CN108414907A - 一种电缆局部放电检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力设备检测领域，更具体地说，它涉及一种电缆局部放电检测方法，其技术方案要点是：包括如下步骤，S001，通过电流传感器从被测电缆上采集局部放电信号；S002，对采集到的局部放电信号利用小波变换原理进行去干扰处理；S003，通过去干扰处理后的局部放电信号确定被测电缆局部放电位置。本发明的一种电缆局部放电检测方法具有减少外界信号干扰，提高电缆局部放电位置判断准确性的优点。

Description

一种电缆局部放电检测方法
技术领域
本发明涉及电力设备检测领域，更具体地说，它涉及一种电缆局部放电检测方法。
背景技术
近十年来，我国城市电网中大量采用交联聚乙烯(XLPE)电力电缆输配电。交联电缆在当前中国乃至世界的电力系统中有着至关重要的地位，成为城市内传输电力的主导产品。当它使用到一定年限后局部放电继续发展到一定程度导致绝缘击穿而造成电网严重事故。因此，对交联聚乙烯电缆绝缘缺陷局部放电检测方法的研究就显得尤为迫切，及时、准确地检测到电缆绝缘隐患，就可以及时采取必要的应对措施，减少突发事故等带来的经济损失具有十分重要的现实意义。
在交联聚乙烯(XLPE)电力电缆的检测方法中，局部放电试验一直是电缆绝缘非破坏性电气检验的主要项目。迄今为止，国内外用于交联聚乙烯(XLPE)电缆及其附件局部放电检测的方法有很多。但由于交联聚乙烯(XLPE)电缆及其附件中局部放电信号微弱，波形复杂多变，测量中极易被背景噪声和外界电磁干扰噪声淹没，导致不能准确判断电缆局部放电位置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电缆局部放电检测方法，具有减少外界信号干扰，提高电缆局部放电位置判断准确性的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：包括如下步骤，
S001，通过电流传感器从被测电缆上采集局部放电信号；
S002，对采集到的局部放电信号利用小波变换原理进行去干扰处理；
S003，通过去干扰处理后的局部放电信号确定被测电缆局部放电位置。
通过采用上述技术方案，由于通过电流传感器采集到的局部放电信号存在较多的干扰，再通过小波变换原理对采集到的局部放电信号进行处理，剔除干扰信号，从而减少外界信号干扰，提高电缆局部放电位置判断准确性的优点。
本发明进一步设置为：通过在所述电流传感器上设置屏蔽层来减少其它电磁场的干扰。
通过采用上述技术方案，通过设置的屏蔽层减少电流传感器在采集信号时，受到的干扰。
本发明进一步设置为：所述屏蔽层是通过设计的金属线圈屏蔽壳对外部电场和杂散磁场进行屏蔽。
通过采用上述技术方案，通过金属线圈屏蔽壳将外界的电场和低频磁场进行屏蔽。
本发明进一步设置为：通过滤波器对采集到的局部放电信号进行预过滤。
通过采用上述技术方案，通过滤波器对采集到的局部放电信号进行初次的干扰信号的过滤。
本发明进一步设置为：通过小波变换原理去干扰处理主要为以下三个步骤：第一步，确定小波和分解的次数，分解原始局部放电信号；第二步，量化由第一步得到的高频系数；第三步，重构由第一步得到的低频部分和第二步量化后的高频部分，重构信号，从而区分干扰信号。
通过采用上述技术方案，局部放电信号在经过小波分解后，整个信号能量的分布发生了变化，数值较大的小波系数聚集了信号绝大部分的能量；数值较小的小波系数聚集了信号绝大部分的噪声，小波分解的高频部分含有较少的能量，大部分的噪声在高频区域从而将干扰信号区分开来，然后重构信号，提高局部放电信号的辨别度。
本发明进一步设置为：使用所述局部放电信号确定所述被测电缆上发生局部放电的位置包括：获取多个测量位置去除干扰后的所述局部放电信号；使用多个去除干扰后的所述局部放电信号的频率分量和时间长度确定所述局部放电信号在频域的标差；在所述标差符合预设阈值时，确定所述标差对应的所述局部放电信号的所述测量位置为所述发生局部放电的位置。
通过采用上述技术方案，对去干扰的局部放电信号处理后的标差相对准确，因此可以较为准确的确定标差对应的局部放电信号的测量位置为发生局部放电的位置。
综上所述，本发明具有以下有益效果：由于通过电流传感器采集到的局部放电信号存在较多的干扰，再通过小波变换原理对采集到的局部放电信号进行处理，剔除干扰信号，从而减少外界信号干扰，提高电缆局部放电位置判断准确性的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的电缆局部放电检测方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
一种电缆局部放电检测方法,如图1所示，该方法的步骤包括：
S001，通过电流传感器从被测电缆上采集局部放电信号；
S002，对采集到的局部放电信号利用小波变换原理进行去干扰处理；
S003，通过去干扰处理后的局部放电信号确定被测电缆局部放电位置。
通过电流传感器采集到的局部放电信号存在较多的干扰，再通过小波变换原理对采集到的局部放电信号进行处理，区分出干扰信号，从而减少外界信号干扰，提高电缆局部放电位置判断的准确性。
具体的，电流传感器采用罗氏（Rogowski）线圈原理制作的，电流传感器的主要结构为罗格斯基线圈，罗格斯基线圈是一个电流互感器，再加上一个线圈和一个多圈线圈制成电流传感器；其主要测量位置在被测电缆的一端的金属屏蔽层接地引线处、中间接头金属屏蔽连接线、电缆本体上和三芯电缆的单相电缆上等位置。当电缆中存在局部放电时，接地线及金属屏蔽层中流过脉冲电流，当其穿过传感器时会在二次绕组上感应出信号，这样便可获取局部放电信息。
进一步的，为了更加有效的减少其余电磁场的干扰，在电流传感器上设置屏蔽层，屏蔽层是通过设计金属线圈屏蔽壳对外部电场和杂散磁场进行屏蔽的，将屏蔽壳装在带有2至3mm宽的屏蔽箱缝内，便于使测量电流的主要磁场可以进入线圈。屏蔽材料由铁制成，然后镀银，达到同时屏蔽电场和低频磁场的目的，且使磁阻增大，保证屏蔽外壳不形成闭合回路，用以屏蔽外部电场和杂散磁场。
电流传感器还可以具有相应的硬件信号调理电路，包括宽带高通滤波器、宽带放大器、工频过零比较单元、检波电路、高速数字采集卡、工控机等；并可以使用检测系统来完成信号的采集、分析、存储等功能采集到的局部放电信号；通过滤波器进行滤波处理，即信号预处理。
利用小波变换原理进行去干扰处理，通过小波变换原理去干扰处理主要为以下三个步骤：第一步，确定小波和分解的次数，分解原始局部放电信号；第二步，量化由第一步得到的高频系数；第三步，重构由第一步得到的低频部分和第二步量化后的高频部分，重构信号，从而区分干扰信号。
局部放电信号在经过小波分解后，整个信号能量的分布发生了变化。数值较大的小波系数聚集了信号绝大部分的能量；数值较小的小波系数聚集了信号绝大部分的噪声。小波分解的高频部分含有较少的能量，大部分的噪声在高频区域。常见的干扰信号白噪声，在频域上分解后发现其高低频具有很多分量；白噪声随着尺度的增加幅值减少，而局部放电脉冲信号随着尺度的增加幅值逐渐增大，两者具有明显的差异性。
通过上述分析，只要通过阈值的设置，即可完成信号干扰过滤。在小波域内对完成小波变换后的信号进行阈值处理，最后再通过重构，得到时域信号，对白噪声的过滤有突出作用，为局部放电信号的辨别增加了可靠性，通过小波变换处理，干扰信号得到了极大的抑制。
使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置包括：获取多个测量位置去除干扰后的局部放电信号；使用多个去除干扰后的局部放电信号的频率分量和时间长度确定局部放电信号在频域的标差；在标差符合预设阈值时，确定标差对应的局部放电信号的所述测量位置为发生局部放电的位置。
具体的，从不同位置测得局部放电脉冲的时频域特性，局部放电脉冲沿被测电缆传播时受到的影响可以用故障预定位来说明：离故障点越近，局部放电脉冲越会呈现大幅值、大频率分量和小时间长度。相反地，远离故障点时，衰减会使其产生更小的幅值和频率分量，且色散会增加时间长度。当脉冲幅值被读取后，局部放电脉冲的频率分量和时间长度需要量化。首先，脉冲能量规范到1，以使T、F值的尺度不变。
s记录的脉冲，t为时间，L是观察窗的时间长度，为了计算T脉冲的中心将被计算。
然后可以得到脉冲在时域的标差T。
同样的，可以计算出 s 在频域的标差F。
其中的参数T、F会受到局部放电脉冲形状的强烈影响，例如靠近电流传感器的局部放电脉冲会呈现较低的T值和较高的F值。相反，较远的局部放电脉冲会产生较大的T值和较小的F值。这种特性允许局部放电脉冲处在不同位置的局部放电脉冲变的可以区分。并且，由于噪声脉冲，例如，谐振测试设备的电气开关的动作经常会出现较低的F值。实际上，分别脉冲的过程如下。TF值首先被汇成笛卡尔平面图(TF图谱图 )。然后，识别出的相似波形脉冲形成组(簇)在TF频谱图中，具有相似TF值的被分在一组。这个过程所得出的簇被单独计算为一个噪声或一个局部放电脉冲的一系列脉冲值。
通过上述实施例，可以通过沿电缆线路探测不同点的局部放电脉冲峰值和F值比较分析进行定位。不同位置局部放电脉冲特性可以通过数据的统计比较得出。具体地，每组记录的局部放电脉冲可以用平均值标差F和一个高的近似度(这里为98％)的量度分布值来表示。进一步地，使用该方法：第一，可以把在不同的地点记录的局部放电脉冲以T，F值的形式均匀分成组计算；第二，可以通过区分数据而识别的每种局部放电现象，主要以局部放电源模式特性为参考；第三，对于每种局部放电现象，应绘成一个在不同位置的平均F值和其分布量度的百分数的柱状图(AF图)；第四，AF图分析定位。如果此处有着最大的F值和98％的百分幅值(即频域的标差F符合预设的阈值)，那么此处就是局部放电位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电缆局部放电检测方法，其特征在于：包括如下步骤，
S001，通过电流传感器从被测电缆上采集局部放电信号；
S002，对采集到的局部放电信号利用小波变换原理进行去干扰处理；
S003，通过去干扰处理后的局部放电信号确定被测电缆局部放电位置。
2.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，通过在所述电流传感器上设置屏蔽层来减少其它电磁场的干扰。
3.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述屏蔽层是通过设计的金属线圈屏蔽壳对外部电场和杂散磁场进行屏蔽。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，通过滤波器对采集到的局部放电信号进行预过滤。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，通过小波变换原理去干扰处理主要为以下三个步骤：第一步，确定小波和分解的次数，分解原始局部放电信号；第二步，量化由第一步得到的高频系数；第三步，重构由第一步得到的低频部分和第二步量化后的高频部分，重构信号，从而区分干扰信号。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，使用所述局部放电信号确定所述被测电缆上发生局部放电的位置包括：获取多个测量位置去除干扰后的所述局部放电信号；使用多个去除干扰后的所述局部放电信号的频率分量和时间长度确定所述局部放电信号在频域的标差；在所述标差符合预设阈值时，确定所述标差对应的所述局部放电信号的所述测量位置为所述发生局部放电的位置。
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