CN115508666A - 中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统 - Google Patents

中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115508666A
CN115508666A CN202211181753.8A CN202211181753A CN115508666A CN 115508666 A CN115508666 A CN 115508666A CN 202211181753 A CN202211181753 A CN 202211181753A CN 115508666 A CN115508666 A CN 115508666A
Authority
CN
China
Prior art keywords
similarity
signal
calculation
detection
module
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.)
Pending
Application number
CN202211181753.8A
Other languages
English (en)
Inventor
雍静
王晓静
曾礼强
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.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
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 Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN202211181753.8A priority Critical patent/CN115508666A/zh
Publication of CN115508666A publication Critical patent/CN115508666A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
    • 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
    • G01R31/088—Aspects of digital computing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

本发明提供的一种中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法，包括以下步骤：S1.采集母线电压信号或者馈线电流信号作为检测信号；S2.确定计算窗：以检测信号过零点后的第一个采样时刻记为t，并将从t时刻起每三个连续工频周期的检测信号作为一个计算窗；S3.确定计算窗内每个工频周期的前半周与后半周的波形相似度，并记为Bsi，其中：i＝1,2,3；S4.判断波形相似度Bs1是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，表明当前计算窗的前一个计算窗存在多周期扰动，并判断波形相似度Bs2是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，则进入步骤S5中；S5.确定计算窗内前两个工频周期的前半周波形相似度，并记为RT；S6.判断波形相似度RT是否小于设定的相似度阈值，如是，则计算窗中第二个工频周期存在暂态电力扰动，并进入步骤S7；如否，则将计算窗向t时刻前移T/2周期，并返回步骤S3；S7.判断波形相似度Bs3是否大于设定的相似度阈值，如是，则检测信号s2存在次周期扰动，如否，则当前计算窗内存在多周期扰动。

Description

中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统
技术领域
本发明涉及一种电力检测方法及其系统，尤其涉及一种中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统。
背景技术
在电力系统中，变电站输出的电能通过电缆传输至目标用户，其中，中压电力电缆也是电力系统中常使用的传输电压等级之一，比如中压的电压等级为10KV。
中压电力电缆由于绝缘介质中存在杂质、气隙，或在生产、搬运、施工过程中受到机械外力损伤，致使电力电缆绝缘具有局部缺陷。局部绝缘缺陷轻微时导致电缆开始出现局部放电，若绝缘缺陷进一步恶化，将导致电缆进入初期故障阶段，并随着时间的推移最终使电缆形成永久性故障，进而对电力系统造成影响。
在电力电缆初期故障阶段，一个重要外部特征是系统电压、电流会受到次周期扰动(即小于一个工频周期的暂态扰动)，现有技术中还没有一种有效的手段对中压电力电缆早期暂态电力扰动进行准确的有效手段，虽然现有技术中提出了一些方法解决上述问题，但是，这些方法的过程复杂，并且检测精度低。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段加以解决。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法，能够对中压电力电缆早期的暂态电力扰动进行准确检测，并且整个过程算法较为简单，使用方便，为后续的故障处理措施的制定提供准确的数据支持。
本发明提供的一种中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法，包括以下步骤：
S1.采集母线电压信号或者馈线电流信号作为检测信号；
S2.确定计算窗：以检测信号过零点后的第一个采样时刻记为t，并将从t时刻起每三个连续工频周期的检测信号作为一个计算窗；
将t至t+T计算周期的检测信号记为s1，将t至t+2T计算周期的检测信号记为s2，将t至t+3T计算周期的检测信号记为s3；
S3.确定计算窗内每个工频周期的前半周与后半周的波形相似度，并记为Bsi，其中：i＝1,2,3；
S4.判断波形相似度Bs1是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，表明当前计算窗的前一个计算窗存在多周期扰动，并判断波形相似度Bs2是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，则进入步骤S5中；
S5.确定计算窗内前两个工频周期的前半周波形相似度，并记为RT；
S6.判断波形相似度RT是否小于设定的相似度阈值，如是，则计算窗中第二个工频周期存在暂态电力扰动，并进入步骤S7；
如否，则将计算窗向t时刻前移T/2周期，并返回步骤S3；
S7.判断波形相似度Bs3是否大于设定的相似度阈值，如是，则检测信号s2存在次周期扰动，如否，则当前计算窗内存在多周期扰动。
进一步，步骤S3中，根据如下方法确定波形相似度Bsi：
Figure BDA0003867083990000031
其中：wi为第i个工频周期的前半周检测信号，zi为第i个工频周期的后半周检测信号，wk,i表示第i个周期前半周检测信号的第k个采样值，N表示采样点总数，
Figure BDA0003867083990000032
为第i个工频周期的后半周检测信号的第
Figure BDA0003867083990000033
个采样值。
进一步，步骤S5中，通过如下方法计算波形相似度RT：
Figure BDA0003867083990000034
w1为当前计算窗内第1个工频周期的前半周检测信号，w2为当前计算窗内第2个工频周期的前半周检测信号；wk,1为当前计算窗内的第1个工频周期的前半周检测信号的第k个采样值，wk,2为当前计算窗内的第2个工频周期的前半周检测信号的第k个采样值，N表示采样点的总数。
相应地，本发明还提供了一种基于上述检测方法的检测系统，其特征在于：包括检测模块、信号处理模块、计算判断模块以及声光预警模块；
所述检测模块，用于检测母线电压或者馈线电流并输出；
所述信号处理模块，其输入端连接于检测模块的输出端，用于对检测模块输出的模拟检测信号进行转换处理，输出相应的数字信号至计算判断模块；
所述计算判断模块，用于接收信号处理模块输出的数字信号进行扰动判断处理，并在判断出扰动时向声光预警模块输出相对应的预警命令；
声光预警模块，其控制输入端连接于计算判断模块，用于执行计算判断模块输出的预警命令。
进一步，所述检测模块为电压互感器，用于检测母线电压并输出；或者检测模块为电流互感器，用于检测馈线电流并输出。
进一步，所述声光预警模块为声光报警器。
进一步，还包括存储模块，与计算判断模块通信连接，用于存储计算判断模块处理过程数据。
本发明的有益效果：通过本发明，能够对中压电力电缆早期的暂态电力扰动进行准确检测，并且整个过程算法较为简单，使用方便，为后续的故障处理措施的制定提供准确的数据支持。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程图。
图2为本发明以10KV为例的计算窗划分示意图。
图3为本发明以10KV为例的次周期扰动示意图。
图4为本发明以10KV为例的多周期扰动示意图。
图5为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
以下进一步对本发明做出详细说明：
本发明提供的一种中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法，包括以下步骤：
S1.采集母线电压信号或者馈线电流信号作为检测信号；
S2.确定计算窗：以检测信号过零点后的第一个采样时刻记为t，并将从t时刻起每三个连续工频周期的检测信号作为一个计算窗；
将t至t+T计算周期的检测信号记为s1，将t至t+2T计算周期的检测信号记为s2，将t至t+3T计算周期的检测信号记为s3；如图2所示，无论是以交流母线的电压为检测信号，还是以馈线的电流为检测信号，其检测信号的波形都是一个正弦波形，本实施例中是一母线电压为例，在该图中，正弦信号会多次过零点，那么就以任一过零点的时刻作为t，然后将连续的三个周期作为一个计算窗，需要说明的是，计算窗是连续的，比如说：以t时刻为例，当前的计算窗为t时刻至t+3T时刻为一个计算窗，那么当前时刻的下一个计算窗就为t+T时刻至t+4T时刻为一个计算窗，而当前时刻的前一个计算窗为t-T时刻至t+2T时刻为一个计算窗，以此类推；
S3.确定计算窗内每个工频周期的前半周与后半周的波形相似度，并记为Bsi，其中：i＝1,2,3；
S4.判断波形相似度Bs1是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，表明当前计算窗的前一个计算窗存在多周期扰动，且该多周期扰动还未结束，并判断波形相似度Bs2是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，则进入步骤S5中；其中，相似度阈值Sth通过大量实验后，一般设定为0.91；
S5.确定计算窗内前两个工频周期的前半周波形相似度，并记为RT；
S6.判断波形相似度RT是否小于设定的相似度阈值，如是，则计算窗中第二个工频周期存在暂态电力扰动，并进入步骤S7；
如否，则将计算窗向t时刻前移T/2周期，也就是说：此时计算窗就变为t-T/2至t+5T/2，并返回步骤S3，重新执行上述步骤；
S7.判断波形相似度Bs3是否大于设定的相似度阈值，如是，则检测信号s2存在次周期扰动，如图3所示，如否，则当前计算窗内存在多周期扰动，如图4所示；通过上述的过程，当判断出存在扰动后，将当前的计算窗的时刻进行记录，并对该计算窗内的检测信号的采样值也同时记录，便于后续分析处理，通过上述方法，能够对中压电力电缆早期的暂态电力扰动进行准确检测，并且整个过程算法较为简单，使用方便，为后续的故障处理措施的制定提供准确的数据支持。图1的流程图中，最后输出时刻t、S(t，t+3T)表示输出t时刻至t+3T时刻的检测信号的值以及记录t时刻至t+3T时刻值，返回过程中的t+T表示移动到下一个计算窗，即t+T时刻至t+4T时刻的计算窗中进行计算判断。
本实施例中，步骤S3中，根据如下方法确定波形相似度Bsi：
Figure BDA0003867083990000061
其中：wi为第i个工频周期的前半周检测信号，zi为第i个工频周期的后半周检测信号，wk,i表示第i个周期前半周检测信号的第k个采样值，N表示采样点总数，
Figure BDA0003867083990000062
为第i个工频周期的后半周检测信号的第
Figure BDA0003867083990000063
个采样值。
本实施例中，步骤S5中，通过如下方法计算波形相似度RT：
Figure BDA0003867083990000064
w1为当前计算窗内第1个工频周期的前半周检测信号，w2为当前计算窗内第2个工频周期的前半周检测信号；wk,1为当前计算窗内的第1个工频周期的前半周检测信号的第k个采样值，wk,2为当前计算窗内的第2个工频周期的前半周检测信号的第k个采样值，N表示采样点的总数。
相应地，本发明还提供了一种基于上述检测方法的检测系统，其特征在于：包括检测模块、信号处理模块、计算判断模块以及声光预警模块；
所述检测模块，用于检测母线电压或者馈线电流并输出；
所述信号处理模块，其输入端连接于检测模块的输出端，用于对检测模块输出的模拟检测信号进行转换处理，输出相应的数字信号至计算判断模块；
所述计算判断模块，用于接收信号处理模块输出的数字信号进行扰动判断处理，并在判断出扰动时向声光预警模块输出相对应的预警命令；计算判断模块采用现有的单片机，比如STM32系列单片机，信号处理模块采用现有的放大、滤波电路以及现有的模数转换电路实现。
声光预警模块，其控制输入端连接于计算判断模块，用于执行计算判断模块输出的预警命令。
具体地：所述检测模块为电压互感器，用于检测母线电压并输出；或者检测模块为电流互感器，用于检测馈线电流并输出。
所述声光预警模块为声光报警器。
还包括存储模块，与计算判断模块通信连接，用于存储计算判断模块处理过程数据。
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，而不脱离本发明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 (7)

1.一种中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.采集母线电压信号或者馈线电流信号作为检测信号；
S2.确定计算窗：以检测信号过零点后的第一个采样时刻记为t，并将从t时刻起每三个连续工频周期的检测信号作为一个计算窗；
将t至t+T计算周期的检测信号记为s1，将t至t+2T计算周期的检测信号记为s2，将t至t+3T计算周期的检测信号记为s3；
S3.确定计算窗内每个工频周期的前半周与后半周的波形相似度，并记为Bsi，其中：i＝1,2,3；
S4.判断波形相似度Bs1是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，表明当前计算窗的前一个计算窗存在多周期扰动，并判断波形相似度Bs2是否小于设定的相似度阈值Sth，如是，则进入步骤S5中；
S5.确定计算窗内前两个工频周期的前半周波形相似度，并记为RT；
S6.判断波形相似度RT是否小于设定的相似度阈值，如是，则计算窗中第二个工频周期存在暂态电力扰动，并进入步骤S7；
如否，则将计算窗向t时刻前移T/2周期，并返回步骤S3；
S7.判断波形相似度Bs3是否大于设定的相似度阈值，如是，则检测信号s2存在次周期扰动，如否，则当前计算窗内存在多周期扰动。
2.根据权利要求1所述中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法，其特征在于：步骤S3中，根据如下方法确定波形相似度Bsi：
Figure FDA0003867083980000021
其中：wi为第i个工频周期的前半周检测信号，zi为第i个工频周期的后半周检测信号，wk,i表示第i个周期前半周检测信号的第k个采样值，N表示采样点总数，
Figure FDA0003867083980000022
为第i个工频周期的后半周检测信号的第
Figure FDA0003867083980000023
个采样值。
3.根据权利要求1所述中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法，其特征在于：步骤S5中，通过如下方法计算波形相似度RT：
Figure FDA0003867083980000024
w1为当前计算窗内第1个工频周期的前半周检测信号，w2为当前计算窗内第2个工频周期的前半周检测信号；wk,1为当前计算窗内的第1个工频周期的前半周检测信号的第k个采样值，wk,2为当前计算窗内的第2个工频周期的前半周检测信号的第k个采样值，N表示采样点的总数。
4.一种基于权利要求1-3任一权利要求所述的检测方法的检测系统，其特征在于：包括检测模块、信号处理模块、计算判断模块以及声光预警模块；
所述检测模块，用于检测母线电压或者馈线电流并输出；
所述信号处理模块，其输入端连接于检测模块的输出端，用于对检测模块输出的模拟检测信号进行转换处理，输出相应的数字信号至计算判断模块；
所述计算判断模块，用于接收信号处理模块输出的数字信号进行扰动判断处理，并在判断出扰动时向声光预警模块输出相对应的预警命令；
声光预警模块，其控制输入端连接于计算判断模块，用于执行计算判断模块输出的预警命令。
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于：所述检测模块为电压互感器，用于检测母线电压并输出；或者检测模块为电流互感器，用于检测馈线电流并输出。
6.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于：所述声光预警模块为声光报警器。
7.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于：还包括存储模块，与计算判断模块通信连接，用于存储计算判断模块处理过程数据。
CN202211181753.8A 2022-09-27 2022-09-27 中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统 Pending CN115508666A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211181753.8A CN115508666A (zh) 2022-09-27 2022-09-27 中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211181753.8A CN115508666A (zh) 2022-09-27 2022-09-27 中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115508666A true CN115508666A (zh) 2022-12-23

Family

ID=84505935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211181753.8A Pending CN115508666A (zh) 2022-09-27 2022-09-27 中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115508666A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116296329A (zh) * 2023-03-14 2023-06-23 苏州纬讯光电科技有限公司 一种变压器铁芯机械状态诊断方法、设备及介质
CN117368675A (zh) * 2023-12-05 2024-01-09 广东环威电线电缆股份有限公司 电缆绝缘性能测试方法及相关装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116296329A (zh) * 2023-03-14 2023-06-23 苏州纬讯光电科技有限公司 一种变压器铁芯机械状态诊断方法、设备及介质
CN116296329B (zh) * 2023-03-14 2023-11-07 苏州纬讯光电科技有限公司 一种变压器铁芯机械状态诊断方法、设备及介质
CN117368675A (zh) * 2023-12-05 2024-01-09 广东环威电线电缆股份有限公司 电缆绝缘性能测试方法及相关装置
CN117368675B (zh) * 2023-12-05 2024-03-19 广东环威电线电缆股份有限公司 电缆绝缘性能测试方法及相关装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115508666A (zh) 中压电力电缆早期故障暂态电力扰动检测方法及系统
CN110579682B (zh) 一种故障录波数据暂态同源对比方法及装置
US8024157B2 (en) Device for detecting voltage disturbance
US11502507B2 (en) Power converter with ground fault detection function and fault detection method
CN112379213B (zh) 一种故障检测方法及系统
CN110780154B (zh) 通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置及方法
CN113156336A (zh) 双级辨识Vienna整流器单管开路故障的方法、装置及存储介质
Montoya et al. A fast microprocessor-based traveling wave fault detection system for electrical power networks
CN113899863A (zh) 基于气体特征的高压电缆隐蔽缺陷检测方法及系统
CN106058860B (zh) 一种适用于多种电压等级变电站的全波电压综合测量装置
CN108761297B (zh) 一种基于高频信号的干式空心电抗器局部放电故障在线监测仪
CN113253063A (zh) 基于长短时记忆网络深度学习的故障电弧检测系统及方法
CN111552682A (zh) 一种基于专家模型库的窃电类型诊断方法
CN114518506B (zh) 一种直流输电线路故障检测方法及系统
CN112986665B (zh) 二次地网电压监测装置和方法
CN115494350A (zh) 一种交流输电线路雷击故障识别方法及系统
CN1151316C (zh) 一种管道阴极保护多位信号检测存储装置
EP3872511A1 (en) A new type of arc fault detection device (afdd) and its detection method
CN114879087A (zh) 一种用于vienna整流器开路故障综合辨识的方法
CN114156830A (zh) 一种光电磁同步融合检测弧光保护方法及装置
CN114019404A (zh) 一种三相交流电源相序检测方法以及系统
CN108519532B (zh) 一种电能质量测试系统及其测试点检测方法
CN116593830B (zh) 一种电缆故障检测系统及检测方法
CN216670097U (zh) 铁芯接地电流检测装置
CN110879370B (zh) 基于多数据窗的故障电流快速判断方法

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