述电缆线路采用逐级加压的信号方式进行局放源检测，在确定局放源位于电缆线路端部时，获取逐级加压的每级信号对应的端部局放源检出波形；
将根据校验波形信号计算出的放电量等效修正至所述端部局放源检出波形的放电量水平；
对所述修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于电缆线路首端或是末端，包括：当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间及脉宽与检验波形一致时，则判断局放源处于检测电缆线路首端；
当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间比检验波上升沿时间长、端部局放源检出波形脉宽与检验波形宽，则判断局放源处于检测电缆线路末端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电缆线路的长度为100-5000米。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电缆线路的长度为200-2000米。
4.一种局部放电源位置确定系统，其特征在于，所述系统包括：
生成模块，用于通过电缆阻尼振荡波局放检测试验系统或电缆阻尼振荡波局放检测检验系统对电缆线路端部多次输出不同档位的脉冲信号，并对不同的多次检出波形信号基于预设的标定脉冲信号进行标定，对不同档位的每个标定脉冲信号对应的多次检出波形信号建立标定映射关系，获取映射后不同档位的检出波形信号的首波峰平均值为校验波形信号；
检测模块，用于对所述电缆线路采用逐级加压的信号方式进行局放源检测，在确定局放源位于电线线路终端时，获取逐级加压的每级信号对应的端部局放源检出波形；
归一模块，用于将根据校验波形信号计算出的放电量等效修正至端部局放源检出波形的放电量水平；
确定模块，用于对所述修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较，确定局放源处于检测电缆线路首端或是末端；
比较单元，用于对所述修正后的校验波形信号与端部局放源检出波形信号进行比较；
第一确定单元，用于当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间及脉宽与检验波形一致时，确定局放源处于检测电缆线路首端；
第二确定单元，用于当端部局放源检出波形的首波与反射波的上升沿时间比检验波上升沿时间长、端部局放源检出波形脉宽与检验波形宽，确定局放源处于检测电缆线路末端。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统用于检测电缆线路的长度为100-5000米。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统用于检测电缆线路的长度为200-2000米。
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