一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法技术

本发明专利技术公开了一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法，其包括以下步骤：采集含有噪声的第一信号，所述第一信号为局部放电PD信号；对所述第一信号采用基于峭度准则的盲均衡得到第二信号；对所述第二信号采用自动形态学阈值处理。本发明专利技术通过对运行中的高压电缆绝缘击穿前产生PD信号进行准确提取和分析，诊断出电缆绝缘状态，保证电缆在绝缘故障前期(尚未达到绝缘击穿状态)，即可提前准确做出预警或预报，避免由于电缆绝缘降低而引发绝缘击穿、着火，以致造成多点接地等各类安全事故的发生；并且还能准确判定故障支路和故障区域，大大缩短故障排查时间，使得电缆维护和检修由定期检修向状态检修转变，由被动检修向主动预警转变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力领域，尤其涉及一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法。背景高压电缆是供电系统的重要组成部分，电力电缆长期、连续和安全稳定的运行对于提高输配电系统供电质量、保证供电安全具有重要意义。但高压电缆由于受到外部环境条件和内部供电负荷变化等因素的影响，容易造成电缆老化，绝缘性能降低。电缆绝缘下降导致的电流泄露，不仅可能危及人身安全，而且还会造成严重的系统故障，影响供电的安全、可靠运行。据统计，在供电事故中，电缆故障所引发的事故约占事故总数的50％以上，而电缆发生故障的80％为电缆绝缘降低到一定程度时，由于绝缘击穿所引发的单相接地故障。因此，研究并掌握电缆的绝缘状况，进而减少甚至避免电缆故障的发生对提升供电可靠性至关重要。国内外专家学者、IEC、IEEE以及CIGRE等国际电力权威机构，一致推荐局部放电试验为交联聚乙烯电力电缆绝缘状况评价的最佳方法。电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘存在着可能危及电缆安全运行寿命的缺陷。通过检测运行中的电缆绝缘的局部放电，可诊断出电缆绝缘的局部缺陷。但局部放电信号测量的最大难点在于如何减小现场干扰，目前排除局放测量的干扰信号已成为局放测量的主要热点之一。电力电缆绝缘状况与电力电缆局部放电量密切相关。局部放电量的变化和特征在一定程度上预示了电缆绝缘存在着可能危及电缆安全运行的缺陷。这是因为在局部放电过程中，电离出来的电子、正负离子在电场力的作用下具有较大的能量，当它们撞到绝缘材料内部的绝缘壁时，足以打断绝缘材料高分子的化学键，产生裂解，从而破坏绝缘材料的绝缘性。不仅如此，在放电点上，介质发热可达到很高的温度，使得绝缘材料在放电点被烧焦或融化。温度升高产生的放热裂解或氧化裂解，会增大介质的电导和损耗，使得局部放电更容易在此发生，且发生过程更易实现。由此产生恶性循环导致绝缘体破坏。研究表明，交联聚乙烯铜芯电缆的击穿故障中有74％是由绝缘体内杂质引起的电树枝老化，26％是由屏蔽层表面粗糙引起的电树枝化。从实际线路归纳交联聚乙烯铜芯电缆的老化原因和老化形态，一般认为局部放电、电树枝、水树枝的发生是影响电缆及其附件绝缘性能降低的主要原因，且频度较高。因而局部放电测量是定量分析树枝状劣化程度的有效方法之一，即树枝引发初期，其局部放电量约0.1PC；当树枝发展到介质击穿临界状态时，其局部放电量可到1000PC。随着现代传感器技术以及信号处理技术的快速发展，采用局部放电法作为电缆绝缘在线监测的方法，现在已成为研究的热点。
技术实现思路
本专利技术正是基于国内外绝缘监测研究的热点方向“局部放电分析法”，采用先进的信号降噪方法对高压电力电缆局部放电信号进行检测和提取，分析电缆中局部放电量信息的变化，可准确诊断出电力电缆绝缘状况；同时基于电磁波传输原理构造时域反射同步相关分析算法可准确判定局部放电位置，及时找出故障隐患，保障电力电缆安全可靠运行。本专利技术提出了一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法，其包括以下步骤：步骤101、采集含有噪声的第一信号，所述第一信号为局部放电PD信号；步骤103、对所述第一信号采用基于峭度准则的盲均衡得到第二信号；步骤105、对所述第二信号采用自动形态学阈值处理。其中，所述步骤103具体为通过利用特征向量算法自动选择均衡器长度来实现基于峭度准则的盲均衡。其中，所述通过利用特征向量算法自动选择均衡器长度来实现基于峭度准则的盲均衡具体为：步骤a1、定义迭代数i；步骤a3、在最大与最小均衡器长度之间定义一个均匀分布的数量组g；步骤a5、在所述数量组g中确定最佳的均衡器长度；步骤a7、通过特征向量肃反为每个均衡器长度确定一个平衡信号；步骤a9、定义所述平衡信号的最大峰值为Emax。其中，所述步骤105具体包括：步骤b1、对所述第二信号设定结构元素的长度分别为L1，L2，…,；Ln；步骤b3、计算上下波封能量值；步骤b5、确定上下平均波封能量至为最大波封能量值的10％；步骤b7、设定阈值上下限。其中，所述步骤b1和步骤b3之间还包括步骤b2：运用闭运算构造上波封；运用开运算构造下波封。其中，所述b7具体为：将上平均波封设置为阈值上限；将下平均波封设置为阈值下限。本专利技术提出的基于PD(Partialdischarge,局部放电)信号分析的高压电缆绝缘在线监测技术，通过对运行中的高压电缆绝缘击穿前产生PD信号进行准确提取和分析，诊断出电缆绝缘状态，保证电缆在绝缘故障前期(尚未达到绝缘击穿状态)，即可提前准确做出预警或预报，避免由于电缆绝缘降低而引发绝缘击穿、着火，以致造成多点接地等各类安全事故的发生；并且还能准确判定故障支路和故障区域，大大缩短故障排查时间，使得电缆维护和检修由定期检修向状态检修转变，由被动检修向主动预警转变。同时，本专利技术还规避了传统预防性试验所带来的种种弊端，对于保障电网可靠运行具有十分重要的现实意义。附图说明附图1为特征向量算法的系统模型图；附图2为与本专利技术实施例一致的一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法流程图。具体实施例以下结合附图对本专利技术进行进一步说明。实施例一、该实施例为盲均衡盲信号技术包含两种算法，分别为盲源分离(BlindSourceSeparation)和盲均衡(BlindEqualization)，其作用都是对未知来源的信号进行恢复处理。盲均衡和盲源分离算法在不同的领域被广泛应用，但在电力电缆的局部放电脉冲信号的在线监测方面很少应用。根据资料显示，已有研究人员将盲源分离技术应用于GIS设备上局部放电脉冲信号的降噪处理；然而，根据盲源分离技术的算法原理，其需要安装电流传感器的数量必须大于局部放电源的数量，才能达到有效的去噪结果。盲均衡是一种以盲的或是自恢复的形式进行均衡(反卷积)的总称，它是一种即使在信道畸变十分严重的情况下，依然能够不借助训练序列，而仅仅依靠所接收到的信号序列对信道进行自适应均衡处理，使输出的信号序列尽可能接近源始信号序列，从而揭示源信号的方法。以典型的单输入单输出(SISO)盲均衡系统模型为例，其中源始信号为独立分布的非高斯随机信号，设单个随机变量为S，当随机变量的均值为零时，随机变量S的高阶累积量与相应矩的关系为：(方差)c3＝E[s3(k)]；(偏斜度)c4＝E[s4(k)]-3{E[s2(k)]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法，其包括以下步骤：步骤101、采集含有噪声的第一信号，所述第一信号为局部放电PD信号；步骤103、对所述第一信号采用基于峭度准则的盲均衡得到第二信号；步骤105、对所述第二信号采用自动形态学阈值处理。

【技术特征摘要】
1.一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法，其包括以下步骤：步骤101、采集含有噪声的第一信号，所述第一信号为局部放电PD信号；步骤103、对所述第一信号采用基于峭度准则的盲均衡得到第二信号；步骤105、对所述第二信号采用自动形态学阈值处理。2.如权利要求1所述一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法，其中所述步骤103具体为通过利用特征向量算法自动选择均衡器长度来实现基于峭度准则的盲均衡。3.如权利要求2所述一种高压电力电缆局部放电信号降噪方法，其中所述通过利用特征向量算法自动选择均衡器长度来实现基于峭度准则的盲均衡具体为：步骤a1、定义迭代数i；步骤a3、在最大与最小均衡器长度之间定义一个均匀分布的数量组g；步骤a5、在所述数量组g中确定最佳的均衡器长度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志红，牛迎水，梅林常，王志立，徐志强，孙秀兵，陈强，夏传鲲，全宏达，王蕴伟，杨鹏飞，黄清江，徐亚伟，薛晨旭，刘思青，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司鹤壁供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11