浅析局部放电理论及其检测方法

随着城市电缆越来越多,电力电缆作为城市供电的重要方式也越来越受到人们的关注,电缆出现故障会影响电力系统的稳定性,因此电缆事故的原因分析就很重要。现行的方法中,局部放电是比较重要的一种方法。电缆的局部放电是检测电缆是否存在缺陷的一种重要的方法,局部放电是电缆及其附件（包括电缆中间接头及电缆终端）绝缘出现缺陷的主要表现之一,它既是造成绝缘缺陷劣化发展的主要原因,又是电缆终端状态检测的主要参量。该文简要分析了局部放电理论及发展机理,阐述了局部放电的在线检测方法。     

中压电缆局放振荡波检测的应用与讨论

电缆的局部放电与其绝缘状况密切相关,预示着电缆存在缺陷,危害电缆的安全运行。近年来OWTS振荡波电缆局放检测和定位技术在国内外得到比较广泛的应用,本文简要阐述电缆局部放电振荡波检测和定位的原理,通过一起电缆局放典型案例的检测和分析过程,探讨电缆长度对振荡波局放检测灵敏度的影响。     

高压电缆局部放电带电检测技术的应用研究

通过案例分析探讨了两种高压电缆局部放电带电检测技术的应用。针对传统带电检测技术仅仅只是反映短时间内电缆及附件状态的不足,首先在线路B上安装高压电缆局放重症监护系统,通过3 d不间断监测排除了一起中间接头的疑似放电缺陷,确认局放重症监护技术是运行电缆局放检测的重要补充手段。接着介绍了电缆终端局部放电在线监测系统,以及在国内使用就发现线路C的B相电缆终端存在疑似局部放电信号的案例,通过停电解剖,验证了局放信号存在的事实,从而确认终端局放监测技术发现电缆终端局放缺陷的有效性。     

高压电缆附件局部放电超高频检测与分析

随着时代经济的快速发展以及社会的进步,高压电缆附件局部放电超高频的检测不仅仅局限于对常规电力电缆的检测技术的使用,同时为了使得电力电缆日常工作能够正常运行,越来越多的新技术广泛应用于高压电缆附件局部放电超高频的检测中。本文主要对高压电缆局部放电检测的目的和意义作了主要的说明,进而分析了高压电缆附件局部放电的基本原理以及产生的原因,进而阐述了高压电缆附件局部放电超高频检测的方法和系统设计,最后分析了影响高压电缆附件局部放电超高检测的因素。     

基于小波变换的波浪发电输电电缆绝缘监测

针对波浪发电孤岛供电系统中电力电缆在海洋环境下容易出现绝缘故障问题,为实现其绝缘状态的实时监测,采用基于局部放电信号的绝缘监测算法,建立电缆和局部放电信号的数学和仿真模型.通过小波变换和Sqtwolog阈值策略完成局部放电信号的去噪重构,最后提取其特征量对输电电缆绝缘状态进行在线监测.高压现场实验数据表明,3种不同电缆绝缘破坏程度的局部放电量分别为16.7,34.2和46.5 pC,放电量增长趋势与实验情况相符,从而验证了此绝缘监测算法的实用性和可行性.     

用于电缆局部放电检测的储能式交流激励型振荡波测试系统

针对电缆现场局部放电检测试验缺乏低噪声和便携测试系统的问题,提出了一种由电容器组储能供电的交流激励型电缆振荡波测试系统。该系统在传统调频式串联谐振电路的逆变电源输出端添加了两个双向高速固态开关,并使用电容器组为逆变电源供电,能够在被测电缆上产生试验所需的振荡波电压,具有免受开关噪声干扰的突出优点。此外,为避免使用发电机带来的脉冲干扰降低局部放电检测的灵敏度,该系统采用在测试阶段由电容器组对系统供电,在测试间隔期间由电源对电容器组充电的对策解决了系统对发电机的依赖问题。对该系统开展大容量电容测试以及10kV配电电缆应用测试,结果表明:该系统在电容器组供电条件下可将等效容值为1μF的电缆负载升压至峰值24kV,且局部放电检测噪声低于10mV;系统可满足10kV电力电缆现场离线局部放电检测试验的需求。     

超声波局部放电检测法在电缆终端中的应用

为研究电缆终端局部放电超声波检测时放电点深度对检测结果的影响,根据检测结果有效分析放电点位置及放电严重程度,采用理论分析、模拟计算、实验室模拟实验、现场应用等方式,结合超声波传播及衰减理论,分析了放电信号在电缆终端表面的沿切向、沿轴向衰减的分布规律,提出了通过迭代及最小二乘法进行局部放电点的源点深度及真实放电水平计算的方法。结果表明：信号量随轴向距离与夹角增大而减小,放电点深度对信号量随放电点与测量点间的轴向距离与夹角的变化率影响较大,放电点深度越小,变化率越大,反之变化率越小。模拟实验与现场应用表明,通过文中的迭代法得到的放电点深度及放电水平与实际基本相符。     

中心分布归类法对短电缆局部放电的模式识别

研制了一套微机辅助的可对局部放电源进行检测和识别的系统，建立了一种以马氏距离对局部放电指纹特征空间划分为基础的中心分布归类识别法（ＣｅｎｔｒｕｍＳｃｏｒｅ），并编制了识别不同类型放电缺陷的通用计算机程序．该方法对４种典型的交联聚乙烯（ＸＬＰＥ）电缆局部放电缺陷的测试和分析表明：文中的方法和计算程序是可靠的，可用于识别不同的电缆局部放电模型．文中对特征值进行了仔细筛选，从而提高了计算的效率和识别的准确率．     

电缆局部放电检测中周期性窄带干扰的抑制

局部放电检测系统由于覆盖了比较宽的频带,采集到的信号中会不可避免地包括背景噪声或干扰信号,针对局部放电检测中比较严重的周期性窄带干扰信号,介绍了现有的抑制此类干扰的方法。研究了基于db4小波基的软阈值小波包变换去除周期性窄带干扰的方法,在实验室环境下,对交联聚乙烯（XLPE）电缆的局部放电进行检测,用小波包变换去除所采集波形的周期性窄带干扰,由试验结果可以得出小波包变换抑制周期性窄带干扰效果良好．     

乙丙橡胶绝缘中气隙引起的局部放电研究

为了研究三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)电缆绝缘中由于气隙引起的局部放电及其变化规律,分别制作了含有被绝缘包围气隙和与电极相连气隙缺陷的乙丙橡胶试样,搭建了局部放电测量系统,试验测量并分析了不同频率正弦电压作用下两种气隙的局部放电起始放电电场强度,重点分析了工频电压下,气隙放电的起始放电量及局部放电分布图。试验结果表明:气隙引起的局部放电起始放电电场强度与外施电压频率和气隙直径有关。工频下,不同气隙类型的局部放电分布图随外施电压幅值呈不同的形状,两种气隙类型下的局部放电分布谱图均呈现兔耳型分布,且正负半轴相对局部放电发生相位对称分布。与电极相连气隙受气隙位置影响,正负半周局部放电幅值大小不同。本文研究内容为诊断矿用EPDM电缆绝缘中气隙放电类型及分析局部放电过程提供了依据。     

电缆局部放电成因与对策及振荡波技术的现场应用

本文通过事故分析,简单介绍了电力电缆产生内部局部放电的原因以及危害,介绍了振荡波测试技术在电缆局部放电测试中的应用。     

检测电缆附件局部放电内置传感器的特性分析

针对高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylen,XLPE)电缆的结构及其附件内部易出现绝缘缺陷而导致放电的特点,基于电容耦合原理研制出用于电缆附件局部放电(partialdischarge,PD)信号检测的宽频带电容型内置传感器,通过建立传感器特性分析的电路模型,全面分析了影响传感器性能的各个因素,对其响应的频率特性进行了实测,并在实验室110 kV XLPE电缆PD试验平台上对电缆接头内部沿固体复合介质表面产生的放电进行试验研究。测试结果表明:研制的内置电容型传感器频率响应特性优异,能传感纳秒级暂态脉冲信号,其有效频带达500 MHz,可以用于XLPE电缆及附件PD超高频(Ultra-high frequency,UHF)信号的检测。     

多态性局部放电簇的小波提取算法

对于局部放电类型相对单一的高压电缆等电力设施,考虑到不同传输特性的测量回路对数据的影响,可选取相应最优母小波并采用多分辨分析进行局部放电脉冲的提取,这一根据局部放电脉冲波形特性调整滤波参数的思想颇具启发性.在实际工况下,影响局部放电实测波形的因素很多.由于不同的局部放电机理、原发位置及在设备内部不同的传播和衰减,造成了实测局部放电脉冲波形的多态性.为了更完整地提取各类局部放电信息,在无法获取先验的局部放电波形特征的条件下,提出了应用多种母小波分别进行分析并去冗余合成的多态性局部放电簇的提取算法,通过对仿真和实测数据的计算,验证了其良好效果.     

基于超声波的XLPE电力电缆局部放电测量与分析

为准确判断电缆附件内部的绝缘状态,避免电缆发生绝缘击穿,对交联聚乙烯(crosslinking polyethylene,XLPE)电力电缆局部放电进行研究。在实验室环境下对尖端放电、气隙放电和沿面放电3种XLPE电力电缆放电类型进行模拟,采用超声检测系统研究了XLPE电力电缆三种缺陷局部放电特性,分析不同缺陷放电超声信号的时域特征和相位谱图特征,研究了不同电压与最大放电幅值、平均放电幅值及放电次数之间的关系,得到典型放电谱图。结果表明:同一缺陷类型在相同条件下放电稳定,重复性好;不同缺陷类型的放电发展过程有所差别,所呈现出来的局部放电谱图、单个脉冲波形、PRPD谱图区别明显。     

采用高阶累积量的环网柜局部放电在线检测

根据环网柜的绝缘缺陷,设计3种典型的局部放电模型,搭建局部放电试验平台.借助射频电流传感器获取局部放电混合信号,经过放大和高速A/D采样后,将信号送入微型计算机进行处理.采用四阶累积量作为局部放电特征量,抑制随机噪声干扰,提高信噪比.通过Otsu算法确定检测判据,实现局部放电的在线检测.将检测算法移植到现场可编程门阵列(FPGA)上,研发环网柜局部放电在线检测装置.试验结果表明:该装置能够适应较强的噪声环境,且具有良好的实时检测效果.     

XLPE电力电缆局部放电试验的研究

在交联聚乙烯绝缘电力电缆局部放电试验中,经常发生非电缆内部的放电,影响试验的正常进行,正确的处理好电缆端头和排除外界的干扰,才能保证试验的顺利进行。     

基于DSP+FPGA的高压电缆故障定位系统的研究

针对高压电缆故障如何做出精确定位问题,设计了基于脉冲注入的局部放电定位法的高压电缆故障定位装置。该装置以DSP+FPGA双CPU为核心,在电缆本体或者屏蔽接地线上安装高频电磁耦合传感器,局部放电(PD)脉冲信号在电缆屏蔽层中会被感应到,经FPGA处理模块反应与DSP控制传输送至后台管理软件,可快速精确判断电缆故障所在位置。经实验室及现场试验分析证明了该装置的有效性和准确性。     

气体绝缘组合电器局部放电的超高频检测

为了有效抑制气体绝缘组合电器GIS局部放电中出现的低频段干扰,在理论上分析了超高频检测GIS局部放电可行性的情况下,进一步研究了GIS局部放电超高频传感器、模拟无源滤波器以及相应的宽带和窄带检测方法.在实验室GIS模拟装置中,运用研制的内置圆环传感器检测系统进行超高频法检测.实验结果表明该检测系统可有效地避开空间的电晕及周期性脉冲干扰信号等低频段干扰.同时,窄带检测法能够避开超高频微波干扰信号,是一种有效的局部放电检测方法.     

检测高压电缆附件局部放电用超高频蝶形天线的研究

针对电缆附件的结构及附件内部易发生绝缘故障导致局部放电的特点,设计了用于电缆附件局部放电信号检测的内置超高频超宽带蝶形天线传感器.仿真和实测表明,该蝶形天线的有效工作频带为350～585 MHz.模拟实验表明该天线传感器灵敏度高、性能优越,能在有效频率范围内检测到局部放电信号,可以用于电缆附件局部放电超高频信号的检测.     

GIS局放超高频在线监测系统研制

利用超高频微带贴片天线传感器和超高频滤波放大器,实现了局部放电信号的采集、提取、调理和传输.采用LabVIEW图形化语言的虚拟仪器技术实现了对气体绝缘组合电器(GIS)设备局部放电信号的定时循环检测、信号处理、数据分析、缺陷类型模式识别、监测数据查询和绝缘状况初步评估等功能.该系统已在重庆市某220 kV级GIS变电站成功运行,试验运行结果表明,采用虚拟仪器技术的GIS局部放电超高频在线检测系统能实现GIS局部放电超高频检测.