CN109342882A - 基于多源特征值分析的电缆故障在线监测方法 - Google Patents

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夏向阳
赵威
周正雄
朱鹏
刘炎
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Abstract

本发明公开了一种基于多源特征值分析的电缆故障在线监测方法。该方法通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流，对故障及正常情况下接地线三相电流进行不平衡度计算，结合交叉互联接地线电流和负荷电流的比值、护层回路接地线电流比值组成多证据体，利用多类SVM后验概率估计分配BPA并计算信任度，通过SVM分类训练获取各证据体对应的分类正确率，求解置信区间，实现故障诊断。

Description

基于多源特征值分析的电缆故障在线监测方法
技术领域
本发明涉及一种基于多源特征值分析的电缆故障在线监测方法，适用于 110KV及以上电压等级，属于电力技术领域。
背景技术
交联聚乙烯(XLPE)电缆具有结构轻便、电气性能优异、敷设方便等优点，在高压电网中获得了广泛应用。电力电缆运行过程中，会受到外界复杂环境的影响，如电、磁、热、化学、机械等多重因素的作用，制作过程中也可能存在绝缘气隙和突起等局部缺陷，将促使电缆绝缘逐渐老化，最终造成局部放电，导致电缆主绝缘击穿，产生接地故障。电缆外护套绝缘主要可能有下列故障:一是护套破损导致电缆金属护套出现多点接地，金属护套产生环流造成损耗发热，导致绝缘局部过热并加速绝缘老化，严重影响主绝缘寿命；二是护层绝缘损伤导致水分侵入，主绝缘产生水树老化的概率增加，对电缆寿命产生严重影响。三是护层感应电压过高导致电缆局部击穿放电，严重影响电缆正常运行。
电缆运行时不同参数有着不同的表现形式，各参数反映绝缘老化或故障的灵敏度也有所不同，因此将“多参数综合评估思想”引入到电缆的状态评估中，可以充分利用各项绝缘参数来准确、高效地进行电缆的状态评估。“多参数综合评估思想”可以看作是多源的数据融合，把分布在不同位置的多个传感器所提供的局部不完整的信息加以综合,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,降低其不确定性,以形成对其运行状态相对完整一致的感知描述,从而提高系统决策规划反应的快速性和正确性,同时按照一定规则进行自动分析综合,完成目标识别决策和评估任务所进行的数据处理过程。
在多传感器的信息融合中常用到D-S证据理论、支持向量机、卡尔曼滤波、聚类分析法、人工神经网络、专家系统等方法。支持向量机的最终决策函数只由少数的支持向量所确定,计算的复杂性与样本空间的维数无关,避免了“维数灾难”，但经典的SVM算法只给出了二类分类的算法，在实际应用中需扩展。D-S证据理论在处理不确定信息方面存在优势测量，得到广泛应用。但在实际诊断中，证据体的基本概率分配BPA的合理构造是证据理论应用于电力设备故障诊断领域的难题。
发生在交叉互联系统的对称故障将会同时影响邻近接地箱所测三相电流大小，如接线错误、同轴电缆破损、接地箱进水。而不对称故障使得局部相电流增大，局部相电流减小，该类故障判别较难，需要较多参考值，如接头环氧预制件击穿、接头开路、单相同轴电缆破损。
发明内容
本发明的目的在于克服上述在线监测及故障诊断方法的不足，针对当前高压电缆故障单一参数监测判断准确度低，多参数监测存在数据融合分析不足，D-S 证据理论故障诊断方法难以确定基本概率分配(BPA)，单特征支持向量机(SVM) 诊断可信度低，无法提高数据融合利用率和故障诊断准确度的问题，开发一种基于多源特征值分析的电缆故障在线监测系统。该系统通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流，对故障及正常情况下接地线三相电流进行不平衡度计算，结合交叉互联接地线电流和负荷电流的比值、护层回路接地线电流比值组成多证据体，利用多类SVM后验概率估计分配BPA并计算信任度，通过SVM分类训练获取各证据体对应的分类正确率，求解置信区间，实现故障诊断。
附图说明
图1为在线监测系统原始信号提取示意图。
图2为故障诊断流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步描述。
参见图1，电缆金属护层环流信号用罗氏线圈从电缆护层交叉互联接地箱的铜排上提取。
参见图2，首先根据电缆特性确定故障测量征兆空间，而后对110kV交联聚乙烯交叉互联电缆正常运行和故障情况下负荷电流、金属护层接地环流进行采集，计算接地线电流比值、不平衡度、接地线电流与负荷电流比值的变化情况。获得测量值后对数据进行预处理、构造证据体、进行BPA分配，利用BPA计算出各命题的信任度和似然度。对于不同证据体的信度函数，利用D-S合成规则，计算出证据体联合作用下的信任度和似然度，得到证据对识别框架Θ中所有命题的信度区间[Beli,Pli]和证据的不确定性mk(Θ)，最后根据决策规则进行判断并得出结论。
该发明的技术关键是计算故障和正常运行下的比值和不平衡度、证据体构造及BPA分配。

Claims (1)

1.基于多源特征值分析的电缆故障在线监测方法，其特征在于：通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流，对故障及正常情况下接地线三相电流进行不平衡度计算，结合交叉互联接地线电流和负荷电流的比值、护层回路接地线电流比值组成多证据体，利用多类SVM后验概率估计分配BPA并计算信任度，通过SVM分类训练获取各证据体对应的分类正确率，求解置信区间，实现故障诊断。
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