CN114252737B - 一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统 - Google Patents

一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114252737B
CN114252737B CN202111586860.4A CN202111586860A CN114252737B CN 114252737 B CN114252737 B CN 114252737B CN 202111586860 A CN202111586860 A CN 202111586860A CN 114252737 B CN114252737 B CN 114252737B
Authority
CN
China
Prior art keywords
partial discharge
waveform
current signal
suspected
function
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111586860.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114252737A (zh
Inventor
周文俊
谭笑
李�根
潘晨
陈杰
周承科
李陈莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Wuhan University WHU
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU, Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN202111586860.4A priority Critical patent/CN114252737B/zh
Publication of CN114252737A publication Critical patent/CN114252737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114252737B publication Critical patent/CN114252737B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统，其方法包括通过设置在电力电缆护层接地点的电流互感器获取疑似局放电流信号，并生成疑似局放电流信号波形；建立局放发展模型，并对疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局放，并在发生局放电时根据疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段。本发明通过采集电缆护层接地点出的疑似局放电流信号，并通过建立局放发展模型对该信号的波形进行分析，从而精确确定电力电缆是否发生局放，及其发展过程所处的阶段，进而更有效的辅助电缆状态的评估，尤其是状态处于“非常好”与“非常差”之间的电力电缆。

Description

一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统
技术领域
本发明涉及电力电缆在线监测技术领域，尤其涉及一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统。
背景技术
在电气工程中，局部放电是固体或流体电绝缘系统在高电压下的局部介质击穿现象，它并没有完全桥接金属导体的两级。固体绝缘介质中的局部放电通常是肉眼不可见的。局部放电测量技术是目前监测电缆缺陷最普遍的手段之一。介电材料的局部放电现象可以视为能量以脉冲的形式爆发出来的过程，局部放电源则可视为一个电磁波和超声波信号源，该信号的幅值与局部放电的放电量成正比，现有的局部放电标准也是根据局部放电的放电量对电缆绝缘状态进行评估，局部放电可以定性的判断电缆的状态。
在机理层面，目前基于局部放电(以下简称“局放”)信号的电缆状态评估主要分为3种：1)相位解析法；2)时域解析法；3)局放量分析法。1)相位解析法主要是分析局放信号与交流测试电压波形的关系，假设测试电压保持恒定，电压相位角被分成适当数量的小区间或窗口，局放信号传感器用于采集所有单独的准积分脉冲，并通过在某个选定的时间间隔内的放电幅度q、相应的相角或放电时间φ以及它们的数量密度或放电率n来量化这些局放脉冲信号；目前主流的PRPD图谱和φ-q-n图谱，基本都是这个原理，这种方法目前主要用于离线测试，且受传感器的精度影响较大；2)在相位解析法中，也没有关于局放脉冲真实波形的信息，而在时域解析法中，主要就是展示关于时间q-t的真实放电波形，因为缺陷的物理特性与局放信号的形状之间存在一些直接关系，这种方法较相位解析法更加直观。3)局放量分析法主要分析局放量与测试电压之间的关系，它主要是用于分析一个测试周期中的局放滞后效应。
这些方法，只考虑了局放和引发局放之间因素(各种缺陷)之间的关系，忽略了局放发展的过程，并没有以动态的视角系统性的评估局放与电缆状态之间的关系，以至于现阶段局放指标仅对“非常好”和“非常差”的电缆有较好的评估效果，而对介于“非常好”和“非常差”之间的状态难以评估。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法，包括如下步骤：
通过设置在电力电缆护层接地点的电流互感器获取疑似局放电流信号，并生成疑似局放电流信号波形；
建立局放发展模型，并对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局放，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段；
其中，所述局放发展过程包括三个阶段：阶段I：电子的定向运动；阶段II：聚合物氧化/离子冲击劣化；阶段III：点蚀。
本发明的有益效果是：本发明的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法，通过采集电缆护层接地点出的疑似局放电流信号，并通过建立局放发展模型对该信号的波形进行分析，从而精确确定电力电缆是否发生局放，及其发展过程所处的阶段，进而更有效的辅助电缆状态的评估，尤其是状态处于“非常好”与“非常差”之间的电力电缆。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段具体包括如下步骤：
对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段I；
判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段III；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段II；
否则，确定电力电缆没有发生局放；
其中，定义F分布的概率密度函数如式(1)所示：
Figure BDA0003427968080000031
定义F为服从自由度为m1,m2的F分布，记为F～F(m1,m2)。
上述进一步方案的有益效果是：通过先对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，从而可以得到对应的波形拟合函数，然后根据所述波形拟合函数的波形来特征来更精准的识别局放及其发展过程所处的阶段。
进一步：所述判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征的具体步骤为：
若所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数F1(n1,n2)；
计算所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度，并在所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度大于等于第一置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的波形符合F分布特征。
上述进一步方案的有益效果是：通过在所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲时，采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。
进一步：所述判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征的具体步骤为：
若所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，得到波形拟合函数F3(n3,n4)；
计算所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度，并在所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度大于等于第二置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的反向波形符合F分布特征。
上述进一步方案的有益效果是：通过在所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲时，采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。
进一步：所述判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征的具体步骤为：
若所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0，则采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，得到由N个F分布函数叠加形成的波形拟合函数FN(n5,n6)；
计算所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度，并在所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度大于等于第三置信度阈值时，则判定所述拟合函数FN(n5,n6)的波形符合多次F分布叠加特征，确定所述波形拟合函数的波形符合多次F分布叠加特征。
上述进一步方案的有益效果是：通过在所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0时，采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。
本发明还提供了一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价系统，包括电流采集模块和局放分析模块；
电流采集模块，用于通过设置在电力电缆护层接地点的电流互感器获取疑似局放电流信号，并生成疑似局放电流信号波形；
局放分析模块，用于建立局放发展模型，并对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局放，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段；
其中，所述局放发展过程包括三个阶段：阶段I：电子的定向运动；阶段II：聚合物氧化/离子冲击劣化；阶段III：点蚀。
本发明的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价系统，通过采集电缆护层接地点出的疑似局放电流信号，并通过建立局放发展模型对该信号的波形进行分析，从而精确确定电力电缆是否发生局放，及其发展过程所处的阶段，进而更有效的辅助电缆状态的评估，尤其是状态处于“非常好”与“非常差”之间的电力电缆。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述局放分析模块对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段的具体实现为：
对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段I；
判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段III；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段II；
否则，确定电力电缆没有发生局放；
其中，定义F分布的概率密度函数如式(1)所示：
Figure BDA0003427968080000061
定义F为服从自由度为m1,m2的F分布，记为F～F(m1,m2)。
上述进一步方案的有益效果是：通过先对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，从而可以得到对应的波形拟合函数，然后根据所述波形拟合函数的波形来特征来更精准的识别局放及其发展过程所处的阶段。
进一步：所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数F1(n1,n2)；
计算所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度，并在所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度大于等于第一置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的波形符合F分布特征；
所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，得到波形拟合函数F3(n3,n4)；
计算所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度，并在所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度大于等于第二置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的反向波形符合F分布特征；
所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0，则采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，得到由N个F分布函数叠加形成的波形拟合函数FN(n5,n6)；
计算所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度，并在所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度大于等于第三置信度阈值时，则判定所述拟合函数FN(n5,n6)的波形符合多次F分布叠加特征，确定所述波形拟合函数的波形符合多次F分布叠加特征。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述疑似局放电流信号波形的不同特征，针对性的F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合F分布特征或多次F分布叠加特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的方法。
本发明还提供了一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价设备,其特征在于，包括所述的存储介质和处理器，所述处理器执行所述存储介质上的计算机程序时实现如所述方法的步骤。
附图说明
图1为现有技术中的局放脉冲的标准波形的示意图；
图2为现有技术中的典型的阶段II的局放电流波形的示意图；
图3为现有技术中的典型的阶段III的局放电流波形的示意图；
图4为本发明一实施例的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法的流程示意图；
图5为本发明一实施例的疑似局放电流信号的采集示意图一；
图6为本发明一实施例的疑似局放电流信号的采集示意图二；
图7为本发明一实施例的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
根据局部放电理论可知，绝缘内部空腔建立局部放电的首要条件是第一个自由电子的产生，自由电子产生的位置通常靠近阴极，固体绝缘击穿的发展过程主要应该包括：1)电子的定向运动；2)聚合物氧化/离子冲击劣化；3)点蚀；4)树生长；5)击穿；这5个主要过程。现阶段，水树问题已基本得到解决，而电树的发展相对较快，从生长到击穿甚至是一瞬间的过程；因此，这里不再把树生长的过程纳入局放的发展过程。电子的定向运动能否自持是局放发展的关键，因此，这里将局放过程划分成3个阶段——阶段I：电子的定向运动；阶段II：聚合物氧化/离子冲击劣化；阶段III：点蚀。
其中，阶段I的研究最多，为电子的定向运动阶段，这个阶段中被电离的中性粒子数量有限，如果绝缘劣化程度有限且电子的定向运行不能自持，局放活动将很快停止，据统计，大部分局放研究停留在这个阶段，这个阶段主要关于局放脉冲，国际标准中甚至用一些参数定义了局放脉冲的标准波形，如图1所示。本发明采用F分布描述局放脉冲，这是因为局放脉冲的标准波形与F分布有诸多相似性，从数学形式上，阶段I局放电流i(t)完全可以写成F分布的形式i(t)～F(10,5)；从物理意义上，阶段I局放电流是从第一个电子定向运动开始形成的电子运动的描述方程，也可以看作多个正态随机变量(电子)的组合。而阶段II和阶段III可以看作是多个阶段I的叠加，具体波形取决于叠加的方式和次数。局放的发展意味着放电次数的增加、放电波形的变化，也对应着F分布自由度的增加。典型的阶段II和阶段III局放电流形式如图2和3所示。
因此，本发明可通过局放电流波形的检测，提取局部放电电流的波形参数，进而区分局部放电阶段。
如图4所示，一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法，包括如下步骤：
S1：通过设置在电力电缆护层接地点的电流互感器获取疑似局放电流信号，并生成疑似局放电流信号波形；
S2：建立局放发展模型，并对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局放，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段；
其中，所述局放发展过程包括三个阶段：阶段I：电子的定向运动；阶段II：聚合物氧化/离子冲击劣化；阶段III：点蚀。
本发明的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法，通过采集电缆护层接地点出的疑似局放电流信号，并通过建立局放发展模型对该信号的波形进行分析，从而精确确定电力电缆是否发生局放，及其发展过程所处的阶段，进而更有效的辅助电缆状态的评估，尤其是状态处于“非常好”与“非常差”之间的电力电缆。
本发明采用在线监测的形式，将高频局放电流互感器安装在电缆技术护层接地的位置(对于高压单芯电缆而言，包括首末端护层接地点和交叉互联点；对于中压三芯电缆而言，主要是首末端护层接地点)，如图5和图6所示。当电缆线路绝缘含微小缺陷并引发局放时，局放电流会沿金属护层流入接地点，并被高频局放电流互感器采集。
在本发明的一个或多个实施例中，所述对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段具体包括如下步骤：
S21：对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数；
S22：判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段I；
S23：判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段III；
S24：判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段II；
否则，确定电力电缆没有发生局放；
其中，定义F分布的概率密度函数如式(1)所示：
Figure BDA0003427968080000101
定义F为服从自由度为m1,m2的F分布，记为F～F(m1,m2)。
通过先对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，从而可以得到对应的波形拟合函数，然后根据所述波形拟合函数的波形来特征来更精准的识别局放及其发展过程所处的阶段。
在本发明的一个或多个实施例中，所述判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征的具体步骤为：
S21a：若所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数F1(n1,n2)；
S22a：计算所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度，并在所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度大于等于第一置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的波形符合F分布特征。
通过在所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲时，采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。这里，所述第一置信度阈值取0.95。
在本发明的一个或多个实施例中，所述判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征的具体步骤为：
S21b：若所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，得到波形拟合函数F3(n3,n4)；
S22b：计算所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度，并在所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度大于等于第二置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的反向波形符合F分布特征。
通过在所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲时，采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。这里，所述第一置信度阈值取0.85。
在本发明的一个或多个实施例中，所述判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征的具体步骤为：
S21c：若所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0，则采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，得到由N个F分布函数叠加形成的波形拟合函数FN(n5,n6)；
S22c：计算所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度，并在所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度大于等于第三置信度阈值时，则判定所述拟合函数FN(n5,n6)的波形符合多次F分布叠加特征，确定所述波形拟合函数的波形符合多次F分布叠加特征。
通过在所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0时，采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。这里，所述第一置信度阈值取0.80。
如图7所示，本发明还提供了一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价系统，包括电流采集模块和局放分析模块；
电流采集模块，用于通过设置在电力电缆护层接地点的电流互感器获取疑似局放电流信号，并生成疑似局放电流信号波形；
局放分析模块，用于建立局放发展模型，并对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局放，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段；
其中，所述局放发展过程包括三个阶段：阶段I：电子的定向运动；阶段II：聚合物氧化/离子冲击劣化；阶段III：点蚀。
本发明的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价系统，通过采集电缆护层接地点出的疑似局放电流信号，并通过建立局放发展模型对该信号的波形进行分析，从而精确确定电力电缆是否发生局放，及其发展过程所处的阶段，进而更有效的辅助电缆状态的评估，尤其是状态处于“非常好”与“非常差”之间的电力电缆。
在本发明的一个或多个实施例中，所述局放分析模块对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段的具体实现为：
对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段I；
判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段III；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段II；
否则，确定电力电缆没有发生局放；
其中，定义F分布的概率密度函数如式(1)所示：
Figure BDA0003427968080000131
定义F为服从自由度为m1,m2的F分布，记为F～F(m1,m2)。
通过先对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，从而可以得到对应的波形拟合函数，然后根据所述波形拟合函数的波形来特征来更精准的识别局放及其发展过程所处的阶段。
在本发明的一个或多个实施例中，所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数F1(n1,n2)；
计算所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度，并在所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度大于等于第一置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的波形符合F分布特征；
所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，得到波形拟合函数F3(n3,n4)；
计算所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度，并在所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度大于等于第二置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的反向波形符合F分布特征；
所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0，则采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，得到由N个F分布函数叠加形成的波形拟合函数FN(n5,n6)；
计算所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度，并在所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度大于等于第三置信度阈值时，则判定所述拟合函数FN(n5,n6)的波形符合多次F分布叠加特征，确定所述波形拟合函数的波形符合多次F分布叠加特征。
通过所述疑似局放电流信号波形的不同特征，针对性的F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，这样根据所述得到的波形拟合函数的置信度来确定波形拟合函数的波形是否符合F分布特征或多次F分布叠加特征，这样即可准确确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时确定局放发展过程所处的阶段。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的方法。
本发明还提供了一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价设备,其特征在于，包括所述的存储介质和处理器，所述处理器执行所述存储介质上的计算机程序时实现如所述方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法,其特征在于，包括如下步骤：
通过设置在电力电缆护层接地点的电流互感器获取疑似局放电流信号，并生成疑似局放电流信号波形；
建立局放发展模型，并对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局放，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段；
其中，所述局放发展过程包括三个阶段：阶段I：电子的定向运动；阶段II：聚合物氧化/离子冲击劣化；阶段III：点蚀；
所述对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段具体包括如下步骤：
对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段I；
判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段III；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段II；
否则，确定电力电缆没有发生局放；
其中，定义F分布的概率密度函数如式(1)所示：
Figure FDA0003773053430000011
定义F为服从自由度为m1,m2的F分布，记为F～F(m1,m2)。
2.根据权利要求1所述的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法,其特征在于：所述判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征的具体步骤为：
若所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数F1(n1,n2)；
计算所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度，并在所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度大于等于第一置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的波形符合F分布特征。
3.根据权利要求1所述的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法,其特征在于：所述判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征的具体步骤为：
若所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，得到波形拟合函数F3(n3,n4)；
计算所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度，并在所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度大于等于第二置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的反向波形符合F分布特征。
4.根据权利要求1所述的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法，其特征在于：所述判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征的具体步骤为：
若所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0，则采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，得到由N个F分布函数叠加形成的波形拟合函数FN(n5,n6)；
计算所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度，并在所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度大于等于第三置信度阈值时，则判定所述拟合函数FN(n5,n6)的波形符合多次F分布叠加特征，确定所述波形拟合函数的波形符合多次F分布叠加特征。
5.一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价系统，其特征在于：包括电流采集模块和局放分析模块；
电流采集模块，用于通过设置在电力电缆护层接地点的电流互感器获取疑似局放电流信号，并生成疑似局放电流信号波形；
局放分析模块，用于建立局放发展模型，并对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局放，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段；
其中，所述局放发展过程包括三个阶段：阶段I：电子的定向运动；阶段II：聚合物氧化/离子冲击劣化；阶段III：点蚀；
所述局放分析模块对所述疑似局放电流信号波形进行分析，确定电力电缆是否发生局部放电，并在发生局放电时根据所述疑似局放电流信号波形确定局放发展过程所处的阶段的具体实现为：
对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段I；
判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段III；
判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征，若符合，则确定发生局放，且局放发展过程为阶段II；
否则，确定电力电缆没有发生局放；
其中，定义F分布的概率密度函数如式(1)所示：
Figure FDA0003773053430000041
定义F为服从自由度为m1,m2的F分布，记为F～F(m1,m2)。
6.根据权利要求5所述的电力电缆局放发展过程的状态识别与评价系统,其特征在于：所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的波形是否符合F分布特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形进行拟合，得到波形拟合函数F1(n1,n2)；
计算所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度，并在所述波形拟合函数F1(n1,n2)的置信度大于等于第一置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的波形符合F分布特征；
所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的反向波形是否符合F分布特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形的y轴反向为单一脉冲，则采用F分布函数对所述疑似局放电流信号波形的y轴反向进行拟合，得到波形拟合函数F3(n3,n4)；
计算所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度，并在所述波形拟合函数F3(n3,n4)的置信度大于等于第二置信度阈值时，确定所述波形拟合函数的反向波形符合F分布特征；
所述局放分析模块判断所述波形拟合函数的波形是否符合多次F分布叠加特征的具体实现为：
若所述疑似局放电流信号波形的起点位置y轴坐标不为0，且在分析区间内的波形包络线上的点的y轴坐标均大于0，则采用F分布函数对疑似局放电流信号波形进行拟合，得到由N个F分布函数叠加形成的波形拟合函数FN(n5,n6)；
计算所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度，并在所述波形拟合函数FN(n5,n6)的置信度大于等于第三置信度阈值时，则判定所述拟合函数FN(n5,n6)的波形符合多次F分布叠加特征，确定所述波形拟合函数的波形符合多次F分布叠加特征。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至4任一项所述的方法。
8.一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价设备,其特征在于，包括权利要求7所述的存储介质和处理器，所述处理器执行所述存储介质上的计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
CN202111586860.4A 2021-12-23 2021-12-23 一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统 Active CN114252737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111586860.4A CN114252737B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111586860.4A CN114252737B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114252737A CN114252737A (zh) 2022-03-29
CN114252737B true CN114252737B (zh) 2022-12-02

Family

ID=80796916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111586860.4A Active CN114252737B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114252737B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101330091B1 (ko) * 2012-09-12 2013-11-18 이관우 운전중인 고전압 케이블의 수명 판정 방법
CN106168646A (zh) * 2016-10-08 2016-11-30 浙江中新电力发展集团有限公司 一种电缆局部放电监测系统
CN109164362A (zh) * 2018-09-25 2019-01-08 上海交通大学 一种直流电缆局部放电缺陷故障的识别方法及系统
CN109613407A (zh) * 2019-01-08 2019-04-12 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 电力电缆局放定位系统及检测方法
CN113253064A (zh) * 2021-04-12 2021-08-13 广东电网有限责任公司广州供电局 电缆局部放电的检测方法和装置
CN113805018A (zh) * 2021-09-15 2021-12-17 陕西省地方电力（集团）有限公司 一种配电网10kV电缆局部放电故障类型智能识别方法
CN114047405A (zh) * 2021-11-10 2022-02-15 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种电缆终端缺陷危害程度评估方法及装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101330091B1 (ko) * 2012-09-12 2013-11-18 이관우 운전중인 고전압 케이블의 수명 판정 방법
CN106168646A (zh) * 2016-10-08 2016-11-30 浙江中新电力发展集团有限公司 一种电缆局部放电监测系统
CN109164362A (zh) * 2018-09-25 2019-01-08 上海交通大学 一种直流电缆局部放电缺陷故障的识别方法及系统
CN109613407A (zh) * 2019-01-08 2019-04-12 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 电力电缆局放定位系统及检测方法
CN113253064A (zh) * 2021-04-12 2021-08-13 广东电网有限责任公司广州供电局 电缆局部放电的检测方法和装置
CN113805018A (zh) * 2021-09-15 2021-12-17 陕西省地方电力（集团）有限公司 一种配电网10kV电缆局部放电故障类型智能识别方法
CN114047405A (zh) * 2021-11-10 2022-02-15 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种电缆终端缺陷危害程度评估方法及装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Partial discharge measurements and life estimation in DC electrical insulation during voltage transients and steady state;R.Ghosh et al.;《Electric Power Systems Research》;20210531;1-9 *
基于AIC准则和时窗能量比的电缆局部放电在线检测与定位;孙抗等;《传感技术学报》;20170815;1209-1214 *
电力电缆局放信号传播特性分析及仿真研究;张泓等;《电线电缆》;20160825(第04期);4-8 *
高压交联电缆局放传播特性分析及试验研究;王昱力等;《武汉大学学报(工学版)》;20150401(第02期);89-92、127 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114252737A (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rudd et al. A generic knowledge-based approach to the analysis of partial discharge data
EP3699614B1 (en) Method and system of partial discharge recognition for diagnosing electrical networks
CN109596955B (zh) 局部放电状态确定方法及装置
WO2014101579A1 (zh) 基于奇异值分解算法的变压器局部放电模式识别方法
CN105372531A (zh) 基于Weibull分布模型的变压器绝缘热老化参数相关性计算方法
CN103323755A (zh) Gis特高频局部放电信号识别方法及系统
CN114217164B (zh) 一种基于放电波形智能识别的电缆故障测距方法及系统
Deb et al. Estimation of contamination level of overhead insulators based on surface leakage current employing detrended fluctuation analysis
Pylarinos et al. Investigation and classification of field leakage current waveforms
CN106326918A (zh) 一种变压器局部放电超高频信号多尺度能量特征线性识别方法
Fu et al. A Partial Discharge Signal Separation Method Applicable for Various Sensors Based on Time-Frequency Feature Extraction of t-SNE
CN114252737B (zh) 一种电力电缆局放发展过程的状态识别与评价方法及系统
Meng et al. Statistical Properties of Corona Current Pulses in Rod-Plane Air Gap Under AC-DC Composite Voltages
Sebastian et al. Implementation of a power quality signal classification system using wavelet based energy distribution and neural network
CN113837003B (zh) 识别局部放电类型方法、装置、存储介质及电子装置
CN115561575A (zh) 基于多维矩阵轮廓的海上风电场电气异常状态辨别方法
CN109917245B (zh) 考虑相位差的超声检测局部放电信号模式识别方法
CN104977492A (zh) 一种10kV配电杆塔接地状态评估系统及评估方法
Fu et al. Series Arc Fault Detection in a Low‐Voltage Power System Based on CEEMDAN Decomposition and Sensitive IMF Selection
Bozzo et al. Electrical tree tests. Probabilistic inference and insulating material evaluation
Huo et al. Weak Transient Electromagnetic Radiation Signal Detection Method Considering the New Watershed Image Segmentation Algorithm
Sheng et al. An overview of fault identification techniques in power distribution networks: methods and models
CN116908632B (zh) 低压交流串联电弧故障特征自适应寻优检测方法及系统
Yaoheng et al. Severity diagnosis and assessment on defects in GIS based on partial discharge detection
Tang et al. GIS partial discharge defect diagnosis system and method based on Extreme Learning Machine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant