一种电缆局部放电在线监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电缆局部放电在线监测方法及系统。本发明专利技术利用配电网中广泛存在的电流互感器实现信号注入，且通过电流互感器取电的方式进行供电，不需要装备额外的电源，降低了成本，易于实现，灵活性较高；同时利用PWM控制单元生成频率可控的多脉冲信号，可以有效的降低噪声的干扰，提高电缆绝缘故障定位的精度，降低测量难度和成本；且由于注入电缆的是多脉冲信号，可以有效避免注入单脉冲信号时信号微弱难以识别的问题，提高识别效率和定位的精度；同时具有非侵入性，负载产生的变化也不会对监测结果产生影响，在系统的多种运行方式情况下都能实现对于电缆绝缘的有效监测。况下都能实现对于电缆绝缘的有效监测。况下都能实现对于电缆绝缘的有效监测。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆局部放电在线监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种放电监测系统及方法，属于电力监测
，具体是涉及一种电缆局部放电在线监测方法及系统。

技术介绍

[0002]20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，电力行业在国家经济的健康发展中占有重要的地位，对人们日常生活和生产都有重要的影响。随着电力行业的发展，对于电缆的需求量也在飞速增长。在我国，电线电缆是这样定义的：电线电缆即用以传输电能、信息和实现电磁能转换的线材产品。而且由于电缆占地空间面积较少，主要埋设在地下或者室内的沟道、隧道场景中，因此线路之间的绝缘距离短，无需增设杆塔，可最大限度节省空间占用，在电力系统中发挥着重要的作用。自80年代以来，交联聚乙烯(XLPE)电缆由于结构简单、性能优良、安装维护方便等优点，因此被广泛应用于电力系统各电压等级线路中。而随着制造工艺的不断提高，人们对于供电的稳定性和可靠性的要求也不断提高，安全、可靠、优质、经济、环保也成为现在电力系统的普遍要求。而在安装过程中的损毁、所处环境造成的化学腐蚀、外力因素造成的损伤、绝缘受潮、环境温度过高等都会造成电缆的绝缘老化和发生局部放电现象等，长期发展下去会造成电缆的绝缘击穿，影响电力系统的稳定，严重时还会造成电力系统的故障、造成大面积的停电现象，严重影响人们的正常生活和国家经济的正常运转。因此对电缆进实时监测，保障电力电缆在电力系统中正常工作具有重要的意义。
[0003]目前主流的电缆绝缘监测方法主要包括脉冲电流法、差分法、超高频法、峰值法、能量法、单端行波法、双端行波法等。其中双端行波法的电路原理如图1所示。
[0004]其原理是利用故障点产生的行波到达线路两端的时间差来实现定位。假设发生故障之后，电压行波到达线路两侧母线M和N的时间分别为t1和t2，波速为v，则故障点到达母线M的距离x
L
可用以下公式求得：
[0005][0006]L为M和N之间的距离。应用时需要两端有个完全同步的时钟(可用GPS时钟)，通过捕捉行波的第一个波头，不用考虑行波的反射和折射，计算处理简单。但该方法的主要缺陷在于：1)由于靠接收装置来被动接收信号，不能实现主动式的发送信号，在实际应用时容易监测不到微弱的局部放电信号；2)监测的脉冲为单脉冲，在识别波头的时候不易识别，容易造成定位误差，灵活性较差。

技术实现思路

[0007]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一
些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0008]本专利技术主要的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，提供了一种电缆局部放电在线监测方法及系统。该方法及系统将该信号通过电流互感器接收返回到采集模块，通过脉冲调频法实现对电缆局部放电信号的在线监测，因而有定位精度高、易于实现、灵活性高的特点，而且不需要再添加额外的设备。
[0009]为解决上述问题，本专利技术的方案是：
[0010]一种电缆局部放电在线监测方法，包括：
[0011]信号模型生成步骤，生成多脉冲信号模型，并通过脉宽调制PWM控制产生的多脉冲信号模型；
[0012]仿真模型生成步骤，建立电缆多脉冲信号注入的仿真模型，所述仿真模型用于建立多脉冲信号和局部放电特性之间的对应关系，所述对应关系通过互相关函数识别波形中入射波和反射波的位置来计算入射波和反射波之间的时延，进而确定电缆绝缘缺陷的位置；
[0013]放电位置确定步骤，在电缆中安装多脉冲收发装置，利用所述多脉冲收发装置产生多脉冲信号并输入电缆，通过脉冲信号接收装置接收多脉冲信号，利用多脉冲信号和局部放电特性之间的对应关系定位局部放电位置。
[0014]优选的，上述的一种电缆局部放电在线监测方法，所述信号模型生成步骤中，采用MATLAB软件中scope模块观察多脉冲信号经过电缆后的局部放电电流波形，所建立的多脉冲信号产生模型包括：多脉冲正弦信号模型、多脉冲三角波信号模型、多脉冲矩形波模型。
[0015]优选的，上述的一种电缆局部放电在线监测方法，所述信号模型生成步骤中，多脉冲信号产生模型采用以下步骤产生多脉冲信号：产生的多脉冲信号频率为300kHz
‑
30MHz，通过示波器连接PC端在PC端观察产生的多脉冲信号波形，经同轴电缆传入数字存储示波器存储；产生的多脉冲信号幅值和频率可控，通过脉宽调制PWM控制来调节多脉冲信号的幅值和频率。
[0016]优选的，上述的一种电缆局部放电在线监测方法，所述仿真模型生成步骤中，所建立的电缆局部放电模型采用分布式参数模型，对采集到的信号进行滤波处理，运用小波变换的方法去除信号中包含的环境噪声。
[0017]优选的，上述的一种电缆局部放电在线监测方法，所述放电位置确定步骤中，通过脉冲调频算法确定入射波和反射波的位置，计算出入射波和反射波的时延，脉冲调频法测距的表达式为：
[0018][0019]互相关函数确定时延后应用公式L＝vτ/2计算出电缆绝缘故障点的位置，其中v为行波波速，通过公式计算得到，τ为入射波和反射波之间的时延。
[0020]优选的，上述的一种电缆局部放电在线监测方法，所述放电位置确定步骤中，当采集到的信号收到的回波与入射波瞬时频率存在差值时确定待测电缆发生了局部放电现象，否则没有发生局部放电现象。
[0021]一种电缆局部放电在线监测系统，包括：
[0022]信号模型生成装置，生成多脉冲信号模型，并通过脉宽调制PWM控制产生的多脉冲
信号模型；
[0023]仿真模型生成装置，建立电缆多脉冲信号注入的仿真模型，所述仿真模型用于建立多脉冲信号和局部放电特性之间的对应关系，所述对应关系通过互相关函数识别波形中入射波和反射波的位置来计算入射波和反射波之间的时延，进而确定电缆绝缘缺陷的位置；
[0024]放电位置确定装置，利用在电缆中安装多脉冲收发装置产生多脉冲信号并输入电缆，通过脉冲信号接收装置接收多脉冲信号，利用多脉冲信号和局部放电特性之间的对应关系定位局部放电位置。
[0025]优选的，上述的一种电缆局部放电在线监测系统，所述信号模型生成装置中，采用MATLAB软件中scope模块观察多脉冲信号经过电缆后的局部放电电流波形，所建立的多脉冲信号产生模型包括：多脉冲正弦信号模型、多脉冲三角波信号模型、多脉冲矩形波模型。
[0026]优选的，上述的一种电缆局部放电在线监测系统，所述信号模型生成装置中，多脉冲信号产生模型采用以下装置产生多脉冲信号：产生的多脉冲信号频率为300kHz
‑
30MHz，通过示波器连接PC端在PC端观察产生的多脉冲信号波形，经同轴电缆传入数字存储示波器存储；产生的多脉冲信号幅值和频率可控，通过脉宽调制PWM控制来调节多脉冲信号的幅值和频率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆局部放电在线监测方法，其特征在于，包括：信号模型生成步骤，生成多脉冲信号模型，并通过脉宽调制PWM控制产生的多脉冲信号模型；仿真模型生成步骤，建立电缆多脉冲信号注入的仿真模型，所述仿真模型用于建立多脉冲信号和局部放电特性之间的对应关系，所述对应关系通过互相关函数识别波形中入射波和反射波的位置来计算入射波和反射波之间的时延，进而确定电缆绝缘缺陷的位置；放电位置确定步骤，在电缆中安装多脉冲收发装置，利用所述多脉冲收发装置产生多脉冲信号并输入电缆，通过脉冲信号接收装置接收多脉冲信号，利用多脉冲信号和局部放电特性之间的对应关系定位局部放电位置。2.根据权利要求1所述的一种电缆局部放电在线监测方法，其特征在于，所述信号模型生成步骤中，采用MATLAB软件中scope模块观察多脉冲信号经过电缆后的局部放电电流波形，所建立的多脉冲信号产生模型包括：多脉冲正弦信号模型、多脉冲三角波信号模型、多脉冲矩形波模型。3.根据权利要求2所述的一种电缆局部放电在线监测方法，其特征在于，所述信号模型生成步骤中，多脉冲信号产生模型采用以下步骤产生多脉冲信号：产生的多脉冲信号频率为300kHz
‑
30MHz，通过示波器连接PC端在PC端观察产生的多脉冲信号波形，经同轴电缆传入数字存储示波器存储；产生的多脉冲信号幅值和频率可控，通过脉宽调制PWM控制来调节多脉冲信号的幅值和频率。4.根据权利要求1所述的一种电缆局部放电在线监测方法，其特征在于，所述仿真模型生成步骤中，所建立的电缆局部放电模型采用分布式参数模型，对采集到的信号进行滤波处理，运用小波变换的方法去除信号中包含的环境噪声。5.根据权利要求1所述的一种电缆局部放电在线监测方法，其特征在于，所述放电位置确定步骤中，通过脉冲调频算法确定入射波和反射波的位置，计算出入射波和反射波的时延，脉冲调频法测距的表达式为：互相关函数确定时延后应用公式L＝vτ/2计算出电缆绝缘故障点的位置，其中v为行...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫金武，陈勇，周玉涛，黄文雄，贺庭喜，王永君，郝乾，
申请(专利权)人：武汉朗德电气有限公司，
类型：发明
国别省市：