CN101650404A - 一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法，属于电力电缆检测领域。测量单元对传感器的信号进行调理并采集，通过USB通信方式传送至工控计算机。软件对局部放电信号进行放电谱图的各种特征量的提取，并与已制备好的典型接头施工缺陷造成的局部放电谱图进行对比，从而判断现场运行的电缆接头是否有缺陷，以及缺陷的类型。本发明的优点在于能够根据现场需要，对带电电缆中间接头进行局部放电检测，对绝缘情况进行有效的监控，实现对接头施工缺陷的检测及识别，为电缆***状态维修提供科学的依据，提高电缆***供电可靠性。

Description

一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法

技术领域

本发明涉及一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法，属于电力电缆检测领域。

背景技术

高压、超高压交联聚乙烯(XLPE)电力电缆***中，电缆附件例如中间接头都是在现场条件下人工制作安装的，其绝缘品质往往低于电缆本体绝缘品质，是电缆***中绝缘薄弱环节。中间接头施工工艺不良形成的各种施工缺陷，使接头内电场分布不均匀，导致局部放电的产生。在工频电压下，局部放电将引起电缆绝缘中电树的产生和扩展，并加速绝缘的劣化，最终导致绝缘击穿。

A new approach to partial discharge testing of HV cable systems，G.C.Montanari and A.Cavallini，IEEE Electrical Insulation Magazine，January/February 2006-Vol.22，No.1，14～23。该文献给出了一种区分内部放电、电晕放电、表面放电的区分方法，但并不能明确是何种缺陷导致放电。

局部放电是XLPE电力电缆绝缘劣化的表征和主要原因。已有的实践证明，电缆的局部放电量与其绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘可能存在危害电缆安全运行的缺陷。现有XLPE局部放电在线检测装置能够检测到局部放电，但并不能给出引起放电的缺陷类型，这给电缆线路维修决策带来了不确定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法，以利于对引起电缆附件局部放电的缺陷进行定性分析，确定引起放电的缺陷类型，为状态维修提供可靠的依据。

本发明的技术方案是，一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法，局部放电信号传感器安装于电缆附件内或附近来耦合局部放电信号，局部放电信号测量单元对传感器得到的信号先进行调理放大，提取工频电压信号和局部放电信号，然后将其通过USB通信接口传送到工控计算机中，其特征在于：工控计算机中采用模式识别算法，以工频电压相位为参照，形成局部放电放电谱图，进而得到放电谱图的特征参量，并与之前制定的各种缺陷的放电谱图的特征参量进行比对，运用模糊逻辑判断归属于哪一类施工缺陷类型。

如上所述的一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法，其特征在于：在工控计算机中实现模式识别过程时分为两个步骤，分别是：

(1)通过采集到的信号在计算机中形成Q-φ谱图(放电量-放电相位谱图)、N-Q谱图(单位时间放电次数-放电量谱图)、N-φ谱图(单位时间放电次数-放电相位谱图)、N-Q-φ谱图(单位时间放电次数-放电量-放电相位谱图)，并通过各个谱图提取放电谱图的统计算子；

(2)计算谱图的特征参量，运用模糊逻辑对特征量进行样本库隶属度计算，判断接头是否有施工缺陷，以及施工缺陷的类型。

本发明的优点在于能够根据现场需要，对高压、超高压电缆及电缆附件局部放电进行在线测量，并与缺陷样本库进行特征比对，评估引起局部放电的缺陷的类型，实现对电缆***绝缘状况的实时监控，为电缆线路的状态维修提供科学有效的判据。

附图说明

图1是本发明实施例的总流程图。

图2为本发明实施例缺陷样本库局部放电试验示意图。

图3是本发明实施例某一接头局部放电的Q-φ谱图。

图4是本发明实施例某一接头局部放电的N-Q-φ谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

图2中标记说明：1、3-水终端，2-带有缺陷的中间接头。

本发明中传感器安装于电缆中间接头内或接头附近来耦合局部放电信号，局部放电信号采集单元设置有局部放电信号和电压信号的采集通道，并将其通过USB通信接口传送到工控计算机中。工控计算机处理局部放电信号，并与各种缺陷样本进行比对，运用模糊逻辑判断归属于哪一类放电类型。

(一)施工缺陷样本数据库

根据现场高压、超高压电缆中间接头安装工艺的掌握情况，我们归纳出现场最容易出现的5类施工缺陷：半导体尖端、接头移位、低电位金属粉末、主绝缘回缩和高电位金属尖端、绝缘层气隙。

在试验室内，通过在电缆中间接头安装时来设置上述缺陷来模拟运行中出现的各种施工缺陷，使用的电缆本体与中间接头与实际运行的电缆***完全一致。

试验示意图如图2所示。采用串联谐振原理对电缆施加工频高压，然后测量接头处的局部放电信号，获取放电谱图，提取特征量，存入样本数据库中。

(二)缺陷放电谱图特征量提取

通过局部放电信号测量单元提取局部放电信号后，在工控计算机上形成Q-φ谱图(放电量-放电相位谱图)、N-Q谱图(单位时间放电次数-放电量谱图)、N-φ谱图(单位时间放电次数-放电相位谱图)、N-Q-φ谱图(单位时间放电次数-放电量-放电相位谱图)。

提取放电谱图的如下统计算子：

(1)偏斜度S_k＝∑[(x_i-μ)³p_i]/σ³

x_i为各个相位窗的放电量，p_i为第i个相位窗值为x_i的概率，μ为∑x_i·p_i均值，σ为方差，σ²＝∑(x_i-μ)²·p_i。

(2)翘度K_u＝∑[(x_i-μ)⁴p_i/σ⁴-3

(3)峰值个数Pe：即放电谱图的极大值数。

(4)相位不对称度

分别为正负半周放电起始相位。

(5)放电不对称度 $Q\_\mathrm{asy}=(Q_s^{-}/N^{-})/(Q_s^{+}/N^{+})$

Q_s ⁺、Q_s ^-分别为正负半周总放电量，N⁺、N^-分别为正负半周放电总次数。

(6)修正相关系数

x为电压正半周某相位窗放电量，y为负半周对应相位窗的放电量。

(7)对放电谱图图像进行灰度化处理，获得放电灰度谱图。将放电灰度谱图分解到不同的尺度空间，获取低频图像的信息。

(8)Weibull参数：F(q)＝∑p_i·[1-exp(-q/α)^β]

F(q)为放电量累计分布，α为尺度参数，β为形状参数。

(三)缺陷类型的判断

提取现场运行的电缆中间接头局部放电信号，形成Q-φ、N-Q、N-φ、N-Q-φ等放电谱图，然后计算谱图的统计算子、灰度图像、Weibull参数等特征参量，运用模糊逻辑对上述特征量进行样本库隶属度计算，判断接头是否有施工缺陷，以及施工缺陷的类型。确信的缺陷特征参量可以写入样本库，增加样本总量，提高后续现场应用的判别准确性。

实施例：从某一110kV电缆中间接头上提取局部放电信号，形成的放电谱图如图3、图4所示。

计算其放电谱图统计算子：

(1)偏斜度：Sk+＝0.134，Sk-＝-0.028；

(2)陡峭度：Ku+＝-1.129，Ku-＝-1.405；

(3)峰值数：Pe+＝98，Pe-＝101；

(4)不对称度：Asy＝0.621；

(5)修正互相关系数：mcc＝0.485；

(6)相位系数：ph＝0.188。

再依次计算形成局部放电灰度图像和威布尔统计参数。

通过上述参量与样本库中的典型缺陷进行比对，判断该电缆接头局部放电缺陷类型为低压悬浮放电，与该电缆接头实际放电缺陷相符。

Claims (2)

1.一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法，局部放电信号传感器安装于电缆附件内或附近来耦合局部放电信号，局部放电信号测量单元对传感器得到的信号先进行调理放大，提取工频电压信号和局部放电信号，然后将其通过USB通信接口传送到工控计算机中，其特征在于：工控计算机中采用模式识别算法，以工频电压相位为参照，形成局部放电放电谱图，进而得到放电谱图的特征参量，并与之前制定的各种缺陷的放电谱图的特征参量进行比对，运用模糊逻辑判断归属于哪一类施工缺陷类型。

2.根据权利要求1所述的一种高压超高压电缆电缆附件施工缺陷检测识别方法，其特征在于：在工控计算机中实现模式识别过程时分为两个步骤，分别是：

(1)通过采集到的信号在计算机中形成Q-φ谱图、N-Q谱图、N-φ谱图、N-Q-φ谱图，并通过各个谱图提取放电谱图的统计算子；

(2)计算谱图的特征参量，运用模糊逻辑对特征量进行样本库隶属度计算，判断接头是否有施工缺陷，以及施工缺陷的类型。

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