CN111880061B - 一种用于高压电缆局部放电监测的脉冲波速校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高压电缆局部放电监测的脉冲波速校正方法，该方法首先基于电磁耦合将耦合脉冲注入至当前接地箱中三相电缆的接地接头，然后在当前接地箱的相邻接地箱中三相电缆的接地接头采集耦合脉冲，根据电缆长度和耦合脉冲传输时间计算脉冲波速，再将三相电缆的负荷和脉冲波速对波速负荷曲线的系数进行拟合，最后通过拟合后的波速负荷曲线对实时负荷下的脉冲波速进行校正得到校正脉冲波速，校正脉冲波速用于局部放电定位可以使得定位结果更精确。本发明可以根据负荷波动精确校正脉冲波速，有利于局部放电位置的精确定位。
Description
技术领域
本发明涉及电缆绝缘检测技术领域，特别是一种用于高压电缆局部放电监测的脉冲波速校正方法。
背景技术
高压电缆局部放电监测对于发现电缆绝缘早期缺陷具有十分重要的意义，目前高压电缆局部放电监测通常在交叉互联接地箱处安装高频电流互感器(HFCT)进行局部放电信号采集，并通过光纤进行不同采集点的时基同步。
通过局部放电对电缆缺陷进行定位，其精确度十分依赖于放电信号在电缆中的传播速度，目前在电缆局部放电监测中脉冲波速无法准确获得，往往采用172m/μs进行相关计算。然而，脉冲在电缆中的波速受到介质温度的影响，因而不同时段下由于电缆的负荷波动，波速往往不同。为了对电缆缺陷进行精确定位，需要考虑负荷波动对局部放电脉冲波速的影响。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种用于高压电缆局部放电监测的脉冲波速校正方法，本发明可以根据负荷波动精确校正脉冲波速，有利于局部放电位置的精确定位。
本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种用于高压电缆局部放电监测的脉冲波速校正方法，包括以下步骤：
S1：在当前接地箱中三相电缆的接地接头注入耦合脉冲；
S2：在当前接地箱的相邻接地箱中三相电缆的接地接头对耦合脉冲进行监测，在采集到耦合脉冲时，分别针对每一相电缆记录耦合脉冲的注入时间与接收时间的时间差以及获取A相电缆的第一负荷、B相电缆的第二负荷和C相电缆的第三负荷，并根据所述时间差和两个接地箱中接地接头之间的电缆长度计算A相电缆在第一负荷下的第一脉冲波速、B相电缆在第二负荷下的第二脉冲波速和C相电缆在第三负荷下的第三脉冲波速；
S3：利用第一负荷、第一脉冲波速、第二负荷、第二脉冲波速、第三负荷和第三脉冲波速对波速负荷曲线进行拟合，得到波速负荷曲线的系数的拟合值，波速负荷曲线表示为：
其中，v表示脉冲波速，I表示负荷，a、b表示波速负荷曲线的系数；
S4：根据拟合后的波速负荷曲线对A相电缆在当前负荷下的第一脉冲波速进行校正得到第一校正脉冲波速、对B相电缆在当前负荷下的第二脉冲波速进行校正得到第二校正脉冲波速以及对C相电缆在当前负荷下的第三脉冲波速进行校正得到第三校正脉冲波速，第一校正脉冲波速表示为：
第二校正脉冲波速表示为：
第三校正脉冲波速表示为：
其中，Ia表示A相电缆的当前负荷，Ib表示B相电缆的当前负荷，Ic表示C相电缆的当前负荷，I1表示A相电缆的第一负荷，I2表示B相电缆的第二负荷，I3表示C相电缆的第三负荷，A表示系数a的拟合值，B表示系数b的拟合值，v1表示第一脉冲波速，v2表示第二脉冲波速，v3表示第三脉冲波速。
进一步，还包括步骤：
S5：对每一相电缆进行局部放电监测，在当前接地箱和相邻接地箱中A相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第一校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，la2表示局部放电位置与相邻接地箱中A相电缆的接地接头的距离，Vta表示A相电缆的两次采集时间的时间差，L表示两个接地箱中接地接头之间的电缆长度；
在当前接地箱和相邻接地箱中B相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第二校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，lb2表示局部放电位置与相邻接地箱中B相电缆的接地接头的距离，Vtb表示B相电缆的两次采集时间的时间差；
在当前接地箱和相邻接地箱中C相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第三校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，lc2表示局部放电位置与相邻接地箱中C相电缆的接地接头的距离，Vtc表示C相电缆的两次采集时间的时间差。
进一步，所述耦合脉冲通过脉冲耦合装置注入。
进一步，所述放电信号通过高频电流互感器采集。
进一步，所述脉冲耦合装置采用与高频电流互感器参数相同的线圈。
进一步，所述耦合脉冲的主频为5MHz。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1、脉冲波速不再受电缆负荷影响；
2、局部放电位置的定位更加精确。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为用于高压电缆局部放电在线监测的脉冲波速校正方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例，如图1所示；一种用于高压电缆局部放电监测的脉冲波速校正方法，它包括以下步骤：
S1：在当前接地箱中三相电缆的接地接头注入耦合脉冲。
具体而言，耦合脉冲可以通过脉冲耦合装置注入。脉冲耦合装置安装在接地接头处的电缆上。
S2：在当前接地箱的相邻接地箱中三相电缆的接地接头对耦合脉冲进行监测，在采集到耦合脉冲时，分别针对每一相电缆记录耦合脉冲的注入时间与接收时间的时间差以及获取A相电缆的第一负荷、B相电缆的第二负荷和C相电缆的第三负荷，并根据所述时间差和两个接地箱中接地接头之间的电缆长度计算A相电缆在第一负荷下的第一脉冲波速、B相电缆在第二负荷下的第二脉冲波速和C相电缆在第三负荷下的第三脉冲波速。
具体而言，由于脉冲波速受到电缆负荷的影响，而每一相电缆的负荷是不同的，因此每一相电缆记录耦合脉冲的注入时间与接收时间的时间差是不同的，需要分别针对每一相电缆单独记录时间差，将电缆长度除以时间差就可以计算出脉冲波速。
S3：利用第一负荷、第一脉冲波速、第二负荷、第二脉冲波速、第三负荷和第三脉冲波速对波速负荷曲线进行拟合，得到波速负荷曲线的系数的拟合值，波速负荷曲线表示为：
其中，v表示脉冲波速，I表示负荷，a、b表示波速负荷曲线的系数，a、b都为正实数。
具体而言，拟合的方式可以采用最小二乘法。经过拟合后，可以得到最佳拟合状态下的系数a和b的拟合值。
S4：根据拟合后的波速负荷曲线对A相电缆在当前负荷下的第一脉冲波速进行校正得到第一校正脉冲波速、对B相电缆在当前负荷下的第二脉冲波速进行校正得到第二校正脉冲波速以及对C相电缆在当前负荷下的第三脉冲波速进行校正得到第三校正脉冲波速，第一校正脉冲波速表示为：
第二校正脉冲波速表示为：
第三校正脉冲波速表示为：
其中，Ia表示A相电缆的当前负荷，Ib表示B相电缆的当前负荷，Ic表示C相电缆的当前负荷，I1表示A相电缆的第一负荷，I2表示B相电缆的第二负荷，I3表示C相电缆的第三负荷，A表示系数a的拟合值，B表示系数b的拟合值，v1表示第一脉冲波速，v2表示第二脉冲波速，v3表示第三脉冲波速。
经过校正后，第一校正脉冲波速v(Ia)、v(Ib)第二校正脉冲波速、v(Ic)第三校正脉冲波速是随电缆负荷波动而变化的，所以几乎不会受到负荷波动的影响，波速测量结果更为精确。
波速校正之后，在发生电缆局部放电时，就能够精确定位局部放电位置。在本实施例中，脉冲波速校正方法还包括步骤：
S5：对每一相电缆进行局部放电监测，在当前接地箱和相邻接地箱中A相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第一校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，la2表示局部放电位置与相邻接地箱中A相电缆的接地接头的距离，Vta表示A相电缆的两次采集时间的时间差，L表示两个接地箱中接地接头之间的电缆长度；
在当前接地箱和相邻接地箱中B相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第二校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，lb2表示局部放电位置与相邻接地箱中B相电缆的接地接头的距离，Vtb表示B相电缆的两次采集时间的时间差；
在当前接地箱和相邻接地箱中C相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第三校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，lc2表示局部放电位置与相邻接地箱中C相电缆的接地接头的距离，Vtc表示C相电缆的两次采集时间的时间差。
其中，电缆长度L的值是可以实际测量到的，而两次采集时间的时间差也是可以实际测量到的，从而根据校正脉冲波速就能够计算出每一相电缆的局部放电位置。
具体而言，放电信号可以通过高频电流互感器采集。高频电流互感器安装在电缆的接地接头处。为了进行同步，脉冲耦合装置可以采用与高频电流互感器参数相同的线圈。在一些实际应用中，耦合脉冲的主频为5MHz。
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。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种用于高压电缆局部放电监测的脉冲波速校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在当前接地箱中三相电缆的接地接头注入耦合脉冲；
S2：在当前接地箱的相邻接地箱中三相电缆的接地接头对耦合脉冲进行监测，在采集到耦合脉冲时，分别针对每一相电缆记录耦合脉冲的注入时间与接收时间的时间差以及获取A相电缆的第一负荷、B相电缆的第二负荷和C相电缆的第三负荷，并根据所述时间差和两个接地箱中接地接头之间的电缆长度计算A相电缆在第一负荷下的第一脉冲波速、B相电缆在第二负荷下的第二脉冲波速和C相电缆在第三负荷下的第三脉冲波速；
S3：利用第一负荷、第一脉冲波速、第二负荷、第二脉冲波速、第三负荷和第三脉冲波速对波速负荷曲线进行拟合，得到波速负荷曲线的系数的拟合值，波速负荷曲线表示为：
其中，v表示脉冲波速，I表示负荷，a、b表示波速负荷曲线的系数；
S4：根据拟合后的波速负荷曲线对A相电缆在当前负荷下的第一脉冲波速进行校正得到第一校正脉冲波速、对B相电缆在当前负荷下的第二脉冲波速进行校正得到第二校正脉冲波速以及对C相电缆在当前负荷下的第三脉冲波速进行校正得到第三校正脉冲波速，第一校正脉冲波速表示为：
第二校正脉冲波速表示为：
第三校正脉冲波速表示为：
其中，Ia表示A相电缆的当前负荷，Ib表示B相电缆的当前负荷，Ic表示C相电缆的当前负荷，I1表示A相电缆的第一负荷，I2表示B相电缆的第二负荷，I3表示C相电缆的第三负荷，A表示系数a的拟合值，B表示系数b的拟合值，v1表示第一脉冲波速，v2表示第二脉冲波速，v3表示第三脉冲波速。
2.根据权利要求1所述的脉冲波速校正方法，其特征在于，还包括步骤：
S5：对每一相电缆进行局部放电监测，在当前接地箱和相邻接地箱中A相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第一校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，la2表示局部放电位置与相邻接地箱中A相电缆的接地接头的距离，Vta表示A相电缆的两次采集时间的时间差，L表示两个接地箱中接地接头之间的电缆长度；
在当前接地箱和相邻接地箱中B相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第二校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，lb2表示局部放电位置与相邻接地箱中B相电缆的接地接头的距离，Vtb表示B相电缆的两次采集时间的时间差；
在当前接地箱和相邻接地箱中C相电缆的接地接头分别采集放电信号并记录两次采集时间的时间差，根据两次采集时间的时间差、两个接地箱中接地接头之间的电缆长度和第三校正脉冲波速计算局部放电位置，计算公式为：
其中，lc2表示局部放电位置与相邻接地箱中C相电缆的接地接头的距离，Vtc表示C相电缆的两次采集时间的时间差。
3.根据权利要求2所述的脉冲波速校正方法，其特征在于，所述耦合脉冲通过脉冲耦合装置注入。
4.根据权利要求3所述的脉冲波速校正方法，其特征在于，所述放电信号通过高频电流互感器采集。
5.根据权利要求4所述的脉冲波速校正方法，其特征在于，所述脉冲耦合装置采用与高频电流互感器参数相同的线圈。
6.根据权利要求5所述的脉冲波速校正方法，其特征在于，所述耦合脉冲的主频为5MHz。
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