[發明專利]高壓電纜放電信號的二維威布爾參數譜聚類分析方法

有效

• 申請號: 201310586014.1
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103558534A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 馬力;毛華;李盛偉;黃臨存;范偉;耿芳;郭晉芳;張梅;侯彩龍;王兆峰;王瀟
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網天津市電力公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于高壓交聯聚乙烯電纜放電信號處理技術領域，特別是一種高壓電纜放電信號的二維威布爾參數聚類分析方法。

背景技術

近年來，交聯聚乙烯電力電纜以其優越的電氣性能，良好的熱、機械效應，安裝維護方便等特點被廣泛應用于電力系統。由于在電纜生產、運輸、安裝及運行過程中引入的雜質、氣泡、毛刺、凸起等缺陷原因，或長期受到水分、潮氣、化學物質的侵蝕滲透，引發電纜絕緣老化，嚴重影響電纜運行壽命。在相當長的一段時期內，國內對高壓交聯聚乙烯電力電纜絕緣的檢測多采用周期性的耐壓試驗。該方法對明顯缺陷較有效，但是對于那些需發展數年才逐步顯現老化跡象的絕緣薄弱點來說卻無能為力。近年來，基于局部放電在線監測或檢測技術的交聯聚乙烯電力電纜絕緣診斷技術已越來越受到關注。局部放電指發生在電纜本體絕緣或附件中的非貫穿性放電現象。在局部放電過程中，電離出的電子、正負離子在電場力作用下獲得較大能量，當它們撞擊到絕緣材料時，可造成材料的化學鍵斷裂，引發材料降解，絕緣加速老化。此外，放電點處的介質發熱嚴重，可使絕緣材料燒焦或融化，導致介質電導及損耗增加，同樣加速絕緣老化。局部放電過程還會產生許多活性生成物，腐蝕絕緣體，使介質性能劣化。而連續爆破性的放電以及由放電產生的高壓氣體都會使絕緣形成微裂，形成電樹枝老化。可見，電力電纜的局部放電行為與其安全狀態密切相關。通過在線監測或檢測方法測量電纜的局部放電信息、進而判斷電纜絕緣所處的工作狀態對于電力運行部門意義重大。

對于交聯聚乙烯電力電纜絕緣局部放電的檢測研究開展已久，在上世紀60年代，已有研究人員和工程技術人員在此領域開展探索性工作。但是，由于110kV及以上電壓等級的高壓交聯聚乙烯電力電纜開發成功時間較晚，服役時間至今不過30余年，不像充油電纜有50年以上成熟的使用經驗并且具備完善的絕緣老化檢測方法。因此，對于目前在我國已成為主流應用的交聯聚乙烯電力電纜來講，研制其相應的局部放電在線監測或檢測手段，具有更加明顯的工程意義。

交聯聚乙烯電力電纜的局部放電檢測與傳感器技術的發展密不可分。經過近半個世紀的發展，局部放電的檢測手段大為進步。事實上，工程人員在進行局部放電信號的檢測時，總是利用局部放電發生時所產生的各類物理現象，包括聲、光、電、熱和化學效應等。目前，已被廣泛應用的局部放電檢測手段有脈沖電流法，電橋法，無線電干擾電壓法，以及超聲波法、紅外測量等非電檢測法。近年來，國內外研究人員和工程技術人員的關注點主要放在交聯聚乙烯電力電纜局部放電的在線監測或檢測技術。由于局部放電信號微弱，波形復雜多變，極易被背景噪聲和外界電磁干擾噪聲淹沒，設計一種可有效抑制電磁噪聲、拾取理想局部放電信號的傳感器是進行局部放電在線檢測的基礎。目前，基于羅氏線圈原理的高頻電流互感器已被廣泛應用，通過合理選取鐵氧體磁芯材料，優化繞線工藝和參數，已能夠獲得高信噪比的局部放電信號采集傳感器。

在交聯聚乙烯電力電纜系統中，由于電纜附件結構相對復雜，其電場分布很不均勻，是易于引發局部放電的薄弱點。研究表明，電力電纜的局部放電行為大多集中在附件中。因此，對交聯聚乙烯電力電纜附件進行局部放電在線檢測對認知電纜系統的安全性有著重要意義。目前，已有研究人員將電纜附件中發生的局部放電類型歸為三大類，即電暈放電、沿面放電和內部放電。而每種放電類型對電纜絕緣的損害程度不同，如何簡便快捷的區分放電屬于哪一種類型，是運行人員十分關心的實際工程問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提出一種高壓電纜放電信號的二維威布爾參數聚類分析方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種高壓電纜放電信號的二維威布爾參數聚類分析方法，該方法包括步驟如下：

（1）高速采集卡采集高頻電壓互感器耦合得到的電纜放電信號；

（2）計算機對采集信號的檢測設定及保存；

（3）建立放電頻度N-放電量Q分布曲線圖；

（4）獲得聚類特征分布圖；

（5）放電類型結果判斷。

而且，所述步驟（1）中采集的具體方法為：

①高速采集卡使用采樣頻率為60MHz至100MHz的采樣頻率進行采樣，單次采樣長度為10個周期波形，采樣組數最少20組；

②高速采集卡通過PCI接口將采集到的局部放電信號數據發送到計算機的硬盤中。

而且，所述步驟（2）中檢測設定及保存的具體方法為：