无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法与装置，包括：S1：对双端检测装置进行预同步；S2：对电缆两端的局部放电信号进行深度采样；S3：提取出电缆两端的局部放电信号中具有时间相关性的局部放电脉冲序列；S4：利用行波方向判据判断各个局部放电脉冲序列的位置来源，去除脉冲噪声干扰序列；S5：根据去除噪声后的局部放电脉冲序列峰值的衰减特性，实现局部放电预定位。本发明专利技术无需价格高昂的原子钟精密计时器或GPS同步装置，只需采用廉价的定时电路即可。并且本发明专利技术具有成本低、方便、高效、抗干扰能力强等优点，适合电缆局部放电带电检测领域，能够准确辨别出现局部放电的电缆，并对局部放电源进行预定位。并对局部放电源进行预定位。并对局部放电源进行预定位。

【技术实现步骤摘要】
无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法与装置


[0001]本专利技术属于电缆局部放电带电检测与运维领域，尤其涉及无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法与装置。

技术介绍

[0002]配电电缆是实现配网能量远距离传输的电力设备，其可靠性直接影响到一个区域的用电情况。由于使用年限增加、施工部不当和外力破坏等原因常导致电缆故障甚至爆炸，据不完全统计电缆90％以上的故障都是绝缘故障。因此，开展电缆绝缘状态检测对于保证配网的运行稳定性和可靠性至关重要。
[0003]目前，局部放电检测是电缆绝缘状态评估的最常用和有效的方式之一。电缆的局部放电检测主要分为离线检测和带电检测/在线监测，目前国内外离线检测技术较为成熟，相继出现了振荡波局部放电检测装置、超低频局部放电检测装置和余弦方波局部放电检测装置等，然而，随着配网供电可靠性和连续性要求越来越高，电缆无法进行停电检修，离线检测方法出现了明显的局限性。因此，开展配电电缆的带电检测/在线监测方法研究成为目前的热点方向。
[0004]配电电缆的局部放电带电检测/在线监测方法分为单端和双端检测方法。单端检测方法通过计算局部放电脉冲和它在终端反射波的时间差定位局部放电点，但由于反射叠加和衰减问题，其不适用于长电缆或较短电缆，所以应用受到限制；双端检测方法通过计算局部放电到达电缆两端的时间差定位局部放电的位置，它能克服单端检测的衰减和反射叠加问题，但其缺点是需要两端的时钟精确同步。现有的同步方式包括光纤和GPS，但配电电缆大都直埋，无法敷设光纤，而同步等级在ns级商用的GPS芯片价格高昂且在变电站或地下变电室(配网电缆终端所处的常见位置)的信号稳定性差甚至没有信号，导致该项技术未能在配网电缆检测中得到进一步应用。此外，大量的现场应用表明，配电电缆带电检测/在线监测面临的最大挑战就是噪声干扰问题。当电缆在线运行时，它与配网其他电力设备(开关柜、环网柜、架空线和变压器等)保持着电气连接，一旦其他电力设备中被耦合高频干扰或出现放电现象，这些干扰将线路传播到电缆中，这会极大的影响局部放电检测效果。
[0005]因此，进一步改进和提升电缆局部放带电检测技术，实现高效、准确、稳定、抗干扰能力强的局部放电带电检测/在线监测是该类技术研究、产品设计及应用领域中的一个重要且迫切的研究课题。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提出了无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法与装置，能够准确辨别出现局部放电的电缆，并对局部放电源进行预定位。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法，包括以下步骤：
[0008]S1：对双端检测装置进行预同步；
[0009]S2：基于预同步后的双端检测装置，对电缆两端的局部放电信号进行深度采样；
[0010]S3：提取出电缆两端的局部放电信号中具有时间相关性的局部放电脉冲序列；
[0011]S4：利用行波方向判据判断各个局部放电脉冲序列的位置来源，去除脉冲噪声干扰序列；
[0012]S5：根据去除噪声后的局部放电脉冲序列峰值的衰减特性，实现局部放电预定位。
[0013]优选的，在所述S1中，每次开启巡检之前，两个检测单元的时钟要通过同时注入外部脉冲进行预同步，两个检测单元在一天内的同步误差不超过几个毫秒，确保两个检测单元能够采集到同一个局部放电脉冲。
[0014]优选的，在所述S2中，通过安装在电缆两端的高频电流互感器对局部放电信号进行深度采样，采样时间至少大于一个工频周期，确保采集到满足预设阈值的局部放电脉冲信号，其中，所述一个工频周期为20ms；每次采集的数据具有一个时间戳，以便在没有通讯网络的情况下，两端检测单元对应数据的相互匹配。
[0015]优选的，在所述S3中，通过时间相关性统计方法，将电缆两端检测的信号序列中具有固定时间差的局部放电脉冲信号与噪声信号分离，实现强脉冲干扰条件下的局部放电脉冲提取。
[0016]优选的，在所述S4中，通过判断脉冲信号在电缆两端的电流方向区别信号来源：局部放电脉冲信号来源于电缆，当到达电缆两端时行波传播方向指向两侧，方向相反，检测到的脉冲极性相反；相反，干扰脉冲来源于电缆以外的其他电力设备，在电缆两端的行波传播方向都指向一侧，方向相同，检测到的脉冲极性相同。
[0017]优选的，在所述S5中，局部放电脉冲在电缆中会呈现指数衰减特性，通过两端检测到的局部放电脉冲的峰值比例，反推局部放电的位置。
[0018]优选的，所述局部放电的位置的计算公式为：
[0019][0020]式中，α是电缆的高频衰减系数，L是电缆的总长度，PA、PB分别是局部放电脉冲的A端测量值和B端测量值。
[0021]本专利技术还提供了无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位装置，包括两个检测单元：每个检测单元由高频电流互感器、信号调理电路、数据采集单元、定时电路单元和ARM微处理器单元组成；
[0022]所述高频电流互感器安装在屏蔽线剥离后的电缆终端的电缆线性处，三相电缆各安装一个高频电流互感器，所述高频电流互感器的灵敏度为5mV/mA，带宽为1
‑
80MHz；
[0023]所述信号调理电路的增益为20dB，带宽为1
‑
80MHz，动态范围为0
‑
5V，通道数为3通道；
[0024]所述数据采集单元的采样率为125MS/s，采样位数为14位，存储深度为2G，动态范围为0
‑
5V，通道数为3通道；
[0025]所述定时电路单元采用晶振和计数器实现，所述晶振采用普通的石英晶振，每天的时钟误差不超过50ms，满足采样时间1s的同步精度要求；
[0026]ARM微处理器单元由嵌入式ARM微处理器、SD卡存储器、显示屏、4G通讯模块构成，
完成局部放电检测数据的处理、分析、存储和上传。
[0027]优选的，考虑到配电电缆终端高压仓无法在带电状态下打开的问题，采用传感器模块预装载，检测人员携带检测主机进行定期巡检的配电电缆的局部放电检测策略。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0029]本专利技术采用双端检测原理，利用时间相关性统计方法，能够将时域上交错分布且难以区分的局部放电和噪声信号进行分离，从而可实现噪声条件下，电缆局部放电序列的准确提取。
[0030]本专利技术利用电缆中局部放电脉冲信号与其他噪声干扰在线路中的传播方向差异的特点，并结合双端时间相关性分析结果，可准确辨别具有时间相关性的这些脉冲信号是否来自于电缆，从而滤除其他噪声干扰，准确提取电缆局部放电。
[0031]本专利技术采用廉价的定时电路对双端检测系统进行同步，采用基于峰值衰减特性的局部放电定位方法，无须昂贵的GPS同步系统，且不会受到变电站或地下变电房无信号的影响，具有较好的经济效应和实用价值。
附图说明
[0032]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对双端检测装置进行预同步；S2：基于预同步后的双端检测装置，对电缆两端的局部放电信号进行深度采样；S3：提取出电缆两端的局部放电信号中具有时间相关性的局部放电脉冲序列；S4：利用行波方向判据判断各个局部放电脉冲序列的位置来源，去除脉冲噪声干扰序列；S5：根据去除噪声后的局部放电脉冲序列峰值的衰减特性，实现局部放电预定位。2.根据权利要求1所述的无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法，其特征在于，在所述S1中，每次开启巡检之前，两个检测单元的时钟要通过同时注入外部脉冲进行预同步，两个检测单元在一天内的同步误差不超过几个毫秒，确保两个检测单元能够采集到同一个局部放电脉冲。3.根据权利要求1所述的无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法，其特征在于，在所述S2中，通过安装在电缆两端的高频电流互感器对局部放电信号进行深度采样，采样时间至少大于一个工频周期，确保采集到满足预设阈值的局部放电脉冲信号，其中，所述一个工频周期为20ms；每次采集的数据具有一个时间戳，以便在没有通讯网络的情况下，两端检测单元对应数据的相互匹配。4.根据权利要求1所述的无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法，其特征在于，在所述S3中，通过时间相关性统计方法，将电缆两端检测的信号序列中具有固定时间差的局部放电脉冲信号与噪声信号分离，实现强脉冲干扰条件下的局部放电脉冲提取。5.根据权利要求1所述的无GPS情况下配电电缆局部放电带电定位方法，其特征在于，在所述S4中，通过判断脉冲信号在电缆两端的电流方向区别信号来源：局部放电脉冲信号来源于电缆，当到达电缆两端时行波传播方向指向两侧，方向相反，检测到的脉冲极性相反；相反，干扰脉冲来源于电缆以外的其他电力设备，在电缆两端的行波传播方向都指向一侧，方向相同，检...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪杰，赵寅淞，颜源，陶嘉琦，马煜，史金刚，佘强，王瑞东，任逸章，徐世山，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司西宁供电公司，
类型：发明
国别省市：