CN116280628A - 一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，包括高速硬件采样以及软件特征分析，所述高度硬件采集通过同时监测升压装置接地线以及高压电力设备接头处的屏蔽层接地线，采样得到脉冲电流信号数据，再通过同轴高压电力设备模拟信号测试线传输到高速采集卡，监测主机获取模数转换后的数据；所述软件特征分析将脉冲电流信号进行数据流处理，该数据流处理包括使用基于MatLab的小波去噪技术以及K‑Means聚类模式识别技术，得到脉冲指纹特征量，利用脉冲指纹特征量对高压电力设备的脉冲电流信号数据进行置零操作；实现了在不增加硬件设备的成本的情况下，排除升压装置自身放电的干扰，提高了高压电力设备耐压局部放电检测的检测精度。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法。
背景技术
根据国标GB 50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》第17部分第8条要求在高压电力设备做耐压试验时，需同时检测其局部放电。压电力设备耐压局部放电检测，难度与技术瓶颈，主要是如何排除升压装置自身局部放电的干扰，目前国内外采用的主要有以下几种方法。
一是采用无局放升压装置，传统的耐压升压装置采用变频谐振装置产生试验电源，如附图1所示，变频电源通过整流和逆变获取试验所需的频率，在电源变换过程中产生大量的谐波或高频脉冲电流成份；高频成份中，既有沿面放电信号，也有局部放电信号，严重影响高压电力设备绝缘本体的局部放电的判断，因此有无局放升压装置技术。但无局放升压装置对励磁变制造工艺要求非常严格，成本昂贵。
二是使用变频相位开窗法，在进行高压电力设备耐压试验过程中同时进行局放测试，由于高压电力设备耐压试验电源采用非工频电源，工频信号在被试系统的相位图谱上不具有相关性；试验装置自身的局放信号是晶闸管的开通关闭造成，一般集中在特定相位，这类干扰在一定程度上可通过工频“开相位窗”予以排除。但是，这种方法，准确获取工频相位信息困难，容易混淆升压装置的局部放电和高压电力设备绝缘本体的局部放电。
三是震荡波高压电力设备局部放电测试方法，使用高压电力设备振荡波检测技术基于LCR阻尼振荡原理，在完成高压电力设备直流充电的基础上，通过内置的高压电抗器、高压实时固态开关与被试品形成阻尼振荡电压波，在被试品上施加近似工频的正弦电压波，激发出高压电力设备潜在缺陷处的放电信号。该方法目前在高压电源方面只能做到10kV，且体积庞大，造价高昂。
专利号为“CN201410771226.1”，专利名称为“电力电缆耐压试验用局部放电检测装置及检测方法”的发明专利公开了一种耐压试验用局部放电检测方法，采用饱和电抗器滤除低频干扰信号，采集系统采集超高频信号。但是，该方法存在这样的不足之处：1)升压装置产生的放电频率是随机的，既有低频、高频、超高频信号，采集到的超高频信号混有升压装置发出的超高频信号；2)超高频信号衰减系数大，传输距离短，不适用较长高压电力设备如电缆的局部放电试验。
因此，设计一种能有效排除升压装置信号影响，适应不同传输距离设备，降低试验成本的高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法成为了急需解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种基于电量数据分析的企业异常用电判别算法。
本发明的技术方案，一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，所述局部放电测试方法包括高速硬件采样以及软件特征分析，所述高度硬件采集设有工作电源、高频电流传感器、同轴高压电力设备模拟信号测试线、高速采集卡以及笔记本电脑，通过工作电源分别升压装置以及高压电力设备进行供电，在升压装置接地线以及高压电力设备接头处的屏蔽层接地线上同时安装高频电流传感器，高速宽带采样得到脉冲电流信号数据，再通过同轴高压电力设备模拟信号测试线传输到高速采集卡，利用笔记本电脑作为监测主机获取高速采集卡接收的模数转换后的数据；所述软件特征分析通过将采集到的脉冲电流信号传入虚拟示波器进行数据流处理，该数据流处理包括使用基于MatLab的第二代小波去噪技术以及K-Means聚类模式识别技术，得到脉冲指纹特征量，建立升压器脉冲特征数据库，最后对高压电力设备的脉冲电流信号数据置零，总合数据得到局部放电数据库以及沿面放电数据库。
采用上述方法后，通过高速硬件采样，安装高频电流传感器在升压装置接地线以及高压电力设备接头处的屏蔽层接地线，耦合高压电力设备本体及接头处的局部放电脉冲电流信号，接地线作为升压装置上是最安全有效的采集升压装置的内部信号点，在不增加硬件设备的成本的情况下，能最大限度采集到有效的脉冲电流信号数据，能使用超过10kv的高压电源进行局部放电测试，且不受传输距离影响，采集到的超高频信号衰减幅度小，提高局部放电测试的经济性；通过软件特征分析，运用包括第二代小波去噪技术以及K-Means聚类模式识别技术在内的智能识别技术，针对不同放电及噪声间的差异而提取多种脉冲指纹特征量，将不同的信号分离出来，对含有高压电力设备放电、升压装置放电的混合数据进行准确地分析判断，保存准确的高压电力设备的局部放电数据，并通过笔记本电脑动态显示监测结果，有效排除升压装置发出的超高频信号。
作为本发明的进一步改进，所述软件特征分析的步骤包括，1)提取在升压装置接地线的脉冲电流信号数据，2)对升压装置的脉冲电流信号数据进行第二代小波变换去噪技术处理，3)提取升压装置的脉冲电流信号数据的脉冲指纹特征量，总合得到特征量矩阵，并记入升压器脉冲特征数据库，4)提取高压电力设备的脉冲电流信号数据，依次进行第二代小波变换去噪技术处理以及K-Means聚类识别与决策树算法处理，5)将处理后的高压电力设备的脉冲电流信号数据与升压器脉冲特征数据库的脉冲指纹特征量进行比对，6)将比对后相符的脉冲电流信号数据进行置零处理，7)识别置零后的高压电力设备的脉冲电流信号数据，分别建立局部放电数据库以及沿面放电数据库。
采用上述方法后，通过提取在升压装置接地线的脉冲电流信号数据，获得升压器的原始数据中脉冲电流信号数据的时域波形，通过第二代小波去噪技术，剔除脉冲电流信号中小波系数的同时，最大限度地保留真实信号的系数，使脉冲指纹特征量能更清楚、准确地被提取出来，通过将去噪后的高压电力设备的脉冲电流信号数据逐一与脉冲指纹特征量对比，使得聚类后的同质脉冲置零，从而达到屏蔽升压装置放电干扰的目的。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲指纹特征量包括脉冲电流信号的上升沿时间、下降沿时间、脉宽以及脉冲持续时长。
采用上述方法后，通过采集脉冲电流信号的上升沿时间、下降沿时间、脉宽以及脉冲持续时长，并整合得到脉冲指纹特征量，能更全面地识别升压装置产生的脉冲电流信号。
作为本发明的进一步改进，连接升压装置的所述工作电源为50Hz交流电，连接高压电力设备的所述工作电源为60Hz交流电。
采用上述方法后，通过50Hz交流电连接升压装置，60Hz交流电连接高压电力设备，使二者在运行过程中的脉冲电流的相位错开，避免高压电力设备本身发出的脉冲信号被误认为升压装置发出的脉冲信号。
作为本发明的进一步改进，所述高速宽带采样的采样频率不低于4*10^6采集点/20ms，所述脉冲电流信号数据的采集点为9000个。
采用上述方法后，通过高速宽带采样的采样频率不低于4*10^6采集点/20ms，使得相邻采集点的时间间隔不超过5*10^-6ms，再通过脉冲电流信号数据的采集点为9000个，使得总采集时间为4.5*10^-4s，而60Hz交流电与50Hz交流电的工作电源的相位差为3X10^-3s，总采集时间远小于该数值，使升压装置与高压电力设备采集到的脉冲电流信号数据存在明显差距，进一步保证不会误屏蔽掉高压电力设备发出脉冲的有效数据。
附图说明
图1所示为升压装置示意图。
图2所示为本发明高压电力设备耐压局放测试工作示意图。
图3所示为高压电力设备耐压试验时局部放电测试系统原理示意图。
图4所示为软件分析流程示意图。
图5所示为升压装置的时域波形示意图。
图6所示为提取升压器脉冲特征量矩阵示意图。
图7所示为升压装置的数据分析对比示意图。
具体实施方式
如图2-7所示一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，所述局部放电测试方法包括高速硬件采样以及软件特征分析，所述高度硬件采集设有工作电源、高频电流传感器、同轴高压电力设备模拟信号测试线、高速采集卡以及笔记本电脑，通过工作电源分别升压装置以及高压电力设备进行供电，在升压装置接地线以及高压电力设备接头处的屏蔽层接地线上同时安装高频电流传感器，高速宽带采样得到脉冲电流信号数据，再通过同轴高压电力设备模拟信号测试线传输到高速采集卡，利用笔记本电脑作为监测主机获取高速采集卡接收的模数转换后的数据；所述软件特征分析通过将采集到的脉冲电流信号传入虚拟示波器进行数据流处理，该数据流处理包括使用基于MatLab的第二代小波去噪技术以及K-Means聚类模式识别技术，得到脉冲指纹特征量，建立升压器脉冲特征数据库，最后对高压电力设备的脉冲电流信号数据置零，总合数据得到局部放电数据库以及沿面放电数据库。
通过高速硬件采样，安装高频电流传感器在升压装置接地线以及高压电力设备接头处的屏蔽层接地线，耦合高压电力设备本体及接头处的局部放电脉冲电流信号，接地线作为升压装置上是最安全有效的采集升压装置的内部信号点，在不增加硬件设备的成本的情况下，能最大限度采集到有效的脉冲电流信号数据，能使用超过10kv的高压电源进行局部放电测试，且不受传输距离影响，采集到的超高频信号衰减幅度小，提高局部放电测试的经济性；通过软件特征分析，运用包括第二代小波去噪技术以及K-Means聚类模式识别技术在内的智能识别技术，针对不同放电及噪声间的差异而提取多种脉冲指纹特征量，将不同的信号分离出来，对含有高压电力设备放电、升压装置放电的混合数据进行准确地分析判断，保存准确的高压电力设备的局部放电数据，并通过笔记本电脑动态显示监测结果，有效排除升压装置发出的超高频信号。
所述软件特征分析的步骤包括，1)提取在升压装置接地线的脉冲电流信号数据，2)对升压装置的脉冲电流信号数据进行第二代小波变换去噪技术处理，3)提取升压装置的脉冲电流信号数据的脉冲指纹特征量，总合得到特征量矩阵，并记入升压器脉冲特征数据库，4)提取高压电力设备的脉冲电流信号数据，依次进行第二代小波变换去噪技术处理以及K-Means聚类识别与决策树算法处理，5)将处理后的高压电力设备的脉冲电流信号数据与升压器脉冲特征数据库的脉冲指纹特征量进行比对，6)将比对后相符的脉冲电流信号数据进行置零处理，7)识别置零后的高压电力设备的脉冲电流信号数据，分别建立局部放电数据库以及沿面放电数据库。
通过提取在升压装置接地线的脉冲电流信号数据，获得升压器的原始数据中脉冲电流信号数据的时域波形，如附图5所示，图中上半部分为升压装置的原始波形，下半部分为小波去噪后的时域波形，图中的1为升压器工作电源50Hz时域波形，2、3、4、5为升压装置发出的脉冲，通过提取脉冲2、3、4、5得到的特征量矩阵如附图6所示；通过第二代小波去噪技术，剔除脉冲电流信号中小波系数的同时，最大限度地保留真实信号的系数，使脉冲指纹特征量能更清楚、准确地被提取出来，通过将去噪后的高压电力设备的脉冲电流信号数据逐一与脉冲指纹特征量对比，使得聚类后的同质脉冲置零，如附图7所示，从图中b部的下半部分可得，对升压装置的原始数据分析后，a部中升压装置的脉冲2、3、4、5被有效屏蔽，实现了屏蔽升压装置放电干扰的目的。
所述脉冲指纹特征量包括脉冲电流信号的上升沿时间、下降沿时间、脉宽以及脉冲持续时长。
通过采集脉冲电流信号的上升沿时间、下降沿时间、脉宽以及脉冲持续时长，并整合得到脉冲指纹特征量，能更全面地识别升压装置产生的脉冲电流信号。
连接升压装置的所述工作电源为50Hz交流电，连接高压电力设备的所述工作电源为60Hz交流电。
通过50Hz交流电连接升压装置，60Hz交流电连接高压电力设备，使二者在运行过程中的脉冲电流的相位错开，避免高压电力设备本身发出的脉冲信号被误认为升压装置发出的脉冲信号。
所述高速宽带采样的采样频率不低于4*10^6采集点/20ms，所述脉冲电流信号数据的采集点为9000个。
通过高速宽带采样的采样频率不低于4*10^6采集点/20ms，使得相邻采集点的时间间隔不超过5*10^-6ms，再通过脉冲电流信号数据的采集点为9000个，使得总采集时间为4.5*10^-4s，而60Hz交流电与50Hz交流电的工作电源的相位差为3X10^-3s，总采集时间远小于该数值，使升压装置与高压电力设备采集到的脉冲电流信号数据存在明显差距，进一步保证不会误屏蔽掉高压电力设备发出脉冲的有效数据。
Claims (5)
1.一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，其特征在于：所述局部放电测试方法包括高速硬件采样以及软件特征分析，所述高度硬件采集设有工作电源、高频电流传感器、同轴高压电力设备模拟信号测试线、高速采集卡以及笔记本电脑，通过工作电源分别升压装置以及高压电力设备进行供电，在升压装置接地线以及高压电力设备接头处的屏蔽层接地线上同时安装高频电流传感器，高速宽带采样得到脉冲电流信号数据，再通过同轴高压电力设备模拟信号测试线传输到高速采集卡，利用笔记本电脑作为监测主机获取高速采集卡接收的模数转换后的数据；所述软件特征分析通过将采集到的脉冲电流信号传入虚拟示波器进行数据流处理，该数据流处理包括使用基于MatLab的第二代小波去噪技术以及K-Means聚类模式识别技术，得到脉冲指纹特征量，建立升压器脉冲特征数据库，最后对高压电力设备的脉冲电流信号数据置零，总合数据得到局部放电数据库以及沿面放电数据库。
2.根据权利要求1所述一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，其特征在于：所述软件特征分析的步骤包括，1)提取在升压装置接地线的脉冲电流信号数据，2)对升压装置的脉冲电流信号数据进行第二代小波变换去噪技术处理，3)提取升压装置的脉冲电流信号数据的脉冲指纹特征量，总合得到特征量矩阵，并记入升压器脉冲特征数据库，4)提取高压电力设备的脉冲电流信号数据，依次进行第二代小波变换去噪技术处理以及K-Means聚类识别与决策树算法处理，5)将处理后的高压电力设备的脉冲电流信号数据与升压器脉冲特征数据库的脉冲指纹特征量进行比对，6)将比对后相符的脉冲电流信号数据进行置零处理，7)识别置零后的高压电力设备的脉冲电流信号数据，分别建立局部放电数据库以及沿面放电数据库。
3.根据权利要求2所述一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，其特征在于：所述脉冲指纹特征量包括脉冲电流信号的上升沿时间、下降沿时间、脉宽以及脉冲持续时长。
4.根据权利要求1所述一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，其特征在于：连接升压装置的所述工作电源为50Hz交流电，连接高压电力设备的所述工作电源为60Hz交流电。
5.根据权利要求4所述一种高压电力设备耐压试验的局部放电测试方法，其特征在于：所述高速宽带采样的采样频率不低于4*10^6采集点/20ms，所述脉冲电流信号数据的采集点为9000个。
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|---|---|---|---|---|
| CN117932231A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 百脉英华科技有限公司 | 基于传感器的高压电缆多源局放智能定位方法及系统 |
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Legal Events
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