CN109239525B - 一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟测评方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟装置和测评方法。模拟装置保温外壳内的底部设置有左、右横向移动轨道，第一支撑组件的左、右支撑柱连接纵向移动轨道，纵向移动轨道通过升降装置套装U型夹具，U型夹具的U型夹头上设置有温度传感器和加热组件；过电压连接电缆穿过高压套管，脉冲发生器的输出端穿过第二高压套管与过电压加载电缆的末端以及绝缘隔板构成脉冲陡化间隙。测评方法包括将无故障电缆和待测电缆分别进行过分相电压下电缆径向模拟后分别得到自适应形态学方法处理之后的信号、计算相关系数后判定。本发明能有效精确地模拟过分相电压下电缆径向损伤的故障，有效提升模拟过分相电压下电缆径向损伤故障的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电缆径向损伤故障模拟研究，具体涉及一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟装置和测评方法。
背景技术
随着电气化高速铁路的迅猛发展，国民经济的发展获得了强有力的支撑，人民群众出行也得到了巨大的方便。但随着电气化高速铁路的蓬勃发展，电气化铁路存在的问题也渐渐显现出来，得到相关研究人员和专家的关注。电力机车过器件式接触网分相时产生过电压对高压电缆造成损害，其中高速列车的高压电缆安装位置比较特殊，它的供电可靠性和安全性对车辆的运行具有非常重要的意义，因此动车组高压电缆的径向损伤受到了高度重视。
现阶段，国内外电缆故障测试技术已发展都最高水平，就国内外各种分体式的测试设备来讲，已经可以完全满足电力电缆故障测试行业的技术需求。但是，由于高速列车的高压电缆安装位置的特殊性，不能对其径向损伤进行质量的检测和缺陷诊断，导致电缆最终应用的时候存在安全隐患，因此急需一种较为可靠、有效的专为过分相电压下电缆径向损伤故障模拟及测评方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟装置和测评方法。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟装置，包括保温外壳(1)，保温外壳(1)内的底部设置有左横向移动轨道(45)和右横向移动轨道(46)；还包括第一支撑组件(22)和第二支撑组件(25)；所述第一支撑组件(22)包括架设在左横向移动轨道(45)上的左支撑柱和架设在右横向移动轨道(46)上的右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向移动轨道(44)的左、右两端；纵向移动轨道(44)上，通过升降装置套装有一个或两个可纵向移动的U型夹具(4)；U型夹具包括用于夹持测试电缆的横向或纵向的U型夹头，U型夹头上还设置有温度传感器(3)和加热组件(5)；所述第二支撑组件(25)与第一支撑组件(22)结构相同；所述保温外壳(1)的侧壁上还设置有高压套管(29)，过电压连接电缆(30)穿过高压套管(29)，一端连接到测试电缆，另一端连接到过电压加载电缆(31)，过电压加载电缆(31)的末端套装有绝缘隔板(32)并凸出于绝缘隔板(32)；还包括脉冲发生器(35)，脉冲发生器(35)的输出端穿过第二高压套管(34)后，与过电压加载电缆(31)的末端以及绝缘隔板(32)构成脉冲陡化间隙(33)。
进一步地，还包括控制所述加热组件(5)的控制器(21)、设置在保温外壳(1)内部的环境温度传感器(18)，以及横向刻度尺(24)和纵向刻度尺(26)；还包括控制所述脉冲发生器(35)的控制柜(39)。
进一步地，还包括与第一支撑组件(22)结构相同的第三支撑组件(27)。
一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟测评方法，具体为：
步骤1：将额定电压为U0的电缆进行过分相电压下电缆径向无损伤故障模拟，做局部放电试验加压2U0，提取局部放电信号q无损伤(t)；
步骤2：对局部放电信号q无损伤(t)进行傅里叶变换得:
步骤3：分别对Q无损伤(ω)在频段300MHz～500MHz、500MHz～750MHz、750MHz～1000MHz进行积分得到E无损伤1、E无损伤2、E无损伤3:
步骤4：构建能量谱特征序列y无损伤，即y无损伤＝{y无损伤1，y无损伤2，y无损伤3，y无损伤4}其中y无损伤4为y无损伤1、y无损伤2、y无损伤3的标准差δ无损伤，即
步骤5：将待测电缆按照步骤1-4的方法，得到能量谱特征序列y待测，y待测＝{y待测1，y待测2，y待测3，y待测4}，其中
通过相关系数r的计算公式为
当0.8＜|r|≤1时，无径向过分相电压损伤，当0.5＜|r|≤0.8时，为轻度径向过分相电压损伤，当0.3＜|r|≤0.5时，为中度径向过分相电压损伤，当|r|≤0.3时，为重度径向过分相电压损伤。
本发明的有益效果在于，能够有效精确地模拟过分相电压下电缆径向损伤的故障，能够有效提升模拟过分相电压下电缆径向损伤故障的可靠性。
附图说明
图1为本发明分相过电压电缆径向损伤故障模拟装置的结构图。
图2为本发明分相过电压电缆径向损伤故障模拟装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1、图2所示，分相过电压下电缆径向损伤故障模拟装置包括：保温外壳(1)、竖直调节旋钮1(2)、温度传感器1(3)、U型夹具1(4)、加热组件1(5)、竖直调节旋钮2(6)、温度传感器2(7)、U型夹具2(8)、加热组件2(9)、竖直调节旋钮3(10)、温度传感器3(11)、U型夹具3(12)、加热组件3(13)、U型夹具4(34)、U型夹具5(35)、信号传输线(14)、测试固定端口(15)、1号高压套管(16)、信号采集端(17)、环境温度传感器(18)、设置调节器(19)、显示屏(20)、控制器(21)、支撑组件3(22)、纵向刻度尺2(23)、横向刻度尺(24)、支撑组件2(25)、纵向刻度尺1(26)、支撑组件1(27)、测试电缆(28)、2号高压套管(29)、过电压连接电缆(30)、过电压加载电缆(31)、绝缘隔板(32)、脉冲陡化间隙(33)、3号高压套管(34)、脉冲发生器(35)、控制电线(36)、控制柜显示屏(37)、控制运行按钮(38)、控制柜(39)、控制柜设置调节器(40)。
2号高压套管(29)、过电压连接电缆(30)、过电压加载电缆(31)、绝缘隔板(32)、脉冲陡化间隙(33)、3号高压套管(34)、脉冲发生器(35)、控制电线(36)、控制柜显示屏(37)、控制运行按钮(38)、控制柜(39)、控制柜设置调节器(40)；其中控制柜(39)的控制柜显示屏(37)、控制运行按钮(38)、控制柜设置调节器(40)通过控制电线(36)对脉冲发生器(35)、3号高压套管(34)、脉冲陡化间隙(33)、绝缘隔板(32)、过电压加载电缆(31)进行控制产生分相过电压，产生的分相过电压流经2号高压套管(29)和过电压连接电缆(30)与测试固定端口(15)相连接，施加分相过电压,竖直调节旋钮1(2)、竖直调节旋钮2(6)、竖直调节旋钮3(10)可分别调节U型夹具1(4)、U型夹具2(8)与U型夹具3(12)的高度，所述支撑组件1(27)、支撑组件2(25)、支撑组件3(22)各连接有纵向移动轨道1(42)、纵向移动轨道2(43)、纵向移动轨道3(44)，所述支撑组件1(27)、支撑组件2(25)、支撑组件3(22)均连接至横向移动轨道1(45)、横向移动轨道2(46)上。
上述模拟装置的使用方法为：
通过控制竖直方向各调节旋钮，可对测试电缆(28)各部位的高度进行调节，同时通过纵向刻度尺1(26)、纵向刻度尺2(23)可调节测试电缆(28)的纵向位置，通过横向刻度尺(24)可调节测试电缆(28)的横向位置，实现电缆径向变形并出现损伤的效果；
通过设置调节器(19)、显示屏(20)、控制器(21)可对加热组件1(5)、加热组件2(9)、加热组件3(13)的局部加热效果进行控制，以模拟电缆在径向损伤位置出现异常热点的现象；
当需要模拟较为严重的电缆径向损伤时，选用U型夹具3(12)、U型夹具4(47)、U型夹具5(48)并调整其相对位置，使得弯折处曲率增大，同时各加热组件的温度设置为较高温度；
当需要模拟电缆径向损伤较轻的情况时，选用U型夹具1(4)、U型夹具2(8)、U型夹具3(12)并调整其相对位置，使得弯折处曲率减小，各加热组件的温度设置为较低温度；
确定分相过电压参数，通过控制柜(39)对分相过电压参数包含幅值、波头时间、波长时间进行设置，将设置好的分相过电压加至测试固定端口(15)对分相过电压下电缆径向损伤的工况进行模拟；
故障模拟系统可实现4个等级故障程度，即无径向过分相电压损伤、轻度径向过分相电压损伤、中度径向过分相电压损伤以及重度径向过分相电压损伤，依次为：故障0、故障1、故障2、故障3；使用设置调节器(19)、显示屏(20)、控制器(21)调整径向损伤模拟系统的状态，并将测试电缆(29)装载至相应的位置，启动加热组件，对弯折部位进行局部加热，模拟电缆径向损伤故障。
一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟测评方法，具体为：
故障模拟系统可实现4个等级故障程度，即无径向过分相电压损伤、轻度径向过分相电压损伤、中度径向过分相电压损伤以及重度径向过分相电压损伤，依次为：故障0、故障1、故障2、故障3，利用局部放电测试仪，对模拟的径向损伤电缆进行做局部放电试验；
步骤1：将额定电压为U0的电缆进行过分相电压下电缆径向无损伤故障模拟，做局部放电试验加压2U0，提取局部放电信号q无损伤(t)；
步骤2：对局部放电信号q无损伤(t)进行傅里叶变换得:
步骤3：分别对Q无损伤(ω)在频段300MHz～500MHz、500MHz～750MHz、750MHz～1000MHz进行积分得到E无损伤1、E无损伤2、E无损伤3:
步骤4：构建能量谱特征序列y无损伤，即y无损伤＝{y无损伤1，y无损伤2，y无损伤3，y无损伤4}其中y无损伤4为y无损伤1、y无损伤2、y无损伤3的标准差δ无损伤，即
步骤5：将待测电缆按照步骤1-4的方法，得到能量谱特征序列y待测，y待测＝{y待测1，y待测2，y待测3，y待测4}，其中
通过相关系数r的计算公式为
当0.8＜|r|≤1时，即无径向过分相电压损伤(故障0)，当0.5＜|r|≤0.8时，即为轻度径向过分相电压损伤(故障1)，当0.3＜|r|≤0.5时，即为中度径向过分相电压损伤(故障2)，当|r|≤0.3时，即为重度径向过分相电压损伤(故障3)。
Claims (1)
1.一种分相过电压下电缆径向损伤故障模拟测评方法，其特征在于，具体为：
步骤1：将额定电压为U0的电缆进行过分相电压下电缆径向无损伤故障模拟，做局部放电试验加压2U0，提取局部放电信号q无损伤(t)；
步骤2：对局部放电信号q无损伤(t)进行傅里叶变换得:
步骤3：分别对Q无损伤(ω)在频段300MHz～500MHz、500MHz～750MHz、750MHz～1000MHz进行积分得到E无损伤1、E无损伤2、E无损伤3:
步骤4：构建能量谱特征序列y无损伤，即y无损伤＝{y无损伤1，y无损伤2，y无损伤3，y无损伤4}
其中y无损伤4为y无损伤1、y无损伤2、y无损伤3的标准差δ无损伤，即
步骤5：将待测电缆按照步骤1-4的方法，得到能量谱特征序列y待测，y待测＝{y待测1，y待测2，y待测3，y待测4}，其中
通过相关系数r的计算公式为
当0.8＜|r|≤1时，无径向过分相电压损伤，当0.5＜|r|≤0.8时，为轻度径向过分相电压损伤，当0.3＜|r|≤0.5时，为中度径向过分相电压损伤，当|r|≤0.3时，为重度径向过分相电压损伤。
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