專利名稱：異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法
技術領域：
本發明屬于電力系統領域，涉及電力系統信號處理應用技術，具體涉及一種異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法。
背景技術：
電力電纜故障定位是保障電網安全經濟運行的重要措施。由于電力電纜線路的隱蔽性和檢測設備的局限性，故障點的快速、精確定位與查找技術還不完善。目前，國內外運用于電力電纜故障定位的方法主要有以下幾種行波法故障定位、 能量搜索算法故障定位、雙端行波定位方法和GPS故障行波定位方法等。其中，行波法故障定位需要對入射波與反射波進行匹配，由于波形在電纜的傳輸過程中采集到的信號有入射波、反射波、入射波的反射波、反射波的反射波和其它干擾信號，因此由同一個局部放電點產生的入射波和反射波很難匹配正確；而基于能量搜索算法的定位方法，定位誤差為厘米級，但當局部放電信號傳播路徑中發生折、反射時，該定位方法的有效性較差；雙端行波定位方法是根據線路雙端檢測故障產生的初始行波，利用行波到達雙端的時間差和波速通過計算來得到故障距離，其存在的主要缺陷是必須解決時間同步的問題；GPS故障行波定位方法是一種較為理想的時間同步技術，利用GPS的同步時鐘輸出，能夠實現兩端定位裝置精確到一微秒的時間同步，但由于兩端需要通訊聯系和GPS系統來實現時間同步，投資成本比較大，而且當運用于振蕩波信號采集裝置時，需在室內進行，室內的GPS信號信號微弱甚至無法接收。以上這些方法均在不同程度上存在測量誤差、局限性大，入射波與反射波匹配困難，不能確定電力電纜局部放電的精確位置且成本高等缺陷，從而限制了其在電力電纜振蕩波局部放電檢測領域的進一步應用。
發明內容
本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，通過在待檢測電纜的兩端安裝不同的局部放電信號檢測裝置， 利用定位裝置檢測行波信號到達時間，然后由故障行波定位主站對所有時間信息進行處理，并根據行波法對處理后的時間信息進行計算得出局部放電位置。一種異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，包括以下階段
(1)準備階段將待測電纜兩端分別與振蕩波局部放電信號采集裝置連接，局部放電信號采集裝置記錄電纜產生的原始波形與反射波形，并將記錄的數據信息實時顯示；
(2)信號采集階段激發待測電纜的故障點產生局部放電信號，振蕩波局部放電信號采集裝置采集電纜的故障點產生的局部放電信號；
(3)局部放電信號定位階段對采集到的局部放電信號進行濾波處理，調用局部放電定位算法，計算出局部放電信號產生的位置。本發明所述振蕩波局部放電信號采集裝置包括A端采集裝置和B端采集裝置；A端采集裝置通過開關控制，B端采集裝置通過電平方式觸發。本發明階段(2)中，激發故障點產生局部放電信號的過程為利用高壓程控直流電源，向振蕩波局部放電信號采集裝置施加實驗電壓，對諧振回路充電，通過設備電感與待測電纜電容發生諧振，在待測電纜兩端產生阻尼振蕩電壓，故障點被激發產生局部放電信號，局部放電信號向電纜兩端傳輸。本發明所述A端采集裝置的信號采集過程為故障點產生的局部放電信號通過分壓裝置進行分壓后分成兩路進入A端采集裝置，其中一路經過濾波直接進入A端采集裝置， 另一路向電纜末端傳輸，在電纜末端處發生全反射，再次向A端采集裝置傳輸，經過耦合器對信號進行轉換后進入A端采集裝置。由于波形在電纜的傳輸過程中會發生衰減，散射、反射等，經過一段距離的傳輸，經衰減后，局部放電信號對應的波形幅值減小，寬度變寬。最終得到的反射波的幅值比入射波的幅值小，頻率變低。本發明所述B端采集裝置的信號采集過程為故障點產生的局部放電信號向電纜 B端采集裝置傳輸，當信號的幅值足夠大則觸發啟動B端的采集裝置，進行分壓、耦合處理， 并記錄波形對應的傳輸距離。本發明所述A端采集裝置采集的信號分為兩路，其中一路是故障點產生的局部放電信號，另一路是包含有入射波與反射波的連續信號。本發明所述局部放電定位算法包括以下步驟
(1)初始化，對局部放電信號采集裝置采集的信號進行濾波處理； 查找脈沖對，求單次局部放電信號的時間差Δ Ti 根據局部放電信號采集裝置記錄產生的A端和B端的原始波形與反射波形，查找與A端中的一對入射波和反射波波形匹配的 B端波形確定該組波形是由同一個局部放電位置產生的，作為一個脈沖對i ；確定A端采集裝置采集的波形文件中入射波與反射波對應的時間tl和t2，確定B端采集裝置采集的波形文件中波形對應的時間t3，根據tl、t2和t3確定第i個脈沖對的位移即單次局部放電信號的時間差Δ Ti,計算公式如下
權利要求
1.一種異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，其特征在于，包括以下階段(1)準備階段將待測電纜兩端分別與振蕩波局部放電信號采集裝置連接，局部放電信號采集裝置記錄電纜產生的原始波形與反射波形，并將記錄的數據信息實時顯示；(2)信號采集階段激發待測電纜的故障點產生局部放電信號，振蕩波局部放電信號采集裝置采集電纜的故障點產生的局部放電信號；(3)局部放電信號定位階段對采集到的局部放電信號進行濾波處理，調用局部放電定位算法，計算出局部放電信號產生的位置。
2.根據權利要求1所述的異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，其特征在于，所述振蕩波局部放電信號采集裝置包括A端采集裝置和B端采集裝置；所述A端采集裝置通過開關控制，所述B端采集裝置通過電平方式觸發。
3.根據權利要求1或2所述的異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，其特征在于，階段(2)中，所述激發故障點產生局部放電信號的過程為利用高壓程控直流電源，向振蕩波局部放電信號采集裝置施加實驗電壓，對諧振回路充電，通過設備電感與待測電纜電容發生諧振，在待測電纜兩端產生阻尼振蕩電壓，故障點被激發產生局部放電信號， 局部放電信號向電纜兩端傳輸。
4.根據權利要求3所述的異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，其特征在于，所述A端采集裝置的信號采集過程為故障點產生的局部放電信號通過分壓裝置進行分壓后分成兩路進入A端采集裝置，其中一路經過濾波直接進入A端采集裝置，另一路向電纜末端傳輸，在電纜末端處發生全反射，再次向A端采集裝置傳輸，經過耦合器對信號進行轉換后進入A端采集裝置。
5.根據權利要求4所述的異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，其特征在于，所述B端采集裝置的信號采集過程為故障點產生的局部放電信號向電纜B端采集裝置傳輸，當信號的幅值足夠大則觸發啟動B端的采集裝置，進行分壓、耦合處理，并記錄波形對應的傳輸距離。
6.根據權利要求5所述的異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，其特征在于，所述A端采集裝置采集的信號分為兩路，其中一路是故障點產生的局部放電信號，另一路是包含有入射波與反射波的連續信號。
7.根據權利要求廣6之一所述的異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法， 其特征在于，所述局部放電定位算法包括以下步驟(1)初始化，對局部放電信號采集裝置采集的信號進行濾波處理；(2)查找脈沖對，求單次局部放電信號的時間差ΔTi 根據局部放電信號采集裝置記錄產生的A端和B端的原始波形與反射波形，查找與A端中的一對入射波和反射波波形匹配的B端波形確定該組波形是由同一個局部放電位置產生的，作為一個脈沖對i ；確定A端采集裝置采集的波形文件中入射波與反射波對應的時間tl和t2，確定B端采集裝置采集的波形文件中波形對應的時間t3，根據tl、t2和t3確定第i個脈沖對的位移即單次局部放電信號的時間差Δ Ti,計算公式如下
全文摘要
本發明公開了一種異步雙端電力電纜振蕩波局部放電識別與定位方法，具體步驟為在電纜的兩端分別安裝振蕩波局部放電信號采集裝置，通過數據采集獲得被檢測電纜兩端的電壓、局部放電量信號，記錄并對相應的數據進行換算以獲得故障定位所需的波形文件，之后調用局部放電定位算法進行故障定位，計算出故障點局部放電信號產生的準確位置。本發明得到的定位分析結果更加準確，誤差率小，無需知道波速，從而減小因計算波速而產生的誤差，無需過多的人工干預，避免對每一次實驗電壓下的不同脈沖對進行匹配而導致的數據量大、定位不準確等問題，其快速準確的故障定位過程有利于故障線路的及時修復，減少因停電造成的損失。
文檔編號G01R31/12GK102288883SQ20111025238
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者葉加驊, 田立斌 申請人:華南理工大學