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国际上应用比较广泛的OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位技术新普京手机电子网站:,电缆振荡波测试系统

发布时间 : 2020-03-26 09:50    点击量:

发布时间:15-03-25 16:21分类:技术文章 标签:电缆振荡波,局部放电 随着城市电网电缆化率的程度不断提高,社会发展和进步对供电可靠性的要求也不断提高,如何准确掌握配电电缆的健康状态,制定正确的检修对策,避免因电缆本身质量问题导致的突发性事故的发生,变得尤为重要。研究发现,电缆的局部放电量与其绝缘状况密切相关,局部放电量的变化预示着电缆绝缘可能存在危害电缆安全运行的缺陷。目前,国际上应用比较广泛的OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位技术,能够有效检测和定位10kV配电电缆局部放电的位置且检测本身不对电缆造成伤害。本文主要从该系统的电源技术、抗干扰技术、定位技术、典型案例等方面进行介绍,为该技术的进一步推广应用、改进创新提供技术参考。 1、前言 近十年来,挤塑型电力电缆特别是XLPE电力电缆由于其绝缘性能好、易于制造、安装方便、供电安全可靠、有利于城市和厂矿布局等优点,在城市电网中得到广泛使用。但是这种电缆的绝缘结构中往往会由于加工技术上的难度或原材料不纯而存在气隙和有害性杂质,或者由于工艺原因在绝缘介质与半导电屏蔽层之间存在间隙或半导电体向绝缘层突出,在这些气隙和杂质*处极易产生局部放电,同时在电力电缆的安装和运行过程当中也可能会产生各种绝缘缺陷导致局部放电。由于XLPE等挤塑型绝缘材料耐放电性较差,在局部放电的长期作用下,绝缘材料不断老化*终导致绝缘击穿,造成重大事故。 北京市电力公司相关统计资料表明,电缆老化、附件质量和工艺不良在10kV电缆故障中占有较大比重。随着电缆运行时间的不断增长,潜伏的局部缺陷对城市电网可靠性的危害将会越来越突出,对供电质量和公司形象造成的危害也会越来越大。因此,引进*进技术及时检测出电缆潜伏性缺陷的要求也越来越迫切。 2、OWTS振荡波电源技术 电力电缆由于其电容量大,很难在现场进行工频电压下的局部放电检测。过去充油电缆采用直流试验,可以大大降低电源的要求。但对XLPE电力电缆,由于其绝缘电阻较高,且交流和直流下电压分布差别较大,直流耐压试验后,在XLPE电缆中,特别是电缆缺陷处会残留大量空间电荷,电缆投运后,这些空间电荷常造成电缆的绝缘击穿事故。采用超低频(0.1Hz)电源进行试验,要求试验时间长,电缆绝缘损伤较大,可引发电缆中新的缺陷。振荡波电压是近年来国内外研究较多的一种用于XLPE电力电缆局部放电检测和定位的电源。该电源与交流电源等效性好,作用时间短、操作方便、易于携带,可有效检测XLPE电力电缆中的各种缺陷,且试验不会对电缆造成伤害。OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置如图1所示。检测时可以灵活施加0-28kV的直流电压,合上半导体开关后,被试电缆与电感产生阻尼振荡。该装置可以检测的电力电缆电容范围为0.05uF-2uF。 3、抗干扰技术 由于电缆的电容量大(近uF级),局部放电要求严(几pC),而电力电缆局部放电测量中不可避免的存在着环境噪声和外部干扰,局部放电信号往往湮没于这些噪声和干扰中,使测量变得非常困难,抗干扰手段的提高显得尤为重要。这些干扰按其时域和频域特征的不同,可分为窄带干扰、脉冲型干扰和背景噪声三类。由于干扰强弱、频域特性的不同,抗干扰技术要有一定的针对性。 (1)对于窄带干扰,由于其频域特征与局部放电信号的频域特征有较大差异,而且频带十分窄,故大多采用频域滤波的方法进行抑制。 (2)对于脉冲型干扰,由于它和局部放电信号非常相似,从单个波形上很难将它们区分开来。目前主要采取时延鉴别法进行鉴别。时延鉴别法是利用外来干扰脉冲及发射波到达测量点的时间差与内部放电及反射波到达测量点的时间差的不同进行鉴别。 (3)对于背景噪声,由于其在时域中表现为无规律的随机脉动,在频域中则表现为在整个频带上均匀分布,因而单从频域或时域都不能有效地抑制。在小波去噪算法提出之前,往往采用时域平均的方法来抑制这种随机性的背景噪声,但效果并不理想。小波去噪算法的出现可以比较有效地解决这个问题。 OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置具有带通滤波、小波分析、时延分析等抗干扰功能,可根据信号特点,方便的进行放电脉冲的取舍,如图2所示。该装置还可以生成清晰的局部放电图形(如电压波形与局部放电信号关系图、三维谱图等),以便确定局部放电的类型,如图3所示。 4、定位技术 对于电力电缆局部放电的定位,早期*有对电缆实行扫描式检测查找局部放电点的技术,现在实际中采用的是70年代发展起来利用局部放电脉冲在电缆上的传播特性,用10MHz以上的高频扫描示波器进行定位测量的方法,该法也叫行波法或TDR法,其原理如图4所示。 其中,Ck为高压电容,Zk为检测阻抗,同时也做匹配阻抗,消除脉冲在高压端的反射。设在t0时,在电缆x处发生放电,送出的两个脉冲按相反方向沿电缆传播,t1时刻*个脉冲到达测试仪,第二个脉冲在电缆远端反射后在t2时刻到达测试仪(如图4)。由于电缆中电脉冲的传播速度相对于确定的电缆绝缘型式是已知的常数,所以根据式(1)*可以算出放电点离电缆近端(高压端)的距离x。 其中L为电缆长度,V为脉冲波在电缆中的速度,τ为两个脉冲的时延。OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置采用该原理对电力电缆局部放电进行定位,如图5所示。

超低频耐压试验装置的输出频率一般为0.01~0.1Hz,输出波形为正弦波或余弦波,故超低频试验也是一种交流耐压试验。采用超低频试验的目的是为了满足在交流电压条件下,尽可能减小试验设备的体积和重量。

干扰抑制算法是局放特征提取和分析的基础,我们研究了一套完整的基于超宽带系统的局放信号干扰抑制和特征提前算法,取得了很好的效果。

发布时间:17-08-08 15:38分类:技术文章 标签:电力电缆振荡波测试系统,电力电缆,电缆振荡波测试系统 电力电缆振荡波局放测试系统工作原理该系统基于LCR阻尼振荡原理,在升压至*高电压后,通过内置的高压电抗器、高压实时固态开关与试品电缆形成阻尼振荡电压波,在试品电缆上施加近似工频的正弦电压波,激发出电缆潜在缺陷处的局部放电信号。基于脉冲电流法高灵敏度检测局部放电信号,配合高速数据采集设备完成局部放电信号的检测、采集、上传。单次测试过程一分钟左右,测试效率高,对被测电缆无伤害。在获取局放数据的基础上,数据分析软件自动完成聚类分析、行波定位,便于用户综合评判电缆状态。DAC测试原理图电力电缆振荡波测试系统特点•测试频率接近 50Hz工频电压,测试结果对应于实际运行状态•测试时间极短(几百毫秒),为无损的测试方法•局放量的校准依据 IEC 60270标准•采用无线局域网(WLAN)进行控制和通讯,操作安全•局放检测与局放点定位技术相结合•同时可测量介损和电缆电容等参数•自动调节系统参数来优化测量的灵敏度•带有接头定位功能的自动校准模式•可生成直观的局放分布图表和测试报告•便携式设计,重量轻,现场安装简单•适用于新敷设电缆的测试•运行电缆的测试和诊断•PD-pattern 局放指纹的测量•局放脉冲的识别•TDR 用于局放脉冲的测量•PD 局放定位•多点局放的测量•介损测量具体详情可关注北京熙缜隆博环保科技有限公司,代理电力电缆振荡波测试系统仪表,如需购买,可联系我们在线客服人员,咨询热线:010-68940148,我们会诚挚的为您解答。

华意电力的研发人员一直致力于电力检测技术的提升与创新,研发能力逐年提升,我们坚信华意电力能在科技创新的道路上砥砺前行!

油纸绝缘电力电缆直流试验的电压标准如表1所示。其中,电缆故障修理和改接后试验时,6~35kV电缆同预防性试验,110~220kV电缆同交接试验;110~220kV电缆外护套交接试验的电压为直流10kV,加压时间为1min。

d) 基于小波空间屏蔽滤波的局部放电信号处理算法

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b.XLPE绝缘内部如果有了水树枝,在交流工作电压下,水树枝的发展是很缓慢的,而在直流耐压试验时会加速水树枝的发展,甚至转变为电树枝,即直流试验会导致XLPE绝缘产生积累效应,加速绝缘老化,缩短使用寿命。

空间屏蔽滤波器是采用相邻尺度上小波系数的相关关系来构造的滤波器。利用基于多孔算法的小波变换对信号进行分解,根据噪声和局放信号小波系数的不同特征,构造空间屏蔽滤波器,对分解后的小波系数进行空间屏蔽滤波,从而抑制各类干扰,提高信号的信噪比。理论分析和实践结果证明,对比传统的去噪算法,空间屏蔽滤波能获得更高的信噪比,保留更多的局放信号信息,对局放信号的去噪起到了很好的效果。

电缆振荡波检测技术主要用于交联聚乙烯电力电缆检测,是属于离线检测的一种有效形式。该技术基于LCR阻尼振荡原理,在完成电缆直流充电的基础上,通过内置的高压电抗器、高压实时固态开关与试品电缆形成阻尼振荡电压波,在试品电缆上施加近似工频的正弦电压波,激发出电缆潜在缺陷处的放电信号。

d.对大于等于110kV的电缆,振荡电压法体积小,现场操作方便,但能否有超低频和变频谐振试验的效果,尚待验证。

c) 基于神经网络的发电机局部放电随机脉冲干扰抑制

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2.1超低频电压试验

b) 基于小波与隐式马尔科夫模型的发电机局部放电信号去噪

对电缆无损坏。单次测试过程的时间为一分钟左右,测试效率高,对被测电缆无伤害;

直流试验不能有效检验出XLPE电缆线路的缺陷,注入的空间电荷又会影响其绝缘性能,而采用交流电压试验,需要高电压大容量的试验设备,因此,可以选用超低频电压试验。从50Hz改到0.1Hz,理论上可以把试验设备容量降低到1/500。这样,0.1Hz的试验设备就可以与直流试验设备一样做到容量小、自重轻,适合现场使用。

在周期性窄带干扰、白噪声干扰、周期性随机干扰和随机脉冲干扰中等各种干扰中,随机脉冲干扰由于其在频域上和时域上与局放信号有很强的类似性,现有的各种软硬件抑制方法效果都不太令人满意。我们研究了随机脉冲干扰和发电机局部放电信号在时域和频域上的各种特征和现有的各种干扰抑制算法,利用二者在时域和频域上的细微特征区别,设计采用神经网络算法识别局放信号和干扰信号,在识别的基础上,达到去除随机脉冲干扰的目的,取得了比较满意的效果。

华意电力研发部经过不断的尝试与摸索,最终攻克电缆震荡波检测这一技术难关,该技术基于脉冲电流法高灵敏度检测局部放电信号,配合高速数据采集设备完成局部放电信号的检测、采集、上传。华意电力的这项技术具有以下突出优势:

综上所述,直流试验电压不能有效发现XLPE电缆的绝缘缺陷,而且,直流试验电压可能造成XLPE电缆绝缘的损伤,以至在试验后重新投入运行时,在交流工作电压下提前发生绝缘击穿事故。因此,对于XLPE电缆有必要采用除直流试验之外的其它试验方法。

在发电机局部放电在线监测中,现场会引入大量的干扰,特别是宽频带监测系统,由于采用了宽达数兆的频带,虽然信号的灵敏度较以前的窄带系统和常规宽带系统高,但信噪比低,引入的干扰也多,因此,有效地抑制各种干扰,从强干扰中提取出局部放电信号是系统能否可靠工作的关键问题。根据干扰的时域特征,干扰可以分为周期性窄带干扰、白噪声干扰、周期性脉冲干扰和随机脉冲干扰。我们在干扰抑制方面进行了深入的研究,在汲取前人经验的基础上,除采用常规算法外,还采用小波理论、神经网络和自适应滤波等算法对各种干扰采用了相应的不同对策,例如,对于窄带周期性干扰,我们研究了基于小波分解的自适应滤波算法,提高了自适应滤波算法的抗干扰性能和稳定性;对于白噪声,研究了基于小波与隐式马尔科夫模型的发电机局部放电信号去噪算法,对比传统的门限去噪算法,该算法能获得更高的信噪比;对于脉冲干扰,特别是随机脉冲干扰,在大量测试数据的基础上,研究了基于神经网络的干扰抑制算法研究,采用信号的时域和频域特征,利用神经网络抑制随机干扰,取得了很好的效果。在抑制单一干扰的基础了,研究了基于小波空间屏蔽滤波的局部放电信号处理算法,利用小波空间屏蔽滤波器,进一步保留局放信号,抑制干扰,使得最后的信号信噪比大大提供,为局放信号的特征提前打下基础。

局放检测可行度高。通过LC阻尼振荡对电缆试品施加近似于工频的正弦电压,在近似电缆运行状态的条件下完成局部放电信号的检测,且符合IEC及相关国家标准,局放检测结果具有很强的真实性;

2.2交流变频串联谐振试验

基于小波变换的马尔科夫模型最近被用于图像信号处理。其方法的优势在于它考虑了小波系数之间的相关性,而且在去噪时不存在待定的自由参数,具有更强的自适应性。我们采用了HMMs方法去除发电机局部放电信号中的白噪声。为了验证方法的有效性,我们采用了两种实测的局放信号,实验室的线棒放电信号和电厂的发电机局放信号。结果证明,对比传统的门限去噪算法,HMMs方法能获得更高的信噪比。

适合现场巡检。该技术通过无源谐振技术取代传统的交流试验电源,系统体积及重量显著减小,实现了检测系统的便携性,极大降低并简化了电缆现场检测的难度与结构,可适用于现场大规模的巡检与普测;

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