CN113625132B - 一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法和系统，该方法包括对电缆进行局部放电采样检测，并以固定的时间周期获得多个标有序号的放电图谱，每个放电图谱中均包含按照相同相位排列的多个放电量采样值；在所有放电图谱中，获取同一相位下的放电量采样值的最大值，将各个相位下放电量采样值的最大值累加，获取累加和值；将放电图谱依次向左或向右偏移逐渐累加的相位数，然后计算累计和值；获取最小的累计和值对应的放电图谱组合，进行分析，得到电缆局部放电状态监测结果。与现有技术相比，本发明实现了局部放电图谱中相位的对准，提高了局部放电检测分析的准确性，还具有成本低、使用方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电缆局部放电检测技术领域，尤其是涉及一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法和系统。
背景技术
高压XLPE电缆的局部放电问题是引起高压电缆事故的主要因素，多年来一直受到广泛关注。究其原因，主要是由于电缆的绝缘部件存在缺陷，产生局部微量放电。而该放电过程加速了XLPE电缆绝缘性能劣化，最终导致电缆击穿。如何测量电缆的早期局部放电现象，对预防电缆事故具有重要意义。另一方面，由于电力电缆中间接头的电场应力较为集中，是电力电缆绝缘的薄弱环节，更容易产生绝缘故障。据统计，大部分的电缆绝缘击穿问题发生在电缆中间接头部位。因此，电缆接头的局部放电状态监测是提高电缆安全运行的重点。电缆故障的原因：造成电力电缆故障的原因很多，大致分为以下几种情况：
传统的局放检测采用电流互感器对高压电缆的芯线或者铠装电流检测采集高压电缆相位。该方法对主线电流小，或者保护接地的电缆不具备采集的条件。而按照固定50hz的方式采集相位，会导致局放采集的图谱出现放电漂移。对放电分析造成困难。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在会导致局放采集的图谱出现放电漂移的缺陷而提供一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法和系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，包括以下步骤：
局部放电采样检测步骤：对电缆进行局部放电采样检测，并以固定的时间周期获得多个标有序号的放电图谱，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的多个放电量采样值；
累加和值计算步骤：在所有放电图谱中，获取同一相位下的放电量采样值的最大值，将各个相位下放电量采样值的最大值累加，获取累加和值；
相位向左第一次调整步骤：依次将第i个放电图谱的相位将左偏移m(i-1)个相位，i＝1,2,3,...,a，a为放电图谱的总数，m的初始值为1，并通过所述累加和值计算步骤计算累加和值；
相位向左依次调整步骤：将m的值加1，重复执行所述相位向左第一次调整步骤和相位向左依次调整步骤，直至m的值达到预设的第一阈值；
相位向右第一次调整步骤：依次将第i个放电图谱的相位将右偏移n(i-1)个相位，n的初始值为1，并通过所述累加和值计算步骤计算累加和值；
相位向右依次调整步骤：将n的值加1，重复执行所述相位向右第一次调整步骤和相位向右依次调整步骤，直至n的值达到预设的第二阈值；
电缆局部放电监测步骤：获取最小的累计和值对应的放电图谱组合，进行分析，得到电缆局部放电状态监测结果。
进一步地，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的360个放电量采样值。
进一步地，所述时间周期为20ms。
进一步地，以55.5us为一个放电量计算周期计算放电量采样值，每个所述放电图谱中包括按照相位排列的360个放电量采样值。
进一步地，所述第一阈值不低于1，所述第二阈值不低于1。
本发明还提供一种基于相位对齐的电缆局部放电检测系统，包括：
局部放电采样检测模块，用于对电缆进行局部放电采样检测，并以固定的时间周期获得多个标有序号的放电图谱，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的多个放电量采样值；
累加和值计算模块，用于在所有放电图谱中，获取同一相位下的放电量采样值的最大值，将各个相位下放电量采样值的最大值累加，获取累加和值；
相位向左第一次调整模块，用于依次将第i个放电图谱的相位将左偏移m(i-1)个相位，i＝1,2,3,...,a，a为放电图谱的总数，m的初始值为1，并通过所述累加和值计算模块计算累加和值；
相位向左依次调整模块，用于将m的值加1，重复执行所述相位向左第一次调整模块和相位向左依次调整模块，直至m的值达到预设的第一阈值；
相位向右第一次调整模块，用于依次将第i个放电图谱的相位将右偏移n(i-1)个相位，n的初始值为1，并通过所述累加和值计算模块计算累加和值；
相位向右依次调整模块，用于将n的值加1，重复执行所述相位向右第一次调整模块和相位向右依次调整模块，直至n的值达到预设的第二阈值；
电缆局部放电监测模块，用于获取最小的累计和值对应的放电图谱组合，进行分析，得到电缆局部放电状态监测结果。
进一步地，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的360个放电量采样值。
进一步地，所述时间周期为20ms。
进一步地，以55.5us为一个放电量计算周期计算放电量采样值，每个所述放电图谱中包括按照相位排列的360个放电量采样值。
进一步地，所述第一阈值不低于1，所述第二阈值不低于1。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，为解决传统的按照固定50hz的方式采集相位，而检测的放电图谱的相位存在周期性偏差，形成放电飘移，不利于准确的局部放电分析的缺陷；通过对放电图谱依次进行累加的相位调整，并改变相位调整量和相位调整方向，根据调整后的放电图谱，分别根据各个相位放电量的最大值累加，计算累加和值，依据相位对齐以后，求取的和值最小的原理，选取累加和值最小的放电图谱组合，即为相位对齐后的放电图谱，由此解决了相位不准确的问题，提高了放电分析的准确性。
(2)本发明分析得出：放电图谱的相位存在周期性偏差的主要原因是局部放电检测的周期与实际局部放电变化的周期不一致，如实际采用50Hz的标准制定周期性的放电图谱，但电缆实际的放电图谱可能是51Hz的对应周期，此种周期的差别会在放电图谱中依次叠加，对每个放电图谱的局部放电位置造成变化，因此本申请通过对依次排布的放电图谱进行累加的相位调整，实现了对准确相位调整量的搜索。
(3)省掉了传统的电流相位采集，成本更加低。
(4)在没有芯线电流铠装电流的场合也可以使用了。
(5)安装更加方便，不用为了芯线电流而下井道。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种以20ms为周期采用得到的单次放电图谱示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种因相位没有对齐导致最大放电量逐次右移的多次重合放电图谱示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种采用本实施例方法进行相位对齐以后，多次图谱重叠以后效果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
局放相位是判断局放类型的主要依据，传统的局放采集中使用电流互感器对主线电缆的电流或接地电缆电流进行采样，依据电流的相位为基础，给出局放相位图谱。因为需要采集主线电流，或者是接地电缆电流，这就需要额外的一组数据采集。本申请经过研究提出，采用局放量累加法修复电网中相位不是标准的50Hz问题，对齐了局放相位，达到了可以对比电流采样的效果。其原理为：局放在每个电流相位周期的放电基本一致，当采集的相位没有对齐时，局放最大值会出现在相邻的几个相位，当对每个相位进行最大值累加时，局放相位没有对齐，最大值会被重复计算导致累加值偏大。只需要求出累加值最小的排列方式，就可以修正因电网50hz不稳定导致的采样相位不准确的问题。
如图1所示，本实施例提供一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，包括以下步骤：
S1：局部放电采样检测步骤：对电缆进行局部放电采样检测，并以固定的时间周期获得多个标有序号的放电图谱，每个放电图谱中均包含按照相同相位排列的多个放电量采样值；
S2：累加和值计算步骤：在所有放电图谱中，获取同一相位下的放电量采样值的最大值，将各个相位下放电量采样值的最大值累加，获取累加和值；
S3：相位向左第一次调整步骤：依次将第i个放电图谱的相位将左偏移m(i-1)个相位，i＝1,2,3,...,a，a为放电图谱的总数，m的初始值为1，并通过累加和值计算步骤计算累加和值；
相位向左依次调整步骤：将m的值加1，重复执行相位向左第一次调整步骤和相位向左依次调整步骤，直至m的值达到预设的第一阈值；
S4：相位向右第一次调整步骤：依次将第i个放电图谱的相位将右偏移n(i-1)个相位，n的初始值为1，并通过累加和值计算步骤计算累加和值；
相位向右依次调整步骤：将n的值加1，重复执行相位向右第一次调整步骤和相位向右依次调整步骤，直至n的值达到预设的第二阈值；第一阈值不低于1，第二阈值不低于1；
S5：电缆局部放电监测步骤：获取最小的累计和值对应的放电图谱组合，进行分析，得到电缆局部放电状态监测结果。
本实施例中，时间周期为20ms，以55.5us为一个放电量计算周期计算放电量采样值，每个放电图谱中包括按照相位排列的360个放电量采样值。
本实施例提供一种具体实施过程为：
1：以50Hz一个周期20ms为基准采集放电图谱。以55.5us为一个放电量计算周期计算放电量值。一个周期有360个放电点按照相位排列，如图2所示，为以20ms为周期采用得到的单次放电图谱。
2：用上同样方式，生成20张放电图谱，如图3所示，为因相位没有对齐导致最大放电量逐次右移的多次重合放电图谱，可以明显看出现有技术存在的缺陷。
3：20个图谱中，相同相位的局放量求取最大值。并求取各个相位最大值的累加和值。
4：第一张图谱相位不动，第二张图谱相位左移1位，第三张左移2位以此类推，相位调整以后。按照步骤3计算出累加和值。
5：第一张图谱相位不动，第二张图谱相位左移2位，第三张左移4位以此类推，相位调整以后。按照步骤3计算出累加和值。
6：第一张图谱相位不动，第二张图谱相位左移3位，第三张左移6位以此类推，相位调整以后。按照步骤3计算出累加和值。
7：按照步骤456，将左移改为右移动，求出右移动一次两次三次的累加和值。
8：比较左移3个和值，右移3个和值，不移动和值。7个值的最小值。
9：最小值就是修正的相位对齐局放放电图谱，如图4所示，为采用本方法，相位对齐以后，多次图谱重叠以后效果。
本实施例还提供一种基于相位对齐的电缆局部放电检测系统，包括：
局部放电采样检测模块，用于对电缆进行局部放电采样检测，并以固定的时间周期获得多个标有序号的放电图谱，每个放电图谱中均包含按照相同相位排列的多个放电量采样值；
累加和值计算模块，用于在所有放电图谱中，获取同一相位下的放电量采样值的最大值，将各个相位下放电量采样值的最大值累加，获取累加和值；
相位向左第一次调整模块，用于依次将第i个放电图谱的相位将左偏移m(i-1)个相位，i＝1,2,3,...,a，a为放电图谱的总数，m的初始值为1，并通过累加和值计算模块计算累加和值；
相位向左依次调整模块，用于将m的值加1，重复执行相位向左第一次调整模块和相位向左依次调整模块，直至m的值达到预设的第一阈值；
相位向右第一次调整模块，用于依次将第i个放电图谱的相位将右偏移n(i-1)个相位，n的初始值为1，并通过累加和值计算模块计算累加和值；
相位向右依次调整模块，用于将n的值加1，重复执行相位向右第一次调整模块和相位向右依次调整模块，直至n的值达到预设的第二阈值；
电缆局部放电监测模块，用于获取最小的累计和值对应的放电图谱组合，进行分析，得到电缆局部放电状态监测结果。
上述各个模块可以通过计算机程序实现，也可以通过具有计算功能的硬件实现，完成自动分析。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
局部放电采样检测步骤：对电缆进行局部放电采样检测，并以固定的时间周期获得多个标有序号的放电图谱，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的多个放电量采样值；
累加和值计算步骤：在所有放电图谱中，获取同一相位下的放电量采样值的最大值，将各个相位下放电量采样值的最大值累加，获取累加和值；
相位向左第一次调整步骤：依次将第i个放电图谱的相位将左偏移m(i-1)个相位，i＝1,2,3,...,a，a为放电图谱的总数，m的初始值为1，并通过所述累加和值计算步骤计算累加和值；
相位向左依次调整步骤：将m的值加1；
重复执行所述相位向左第一次调整步骤和相位向左依次调整步骤，直至m的值达到预设的第一阈值；
相位向右第一次调整步骤：依次将第i个放电图谱的相位将右偏移n(i-1)个相位，n的初始值为1，并通过所述累加和值计算步骤计算累加和值；
相位向右依次调整步骤：将n的值加1；
重复执行所述相位向右第一次调整步骤和相位向右依次调整步骤，直至n的值达到预设的第二阈值；
电缆局部放电监测步骤：获取最小的累加和值对应的放电图谱组合，进行分析，得到电缆局部放电状态监测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，其特征在于，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的360个放电量采样值。
3.根据权利要求1所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，其特征在于，所述时间周期为20ms。
4.根据权利要求3所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，其特征在于，以55.5us为一个放电量计算周期计算放电量采样值，每个所述放电图谱中包括按照相位排列的360个放电量采样值。
5.根据权利要求1所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测方法，其特征在于，所述第一阈值不低于1，所述第二阈值不低于1。
6.一种基于相位对齐的电缆局部放电检测系统，其特征在于，包括：
局部放电采样检测模块，用于对电缆进行局部放电采样检测，并以固定的时间周期获得多个标有序号的放电图谱，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的多个放电量采样值；
累加和值计算模块，用于在所有放电图谱中，获取同一相位下的放电量采样值的最大值，将各个相位下放电量采样值的最大值累加，获取累加和值；
相位向左第一次调整模块，用于依次将第i个放电图谱的相位将左偏移m(i-1)个相位，i＝1,2,3,...,a，a为放电图谱的总数，m的初始值为1，并通过所述累加和值计算模块计算累加和值；
相位向左依次调整模块，用于将m的值加1；
重复执行所述相位向左第一次调整模块和相位向左依次调整模块，直至m的值达到预设的第一阈值；
相位向右第一次调整模块，用于依次将第i个放电图谱的相位将右偏移n(i-1)个相位，n的初始值为1，并通过所述累加和值计算模块计算累加和值；
相位向右依次调整模块，用于将n的值加1；
重复执行所述相位向右第一次调整模块和相位向右依次调整模块，直至n的值达到预设的第二阈值；
电缆局部放电监测模块，用于获取最小的累加和值对应的放电图谱组合，进行分析，得到电缆局部放电状态监测结果。
7.根据权利要求6所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测系统，其特征在于，每个所述放电图谱中均包含按照相同相位排列的360个放电量采样值。
8.根据权利要求6所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测系统，其特征在于，所述时间周期为20ms。
9.根据权利要求8所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测系统，其特征在于，以55.5us为一个放电量计算周期计算放电量采样值，每个所述放电图谱中包括按照相位排列的360个放电量采样值。
10.根据权利要求6所述的一种基于相位对齐的电缆局部放电检测系统，其特征在于，所述第一阈值不低于1，所述第二阈值不低于1。
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