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CN105676079B - 基于在线决策规则的电缆局部放电源定位 - Google Patents

基于在线决策规则的电缆局部放电源定位 Download PDF

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CN105676079B
CN105676079B CN201510960848.3A CN201510960848A CN105676079B CN 105676079 B CN105676079 B CN 105676079B CN 201510960848 A CN201510960848 A CN 201510960848A CN 105676079 B CN105676079 B CN 105676079B
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杜荣林
杨超
黄润知
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Abstract

本申请公开了一种基于在线决策规则的电缆局部放电(PD)源定位方法，用于定位单芯电缆网络中的单PD源或双PD源。该方法选取小波变换后的PD信号能量为信号特征，根据该特征得到各个电缆接头处的能量分布情况；并对所有接头处的温度进行实时监测，得到电缆接头处的温度分布情况。然后运用三维坐标系对所得的接头处能量分布和温度变化情况进行综合分析，并依照在线决策规则直接确定出PD源的位置段。本申请所述方法对于定位单PD源或双PD源具有足够的通用性，不需建立专门的数据库，也不用考虑PD源的特性(缺陷尺寸、厚度及绝缘中位置)和电缆网络的相关参数。即使该方法只适用于存在单PD源或双PD源电缆段的定位，但其准确性很高，无需对电缆网络进行同步测量。

Description

基于在线决策规则的电缆局部放电源定位
技术领域
本发明涉及电缆网络中对局部放电源的一种定位方法，属于电力技术领域。
背景技术
在电缆网络的安装过程中，特别是中压和高压电缆网络，其绝缘状态评估变得越来越重要。电缆网络中的绝缘评估不仅是评估其运行状态，而且需要评估没有清晰指标的电信号，如局部放电(PD)，它是由缺陷产生并将逐渐地破坏电缆的绝缘水平。此外PD也会造成电缆中间接头发热，实时监测中间接头温度情况也是绝缘状态评估的考虑因素。PD现象检测主要有两种状态评估方法：在线和离线。而监管人员对在线的方法更感兴趣，但在线方法会受到一些因素影响，包括噪音、外部局部放电源的干扰、1个电缆段或多个电缆段中多个PD源的混合效应、传感器对测量信号的影响、局部放电脉冲传播和反射的影响。
为了研究解决在线方法的这些问题，对电缆网络来说首先要做的任务是PD源定位，这种定位并不是针对某一段电缆进行PD源的精确定位，而是对整个电缆网络存在PD源的电缆段进行定位。目前，大多数PD源定位方法都是用于单个电缆段中单个PD源的定位，也较少会考虑多个PD源的情况。因此，寻找电缆网络中单PD源或双PD源的定位方法对电缆的状态评估具有十分重要的意义。
发明内容
为了定位双端接地单芯电缆网络中的单PD源或双PD源，本发明提出一种基于在线决策规则的局部放电源定位方法。该方法选取小波变换后的PD信号能量为信号特征，根据该特征得到各个电缆接头处的能量分布情况；并对所有接头处的温度进行实时监测，得到PD现象导致的电缆接头处的温度分布情况。然后依照在线决策规则对电缆接头处能量分布和温度变化情况进行综合分析，直接确定出PD源的位置段。
本发明提供的技术方案如下：
所述电缆网络，假设共有m个电缆接头，Mk表示接头，分为m-1段，E表示电缆接头处的能量值，T表示电缆接头处的温度值。具体是通过高频电流传感器(HFCT)测得各个接头处的电流信号，经小波变换提取信号能量特征，得到整个电缆网络各个接头处的能量分布情况，同时通过温度传感器测出各个接头处的温度变化情况。局部放电源所在电缆段的两端接头相比于其他接头具有更高的信号能量和温度，并对单PD源考虑绝缘缺陷和瞬时性故障两种情况，瞬时性故障时接头温度升高很小。
在获得接头处的能量分布和温度分布情况后，为了应用在线决策规则，先对电缆网络中单PD源或双PD源可能所在电缆段进行分类，可分为4种情况：1.两个PD电缆段相隔较远(中间超过1个正常段)2.两个PD电缆段相隔较近(只隔1个正常段)3.两个PD电缆段相邻4.只有1个PD电缆段(绝缘缺陷段或瞬时性故障段)。
对以上4种情况列出决策规则：
规则1(两个PD电缆段相隔较远)：若在两对分离接头处的能量指标存在较大值，接头为Mn，Mn+1,Mj和Mj+1,同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么电缆网络n-(n+1)段和j-(j+1)段即为双PD源所在电缆段。否则使用下一条规则。
规则2(两个PD电缆段相隔较近)：若在两对相邻接头处的能量指标存在较大值，接头为Mn，Mn+1，Mn+2，Mn+3，同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么电缆网络n-(n+1)段和(n+2)-(n+3)段为双PD源所在电缆段。否则使用下一条规则。
规则3(两个PD电缆段相邻)：若只在3个相邻接头处的能量指标存在较大值，接头为n，n+1，n+2，同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么电缆网络n-(n+1)段和(n+1)-(n+2)段为双PD源所在电缆段。否则使用下一条规则。
规则4(单PD电缆段)：若只在1对相邻接头处的能量指标存在较大值，接头数为n，n+1，同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么电缆网络n-(n+1)段即为缺陷电缆段；同时相应接头处的温度T只有极小的升高，那么电缆网络n-(n+1)段即为瞬时性故障电缆段。
应用该方法定位单PD源或双PD源所在电缆段，具有足够的通用性，不需建立专门的数据库，也不用考虑PD源的特性(缺陷尺寸、厚度及位置)和电缆网络的相关参数。即使该方法只适用于单PD源或双PD源电缆段的定位，但其准确性很高，无需对电缆网络进行同步测量。
附图说明
图1为电缆网络基准模型
图2(1)和2(2)为三维坐标系下电缆接头处的信号能量与温度情况示意图其中图2(1)为双PD源和正常情况，图2(2)为单PD源情况(绝缘缺陷和瞬时性故障的对比)
图3为应用在线决策规则定位PD源的流程图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步描述。
参见图1，单芯电缆网络基准模型如图所示，设定共有m个电缆接头，分为m-1个电缆段，且每段电缆双端接地。由变电站向电缆网络两端施加电压使得电缆网络运行，在每段电缆接头处安装高频电流传感器和温度传感器，对所检测的电流信号进行小波变换处理，经过处理后的信号能量特征得到能量分布情况，同时实时监测温度的变化情况。其中小波变换的母小波选为db7，信号特征选取第9分解层次的能量含量，因为它受噪音影响很小。
对上述所得的能量和温度情况进行分析，参见图2，该图为三维坐标系下电缆接头处的信号能量与温度情况示意图，其中图2(1)为双PD源和正常接头情况，图2(2)为单PD源情况。图2(1)可以得出，发生PD电缆段的两端接头具有较高的能量，且温度在较高范围内变化；正常接头处能量很低，且温度保持在正常值。图2(2)可以得出存在单PD源时，接头处能量较高，若温度也较高，则是由于电缆内部绝缘缺陷导致的PD；若温度升高极小，则是由于瞬时性故障导致的PD。这是因为瞬时性故障持续过程十分短暂就在绝缘内部发生自清除，并没能引起接头处温度发生较大的变化。
根据接头处能量分布和温度分布情况的分析，参见图3，应用所提方法进行PD源定位。具体过程为：先找出相比于其他接头能量较高的接头，并综合对应接头温度情况，符合规则1，那么电缆网络n-(n+1)段和j-(j+1)段即为双PD源电缆段，否则进行规则2；符合规则2，那么电缆网络n-(n+1)段和(n+2)-(n+3)段为双PD源电缆段，否则进行则3；符合规则3，那么电缆网络n-(n+1)段和(n+1)-(n+2)段为双PD源电缆段，否则进行规则4；符合规则4，那么电缆网络n-(n+1)段即为单PD源电缆段，若接头温度较高，则为绝缘缺陷导致的PD；若接头温度升得很少，则为瞬时性故障导致的PD。

Claims (5)

1.一种基于在线决策规则的电缆局部放电源定位方法，其特征在于，用于定位单芯电缆网络中的单PD源或双PD源；该方法选取小波变换后的PD信号能量为信号特征，根据该特征得到各个电缆接头处的能量分布情况；并对所有接头处的温度进行实时监测，得到PD现象导致的电缆接头处的温度分布情况；运用三维坐标系对所得的接头处能量分布和温度分布情况进行综合分析，再依照在线决策规则的流程，直接确定出PD源的位置段。
2.根据权利要求1所述的一种基于在线决策规则的电缆局部放电源定位方法，其特征在于，所述单芯电缆网络中的每段电缆都经过双端接地，假设共有m个电缆接头，Mk表示具体接头，分为m-1个电缆段，E表示电缆接头处的能量值，T表示电缆接头处的温度值；通过高频电流传感器测得各个接头处的电流信号，进而得到能量值，并通过温度传感器测出各个接头处的温度值。
3.根据权利要求2所述的一种基于在线决策规则的电缆局部放电源定位方法，其特征在于，单芯电缆网络中单PD源或双PD源组合所在电缆段有4种情况：1.两个PD电缆段相隔较远，中间超过1个正常段；2.两个PD电缆段相隔较近，只隔1个正常段；3.两个PD电缆段相邻；4.只有1个PD电缆段。
4.根据权利要求3所述的一种基于在线决策规则的电缆局部放电源定位方法，其特征在于，所述在线决策规则：
两个PD电缆段相隔较远，中间超过1个正常段的情况采用规则1：若在两对分离接头处的能量指标存在较大值，接头为Mn，Mn+1,Mj和Mj+1,同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么单芯电缆网络n-(n+1)段和j-(j+1)段即为双PD源所在电缆段；
两个PD电缆段相隔较近，只隔有1个正常段的情况采用规则2：若在两对相邻接头处的能量指标存在较大值，接头为Mn，Mn+1，Mn+2和Mn+3，同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么单芯电缆网络n-(n+1)段和(n+2)-(n+3)段为双PD源所在电缆段；
两个PD电缆段相邻的情况采用规则3：若只在3个相邻接头处的能量指标存在较大值，接头为Mn，Mn+1，Mn+2，同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么单芯电缆网络n-(n+1)段和(n+1)-(n+2)段为双PD源所在电缆段；
只有1个PD电缆段的情况采用规则4：若只在1对相邻接头处的能量指标存在较大值，接头为Mn，Mn+1，同时相应接头处的温度T也有不同程度的升高，那么单芯电缆网络n-(n+1)段即为缺陷电缆段；同时相应接头处的温度T只有极小的升高，那么单芯电缆网络n-(n+1)段即为瞬时性故障电缆段。
5.根据权利要求1所述的一种基于在线决策规则的电缆局部放电源定位方法，其特征在于，所述信号特征是PD信号经过小波变换处理，母小波选为db7，提取出第9分解层次的能量含量。
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GR01 Patent grant
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Application publication date: 20160615

Assignee: Hunan Cobit Electrical Technology Co.,Ltd.

Assignor: Changsha University of Science & Technology

Contract record no.: X2020430000008

Denomination of invention: On line power supply decision based on local location rules

Granted publication date: 20190201

License type: Common License

Record date: 20201118