CN103645425B - 一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图分析等角度，分析获取到的各种实际制作典型缺陷的局放数据，建立各种缺陷的放电数据库和对比库。利用高压电缆局放检测***，应用三相幅值关系图谱、三频段幅值关系图谱等信号分离技术，分析脉冲电流波形参数特征值综合信息，形成现场测量数据的放电累积谱图和同类特征脉冲放电簇，最后与各种缺陷的放电数据库进行对比，从而判断现场运行的电缆线路是否有绝缘缺陷。该方法能够解决目前电缆设备绝缘缺陷局部放电在线监测诊断难的问题，并且还能够提高高压电缆绝缘缺陷局部放电检测诊断的准确度和灵敏度。

Description

一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法

技术领域

本发明涉及一种电缆设备的检测方法，具体是指一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法。

背景技术

随着电网规模迅速扩大和用电需求的迅猛增长，社会对电网供电可靠性要求越来越高。作为状态检修的重要内容，电力设备带电检技术的全面深入应用，能及时发现电力设备潜伏性运行隐患，避免突发性故障的发生，是电力设备安全、稳定运行的重要保障。

电力设备在线监测一般采用便携式检测设备，在运行状态下对设备状态量进行的现场检测，其检测方式为带电短时间内检测，有别于长期连续的在线监测，具有投资小，见效快的特点，适合当前我国电力生产管理模式和经营模式。

目前，国内外高压电气设备的状态评价和状态检修工作正在开展，而如何获得准确的状态量是实施的关键因素。局部放电作为高压电气设备绝缘状况不良的主要表现形式，既是引起绝缘老化的主要原因，又是表征绝缘状况的主要特征参数，因此受到国内外研究者的广泛关注。

在常规脉冲电流法中，测量频带一般在1MHz以内，这一方法在实验室内已得到充分应用。但在变电站等现场，由于在该频率范围内存在大量的现场干扰，为避开干扰，目前主流方法是将测量信号的频率上移到高频频段（3MHz～30MHz）甚至超高频频段（300MHz-3GHz）来检测局部放电信号。其传感器一般采用罗戈夫斯基线圈或超高频传感器，信号经传感器耦合到射频放大器、滤波器或检波器，然后由数字采样***量化，并完成数字处理。射频检测法和超高频检测法可以避开现场中大量的低频及中频干扰，但仍然无法利用硬件完全消除干扰，干扰的抑制工作还须结合数字算法来进行。

目前国内外对局部放电抗干扰和模式识别开展了大量的研究工作，研究重点主要在于如何构造能够反映不同放电源类型的局放模式，从这些模式中提取有效的特征参量，并训练合适的分类器最终对局部放电源类型做出判断。这些研究通常是在单一缺陷绝缘***中进行，并证实能够成功地对人造缺陷模型的单一局部放电源类型进行识别。然而，电气设备在制造和运行过程中,多种因素都会导致绝缘缺陷的形成，在长期的运行电压下，由多种缺陷引发的局部放电往往同时存在，测量得到的局部放电信号多是这些放电信号的总和,其识别分类相当复杂。

上述各种因素的存在，大大降低了高压电缆绝缘缺陷局部放电检测诊断的准确度和灵敏度，容易造成误判错判。因此，如何运用现有的先进技术，最大限度抑制检测现场的干扰，准确提取出局放信号，更可靠、更灵敏地为后续的绝缘诊断提供信息，成为高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断中的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法，该方法能够解决目前电缆设备绝缘缺陷局部放电在线监测诊断难的问题，并且还能够提高高压电缆绝缘缺陷局部放电检测诊断的准确度和灵敏度。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法，该方法包括如下步骤：

（1）建立典型高压电缆绝缘缺陷样本库：制作各种具有代表性的高压电缆本体和附件结构下的典型绝缘缺陷，基于高频电磁耦合法的高压电缆局部放电检测***，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图角度分析，获得各种实际制作典型绝缘缺陷的局部放电数据，通过获得的局部放电数据建立各种具有代表性的典型绝缘缺陷的放电数据库，该放电数据库作为典型高压电缆绝缘缺陷的样本库；

（2）现场高压电缆绝缘缺陷的监测：基于高频电磁耦合法的高压电缆局部放电检测***，三相同步采集并保存频率在40kHz～20MHz之间的高压电缆绝缘缺陷的局部放电脉冲信号，应用三相幅值关系图谱、三频段幅值关系图谱信号分离技术，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图角度分析，获得现场高压电缆绝缘缺陷的局部放电数据，形成现场测量数据的放电累积谱图和同类特征脉冲放电簇；

（3）现场高压电缆绝缘缺陷的诊断：对步骤（2）获得的放电累积谱图和同类特征脉冲放电簇，通过放电谱图的统计算子、模糊逻辑匹配、聚类分析，与步骤（1）获得的样本库进行典型绝缘缺陷的特征分析对比，进而判断高压电缆绝缘缺陷情况。

本发明基于高频电磁耦合法的高压电缆局放检测***，应用三相幅值关系图谱、三频段幅值关系图谱等信号分离技术，以及典型缺陷放电指纹库的分析对比，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图分析、多相态谱图聚类分析处理等角度，分析获取到的现场检测局放数据，对绝缘状况进行诊断。本发明能够根据现场需要，对高压电缆线路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***绝缘状况的监控，为电缆线路的状态评估提供科学有效的判据。

与现有技术相比，本发明能够根据现场需要，通过对高压电缆线路绝缘缺陷信息进行的高速采集，通过有效的局部放电信号识别手段提取出属于本检测点的局部放电信号，与典型缺陷放电数据库进行对比诊断，完成绝缘缺陷的判定。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法包括如下步骤：

首先，在试验室内各种具有代表性的电缆本体和附件结构下典型绝缘缺陷的局部放电特性研究。通过实验室设计、制作各种具有代表性的电缆本体和附件结构下的典型绝缘缺陷，重点模拟电缆及附件浸水运行条件下的缺陷产生，基于现有的高频电磁耦合法的高压电缆局部放电检测***的局放测试技术，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图角度分析，建立典型缺陷不同频带下局放信号的综合数据库，进而对海量数据库进行统计分析，综合脉冲时域及其频谱分布、各个频段的谱图、信号统计及特征分离谱图等多种数据分析方法进行局部放电缺陷模式分类，形成有区分的局放综合指纹库。

其次，现场测试专家智能诊断***的构建。结合实验室模拟和现场典型干扰实测数据，对放电数据库进行统计分析，通过特征提取和模式分类等高级数学建模方法，建立起区分各种缺陷的有效算法，形成专家智能诊断***，并将其纳入现有局放测试***中，弥补其不足，从而提高现场实测数据的判读效率。

再次，用高频电磁耦合法的高压电缆局放测试***进行现场实测，获取放电谱图及放电时域波形，具体采用三相同步采集并保存频率在40kHz～20MHz之间的高压电缆绝缘缺陷的局部放电脉冲信号，应用三相幅值关系图谱、三频段幅值关系图等信号分离技术，分析脉冲电流波形参数特征值（信号峰值、平均值、放电频率、放电电流、相位图等）综合信息，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图角度分析，获得现场高压电缆绝缘缺陷的局部放电数据，形成现场测量数据的放电累积谱图和同类特征脉冲放电簇。

最后，利用放电谱图的统计算子、灰度谱图模糊逻辑匹配、聚类分析，将获得的放电累积谱图和同类特征脉冲放电簇，与各种缺陷的放电数据库和对比库进行典型绝缘缺陷的特征分析对比，进而判断高压电缆线路绝缘缺陷情况。

针对电缆运行现场强电磁场干扰源较多，单纯依赖硬件方法明显剔除和防止外界电磁场干扰的措施难度很大的特点，针对局放信号发生具有很大随机性，属于非平稳信号，相邻两次放电时间间隔不固定的特性，基于信号多周期统计数据，结合典型缺陷局放特征参量和现场干扰实测数据，依托综合特征指纹库，应用统计算子、灰度谱图模糊逻辑匹配、聚类分析等有效算法建立诊断***，为现场局放在线监测提供直观依据和有效分析手段，从而提高现场测试效率和放电类型判断准确性。

Claims (1)

1.一种高压电缆绝缘缺陷局部放电在线监测诊断方法，该方法包括如下步骤：

（1）建立典型高压电缆绝缘缺陷样本库：制作各种具有代表性的高压电缆本体和附件结构下的典型绝缘缺陷，基于高频电磁耦合法的电力电缆局部放电检测***，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图角度分析，获得各种实际制作典型绝缘缺陷的局部放电数据，通过获得的局部放电数据建立各种具有代表性的典型绝缘缺陷的放电数据库，该放电数据库作为典型电力电缆绝缘缺陷的样本库；

（2）现场高压电缆绝缘缺陷的监测：基于高频电磁耦合法的电力电缆局部放电检测***，三相同步采集并保存频率在400kHz～20MHz之间的高压电缆绝缘缺陷的局部放电脉冲信号，应用三相幅值关系图谱、三频段幅值关系图谱信号分离技术，从时域波形特征、谱图分布差异、分离谱图角度分析，获得现场高压电缆绝缘缺陷的局部放电数据，形成现场测量数据的放电累积谱图和同类特征脉冲放电簇；

（3）现场高压电缆绝缘缺陷的诊断：对步骤（2）获得的放电累积谱图和同类特征脉冲放电簇，通过放电谱图的统计算子、模糊逻辑匹配、聚类分析，与步骤（1）获得的样本库进行典型绝缘缺陷的特征分析对比，进而判断高压电缆绝缘缺陷情况。