CN109633385A - 一种hfct的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，主要步骤包括：（1）对局部放电脉冲采集1秒数据；（2）对采集到数据进行窄带滤波；（3）对滤波后的数据计算PRPD谱图；（4）对PRPD谱图计算最大值包络；（5）对最大值包络进行快速傅里叶变换，根据变换结果判断当前数据是放电还是噪声干扰。本发明使用放电时PRPD图与噪声的PRPD图具有不同的表现特征进行噪声与放电的模式识别，对电缆在线监测中是否有放电提供了很高的指导意义，适用于不同环境下的电缆局部放电在线监测模式识别，且可识别度高。

Description

一种HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法
技术领域
本发明属于电力绝缘检测技术及其应用领域，特别涉及一种HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法。
背景技术
电力电缆由于占地面积小、供电安全可靠、对周围环境电磁干扰小等优点而获得了越来越广泛的应用，至今已有百余年的历史。电力电缆在使用过程中，由于电磁、热、机械、化学等多方面的作用会逐渐老化，进而产生破坏性的故障。早期电缆以本体故障为主，近期以过载性故障居多，当前电缆终端和中间接头故障成为电缆故障的主要原因。对电缆状态进行监测，是预防电缆故障发生的重要手段。传统的电力电缆预防性试验需停电检测、试验电压低、试验周期长，属于离线检测，已经越来越不能适应电力不间断生产和供应的要求。研究电力电缆状态在线监测技术，实时显示电缆运行状态，保证供电安全可靠已成为各国电力系统的发展趋势。国外从 20 世纪六七十年代开始就已经开始研究电缆绝缘监测与故障诊断技术，我国在这方面起步较晚，但近几年发展较快。交联聚乙烯（XLPE）电缆由于其容易敷设、运行维护简便、耐高温和绝缘性能优良等特点，被广泛地应用于配电网中，逐步取代油纸绝缘电缆和架空线路，而由 XLPE 电缆及电缆接头绝缘损坏等问题引起的电力故障事故也不断增加。XPLE 电缆大多以直埋、排管、隧道等形式铺设在地下，增加了判断电缆工作状态正常与否的困难，因此，如何快速有效地通过各种检测手段判断电缆绝缘的劣化状态有着重要的现实意义。
专利申请号为CN201510053432.3公开了一种对直流XLPE电缆局部放电的检测与评估装置及方法，其装置包括被测电缆以及用于获取局部放电信号的直流局部放电检测装置；被测电缆的两端连接有直流高压输出装置和电流输出装置；被测电缆上布设有温度检测装置。其方法包括以下步骤：1)在电流输出装置关闭的情况下，利用直流高压输出装置对被测电缆进行加压，升压至设定试验电压，记录温度监测装置显示温度；2)直流局部放电检测装置将局部放电信号进行耦合；3)对耦合后的局部放电信号去噪处理；4)在时域下对局部放电信号中的放电幅值Q进行提取，以时间函数t的函数形式展开，形成用于表现放电幅值随时间的变化规律的Q-t图进行直流局部放电分析；5)建立适用于直流局部放电分析情况下的三维谱图；6)通过对多个不同缺陷的被测电缆进行直流局部放电，并将得到的不同H(Q，Δt)三维谱图与相应放电类型进行保存，建立指纹库；将得到的H(Q，Δt)图像与放电图像进行对比，实现对直流局部放电的缺陷类型的判断；7)对步骤3)得到的局部放电信号进行快速傅里叶变化，在频域下分析局部放电信号在不同频段范围内的分布，通过分析波峰频率对实际放电或噪声、内部放电或电晕放电以及产生放电的缺陷类型进行判断；8)调节直流高压输出装置，将电压降低到0kV，开启电流输出装置穿心变压器，调节电流模拟电缆带载状况，观察温度监测装置中电缆及其附件表面温度，使其表面温度升高到70℃或以上，以模拟电缆高负荷运行条件下的情况；9)待温度达到稳定后，再利用直流高压输出装置对被测电缆试样进行加压，升压至设定试验电压后，记录温度监测装置显示温度；10)重复执行一次步骤2)～步骤7)检测分析过程，完成测量，测量完成后关闭电流输出装置与直流高压输出装置，将被测试样静置使温度降低并进行有效放电24小时。该专利根据直流局部放电与交流局部放电的区别，采用适用于交流局部放电检测与分析的手段，填补了直流局部放电检测与分析方法的空白；并且考虑温度对于局部放电的影响，采用将在常温下模拟电缆空载或离线状态下进行局部放电测量的测量结果与利用电流输出装置模拟电缆在带载状态下进行局部放电测量的测量结果相结合综合分析的方式，对于电缆绝缘状况进行更为全面综合的评估。然而，该检测与评估装置及方法还是存在一些不足，由于现场环境比较复杂，受各类噪声影响，获取三维谱图时需要较为专业的人工经验，因而一般很难建立所需指纹库。且受噪声类型不同，仅对原始数据直接进行频域分析时，噪声与放电很可能在同一个频段。本专利对PRPD进行数据包络能很好的反应出放电特性即单峰或双峰，可以及时给出当前检测是否存在放电，对非专业人士具有较强的指导意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，该方法包括首先采集1s的数据，将采样获得的数据进行窄带滤波，然后提取φ-q-n获得PRPD谱图，对提取后的谱图进行最大值包络，对包络后的波形进行快速傅里叶变换，根据变换结果判断当前数据是放电还是噪声干扰。本发明使用放电时PRPD图与噪声的PRPD图具有不同的表现特征进行噪声与放电的模式识别，对电缆在线监测中是否有放电提供了很高的指导意义，适用于不同环境下的电缆局部放电在线监测模式识别，且可识别度高。
为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，其特征在于，主要步骤包括：
（1）对局部放电脉冲采集至少1秒数据；
（2）对采集到数据进行窄带滤波；
（3）对滤波后的数据计算PRPD谱图；
（4）对PRPD谱图计算最大值包络；
（5）对最大值包络进行快速傅里叶变换，根据变换结果判断当前数据是放电还是噪声干扰。
本发明做进一步的具体说明，所述步骤（1）中的数据为局部放电脉冲采样序列X(i)；所述步骤（2）包括：采用基于FFT的自动压缩阈值法将所述局部放电脉冲采样序列X(i)中一些窄带干扰进行滤除获取滤波后数据Y(i)。
本发明做进一步的具体说明，所述步骤（3）包括：将所述滤波后局部放电脉冲序列Y(i)计算放电频次、放电脉冲幅值、放电相位得到PRPD谱图。
本发明做进一步的具体说明，所述步骤（4）包括：对PRPD谱图进行最大值包络，即：将PRPD谱图分为360个区间，每个区间找到最大幅值U(i)，获取PRPD谱图包络U。
本发明做进一步的具体说明，所述步骤（5）包括：对PRPD谱图包络U进行快速傅里叶变换，得到U的频谱图，计算频谱图中50Hz成分F1和100Hz成分F2，然后计算整个频谱图中最大值F，再根据F1/F、F2/F值进行放电与干扰的确定，F1/F值大于60% 或F2/F值大于60%判断是放电，反之为噪声干扰。与现有技术相比较，本发明的优点：
本发明的区分方法不仅可以快速判断当前监测点是否存在局部放电现象，而且通过放电时PRPD图与噪声的PRPD图具有不同的表现特征（即PRPD最大值包络后的FFT具有50Hz或100Hz 较大）进行噪声与放电的模式识别，对HTCT的电缆在线监测中具有很重要的指导意义，适用于不同环境下的电缆局部放电在线监测模式识别，且以往的基于PRPD图是否存在局放需要很专业的人工经验，该方法的提出无需很专业的人工经验即可做出判断。
附图说明
图1是本发明一实施例的流程示意图。
图2是本发明实施例中采集到的某缺陷类型的局部放电脉冲PRPD图。
图3是本发明实施例采用本发明方法对图2的实施例进行快速傅里叶变换后的频谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例：
如图1所示，一种HFCT的电缆监测中噪声与放电区分的方法，主要步骤：
（1）对局部放电脉冲采集1秒数据，获得局部放电脉冲采样序列X(i)；
（2）对采集数据进行窄带滤波
采用基于FFT的自动压缩阈值法将局部放电脉冲采样序列X(i)中一些窄带干扰进行滤除获取滤波后数据Y(i)；
（3）对滤波后的数据计算PRPD谱图
将所述滤波后局部放电脉冲序列Y(i)计算放电频次、放电脉冲幅值、放电相位得到PRPD谱图；
（4）对PRPD谱图计算最大值包络
将PRPD谱图分为360个区间，每个区间找到最大幅值U(i)，获取PRPD谱图包络U；
（5）对最大值包络进行快速傅里叶变换
对PRPD谱图包络U进行快速傅里叶变换(FFT)，得到U的频谱图，计算频谱图中50Hz成分F1，100Hz成分F2，计算整个频谱中最大值F，根据F1/F、F2/F值进行放电与噪声干扰的确定。在本实施例中，当F1/F值大于60%或者F2/F值大于60%时，判定当前数据是放电；反之为噪声干扰。
如图2、3所示，本发明实施例采用本发明的方法对图2的放电采样序列的PRPD谱图进行最大幅值包络后做快速傅里叶变换的频谱图。
以上所述，仅是发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，其特征在于，主要步骤包括：
（1）对局部放电脉冲采集至少1秒数据；
（2）对采集到数据进行窄带滤波；
（3）对滤波后的数据计算PRPD谱图；
（4）对PRPD谱图计算最大值包络；
（5）对最大值包络进行快速傅里叶变换，根据变换结果判断当前数据是放电还是噪声干扰。
2.根据权利要求1所述的HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的数据为局部放电脉冲采样序列X(i)；所述步骤（2）包括：采用基于FFT的自动压缩阈值法将所述局部放电脉冲采样序列X(i)中一些窄带干扰进行滤除获取滤波后数据Y(i)。
3.根据权利要求2所述的HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，其特征在于，所述步骤（3）包括：将所述滤波后局部放电脉冲序列Y(i)计算放电频次、放电脉冲幅值、放电相位得到PRPD谱图。
4.根据权利要求3所述的HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，其特征在于，所述步骤（4）包括：对PRPD谱图进行最大值包络，即：将PRPD谱图分为360个区间，每个区间找到最大幅值U(i)，获取PRPD谱图包络U。
5.根据权利要求4所述的HFCT的电缆在线监测中噪声与放电区分的方法，其特征在于，所述步骤（5）包括：对PRPD谱图包络U进行快速傅里叶变换，得到U的频谱图，计算频谱图中50Hz成分F1和100Hz成分F2，然后计算整个频谱图中最大值F，再根据F1/F、F2/F值进行放电与干扰的确定，即F1/F值大于60% 或F2/F值大于60%判断是放电，反之为噪声干扰。
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