本發(fā)明涉及到一種高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)及局部放電識(shí)別方法，屬于電力設(shè)備局部放電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

與傳統(tǒng)的架空線相比，電力電纜供電具有不受外界環(huán)境影響、節(jié)約用地、電氣性能良好等優(yōu)點(diǎn)。隨著城市電網(wǎng)的發(fā)展，電力電纜的使用率不斷提高，電纜運(yùn)行的可靠性受到電力部門(mén)的關(guān)注。高壓電纜由于其固有的安裝復(fù)雜性和長(zhǎng)期大電流連續(xù)運(yùn)行，再加上外力破壞、水樹(shù)入侵、設(shè)備缺陷、設(shè)備缺陷、施工工藝等綜合因素的影響，容易造成電纜運(yùn)行故障。局部放電檢測(cè)是提高中高壓電纜和其他中高壓電力設(shè)備運(yùn)行可靠性的有力手段。但是目前的電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，受到兩個(gè)關(guān)鍵因素的制約，第一，現(xiàn)場(chǎng)的噪聲和干擾信號(hào)非常強(qiáng)烈，與局部放電信號(hào)混在一起，自動(dòng)提取難度很大；第二，局部放電可能來(lái)自電纜本體、電纜終端接頭、電纜中間接頭、電纜兩端連接的設(shè)備，多源頭局部放電的區(qū)分難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提升電力設(shè)備局部放電檢測(cè)的可靠性和判斷準(zhǔn)確性，本發(fā)明提出了一種高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)局部放電識(shí)別方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，包含一套完備的信號(hào)傳感與信號(hào)采集系統(tǒng)和一套新穎的局部放電識(shí)別方法。

一種高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，包括三支高頻電流互感器、一支暫態(tài)地電波傳感器TEV、一支相位信號(hào)獲取單元、三支高通濾波器、一支低通濾波器、三支寬帶增益放大器、數(shù)據(jù)采集單元，其特征在于：每支HFCT安裝在一根高壓電纜接地線上，暫態(tài)地電波傳感器TEV安裝在開(kāi)關(guān)柜外壁上；三支HFCT分別通過(guò)一根BNC同軸電纜依次連接一支高通濾波器、一支寬帶增益放大器，并連接到數(shù)據(jù)采集單元的前三個(gè)通道；一支TEV通過(guò)另一根BNC同軸電纜直接連接到數(shù)據(jù)采集單元的第四通道；相位信號(hào)獲取單元安裝在高壓電纜上，并通過(guò)又一根BNC同軸電纜連依次接低通濾波器和數(shù)據(jù)采集單元的外部觸發(fā)接口。

所述的數(shù)據(jù)采集單元為L(zhǎng)eCroy公司的HDO4000系列、HDO6000系列或HDO8000系列的12位高速數(shù)字示波器。

所述的高通濾波器為50Hz的高通濾波器。

高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的局部放電識(shí)別方法，包括對(duì)前三個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別和第四個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別，其特征在于，對(duì)前三個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別方法按以下步驟進(jìn)行：

步驟1，瞬時(shí)脈沖信號(hào)提取：分別通過(guò)三支HFCT進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集，原始數(shù)據(jù)為HFCT(22)耦合到的信號(hào)，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時(shí)間長(zhǎng)度、外部觸發(fā)為數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)源、相位信號(hào)獲取單元獲取的50Hz正弦信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)、10次重復(fù)采集前三個(gè)通道的原始數(shù)據(jù)；對(duì)前三個(gè)通道的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行白噪聲評(píng)估，通過(guò)白噪聲水平自動(dòng)設(shè)置瞬時(shí)脈沖信號(hào)的提取門(mén)檻值，保留低于該門(mén)檻值的瞬時(shí)脈沖信號(hào)；

分區(qū)邊界條件求?。焊鶕?jù)電纜類型以及特征參數(shù)，特征參數(shù)為上升時(shí)間、下降時(shí)間、脈沖寬度、等效帶寬和等效時(shí)間長(zhǎng)度，構(gòu)造局部放電信號(hào)在電纜中傳播的傳遞函數(shù)f(L)＝A₀exp(-αL)，其中L為傳播的距離，α為通過(guò)對(duì)電纜的測(cè)試實(shí)驗(yàn)得到的衰減系數(shù)，A₀為距離為0時(shí)的特征參數(shù)的測(cè)量值，f(L)為傳播距離L之后的特征參數(shù)的值，并根據(jù)電纜長(zhǎng)度和電纜中間接頭的位置參數(shù)，求解電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設(shè)備中局部放電信號(hào)的特征參數(shù)的上下邊界條件；

步驟3，分區(qū)域確定局部放電信號(hào)位置，分4個(gè)不同階段的層次來(lái)判斷：

第1個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜終端接頭的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜終端接頭局部放電的上下邊界之內(nèi)，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷，如果有，則判斷為電纜終端接頭的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

第2個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜中間接頭的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜中間接頭局部放電的上下邊界之內(nèi)，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷，如果有，則判斷為電纜中間接頭的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

第3個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜本體的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜本體局部放電的上下邊界之內(nèi)，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則判斷為電纜本體的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

第4個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜兩端連接設(shè)備中的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜局部放電的上下邊界之外，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則判斷為電纜兩端連接設(shè)備的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的局部放電識(shí)別方法，包括對(duì)前三個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別和第四個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別；對(duì)第四個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別方法按以下步驟進(jìn)行：通過(guò)TEV進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集，原始數(shù)據(jù)為T(mén)EV耦合到的信號(hào)，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時(shí)間長(zhǎng)度、外部觸發(fā)為數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)源、10次重復(fù)采集開(kāi)關(guān)柜的原始數(shù)據(jù)；通過(guò)白噪聲水平自動(dòng)設(shè)置瞬時(shí)脈沖信號(hào)的提取門(mén)檻值，保留低于該門(mén)檻值的瞬時(shí)脈沖信號(hào)；將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則結(jié)束整體識(shí)別過(guò)程，如果有，則判斷為開(kāi)關(guān)柜中的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

本發(fā)明判斷是否具有明顯的相位圖譜特征的方法采用現(xiàn)有技術(shù)，具體描述在文獻(xiàn)“基于K-Means聚類算法的自動(dòng)圖譜識(shí)別在電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用”，作者靖小平、彭小圣等人，《高電壓技術(shù)》，2012年9月第38卷第9期，第2437頁(yè)-2446頁(yè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：

本發(fā)明可通過(guò)一套完備的信號(hào)傳感與信號(hào)采集系統(tǒng)和一套新穎的局部放電識(shí)別方法，能極大提高電力設(shè)備局部放電檢測(cè)的靈敏度和識(shí)別的正確率，具體如下：

(1)通過(guò)前三個(gè)通道高頻電流互感器HFCT的信號(hào)檢測(cè)，能有效耦合高壓電纜接地線上的局部放電信號(hào)，通過(guò)相位信號(hào)獲取單元獲得的50Hz正弦信號(hào)，穩(wěn)定觸發(fā)信號(hào)采集，并通過(guò)10次采集疊加，獲得更加清楚的局部放電相位圖譜。通過(guò)50Hz高通濾波器，濾掉工頻干擾信號(hào)，通過(guò)寬帶增益放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱局部放電信號(hào)的放大。通過(guò)12位高速數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信號(hào)的有效采樣。所有這些硬件組合，保證了高速、高精度、高靈敏度、高重復(fù)性局部放電原始數(shù)據(jù)的獲取。

(2)根據(jù)根據(jù)電纜類型以及特征參數(shù)，構(gòu)造局部放電信號(hào)在電纜中傳播的傳遞函數(shù)，并根據(jù)電纜長(zhǎng)度、電纜中間接頭位置等參數(shù)，求解電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設(shè)備中局部放電信號(hào)的特征參數(shù)的上下邊界條件，這些邊界條件的求取，將為干擾信號(hào)抑制提供很好的前提條件。

(3)根據(jù)局部放電信號(hào)分區(qū)邊界條件，分為4個(gè)不同階段判斷電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設(shè)備中是否有局部放電信號(hào)，將實(shí)現(xiàn)對(duì)多源頭局部放電的同步判斷，提高識(shí)別的準(zhǔn)確度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的硬件系統(tǒng)示意圖和傳感器安裝示意圖；

圖2是本發(fā)明對(duì)前三個(gè)通道的局部放電識(shí)別流程；

圖3是本發(fā)明對(duì)第四個(gè)通道的局部放電識(shí)別流程。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，以下實(shí)例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，包含一套完備的信號(hào)傳感與信號(hào)采集系統(tǒng)和一套新穎的局部放電識(shí)別方法。

如圖1所示，一種高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，包括三支高頻電流互感器22、一支暫態(tài)地電波傳感器TEV21、一支相位信號(hào)獲取單元、三支50Hz高通濾波器25、一支低通濾波器24、三支寬帶增益放大器26、數(shù)據(jù)采集單元11，其特征在于：每支HFCT22安裝在一根高壓電纜接地線33上，暫態(tài)地電波傳感器TEV21安裝在開(kāi)關(guān)柜12外壁上；三支HFCT22分別通過(guò)一根BNC同軸電纜31依次連接一支50Hz高通濾波器25、一支寬帶增益放大器26，并連接到數(shù)據(jù)采集單元11的前三個(gè)通道；一支TEV21通過(guò)另一根BNC同軸電纜31直接連接到數(shù)據(jù)采集單元11的第四通道；相位信號(hào)獲取單元23安裝在高壓電纜32上，并通過(guò)又一根BNC同軸電纜31連依次接低通濾波器24和數(shù)據(jù)采集單元11的外部觸發(fā)接口。所述的數(shù)據(jù)采集單元為L(zhǎng)eCroy公司的HDO4000系列的12位高速數(shù)字示波器。當(dāng)然也可以用LeCroy公司的HDO6000系列或HDO8000系列的12位高速數(shù)字示波器。

高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的局部放電識(shí)別方法，包括對(duì)前三個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別和第四個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別，如圖2所示，對(duì)前三個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別方法按以下步驟進(jìn)行：

步驟1，瞬時(shí)脈沖信號(hào)提?。悍謩e通過(guò)三支HFCT22進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集原始數(shù)據(jù)為HFCT(22)耦合到的信號(hào)，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時(shí)間長(zhǎng)度、外部觸發(fā)為數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)源、相位信號(hào)獲取單元獲取的50Hz正弦信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)、10次重復(fù)采集前三個(gè)通道的原始數(shù)據(jù)；對(duì)前三個(gè)通道的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行白噪聲評(píng)估，通過(guò)白噪聲水平自動(dòng)設(shè)置瞬時(shí)脈沖信號(hào)的提取門(mén)檻值，保留低于該門(mén)檻值的瞬時(shí)脈沖信號(hào)；

步驟2，分區(qū)邊界條件求?。焊鶕?jù)電纜類型以及特征參數(shù)，特征參數(shù)為上升時(shí)間、下降時(shí)間、脈沖寬度、等效帶寬和等效時(shí)間長(zhǎng)度，構(gòu)造局部放電信號(hào)在電纜中傳播的傳遞函數(shù)f(L)＝A₀exp(-αL)，其中L為傳播的距離，α為通過(guò)對(duì)電纜的測(cè)試實(shí)驗(yàn)得到的衰減系數(shù)，A₀為距離為0時(shí)的特征參數(shù)的測(cè)量值，f(L)為傳播距離L之后的特征參數(shù)的值，并根據(jù)電纜長(zhǎng)度和電纜中間接頭的位置參數(shù)，求解電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設(shè)備中局部放電信號(hào)的特征參數(shù)的上下邊界條件；

步驟3，分區(qū)域確定局部放電信號(hào)位置，分4個(gè)不同階段的層次來(lái)判斷：

第1個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜終端接頭的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜終端接頭局部放電的上下邊界之內(nèi)，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷，如果有，則判斷為電纜終端接頭的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

第2個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜中間接頭的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜中間接頭局部放電的上下邊界之內(nèi)，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷，如果有，則判斷為電纜中間接頭的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

第3個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜本體的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜本體局部放電的上下邊界之內(nèi)，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則判斷為電纜本體的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

第4個(gè)階段判斷，判斷是否有來(lái)自電纜兩端連接設(shè)備中的局部放電信號(hào)，通過(guò)比較瞬時(shí)脈沖信號(hào)的特征參數(shù)是否在電纜局部放電的上下邊界之外，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時(shí)脈沖信號(hào)，將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則進(jìn)行下一個(gè)階段的判斷；如果有，則判斷為電纜兩端連接設(shè)備的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

高壓電力設(shè)備局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的局部放電識(shí)別方法，包括對(duì)前三個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別和第四個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別。如圖3所示，對(duì)第四個(gè)通道的局部放電信號(hào)的識(shí)別方法按以下步驟進(jìn)行：通過(guò)TEV進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集，原始數(shù)據(jù)為T(mén)EV耦合到的信號(hào)，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時(shí)間長(zhǎng)度、外部觸發(fā)為數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)源、10次重復(fù)采集開(kāi)關(guān)柜的原始數(shù)據(jù)；通過(guò)白噪聲水平自動(dòng)設(shè)置瞬時(shí)脈沖信號(hào)的提取門(mén)檻值，保留低于該門(mén)檻值的瞬時(shí)脈沖信號(hào)；將10次原始數(shù)據(jù)的提取結(jié)果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無(wú)，則結(jié)束整體識(shí)別過(guò)程，如果有，則判斷為開(kāi)關(guān)柜中的局部放電信號(hào)，計(jì)算放電量，并將結(jié)果寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

本發(fā)明判斷是否具有明顯的相位圖譜特征的方法采用現(xiàn)有技術(shù)，具體描述在文獻(xiàn)“基于K-Means聚類算法的自動(dòng)圖譜識(shí)別在電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用”，作者靖小平、彭小圣等人，《高電壓技術(shù)》，2012年9月第38卷第9期，第2437頁(yè)-2446頁(yè)。