一种电缆局部放电定位方法及系统与流程

本发明属于电缆放电定位，尤其涉及一种电缆局部放电定位方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着城市化进程的不断发展，电缆得到越来越多的应用，随之带来的问题也愈加明显。电缆大多布置在电缆沟中，一旦发生故障，不能像架空线那样容易被发现解决。因此，做好电缆的状态监测与早期故障预警变得极为关键，局部放电检测被认为是对电缆状态评估的最有效的手段。通过对电缆的局部放电定位，发现电缆异常状态点，利于及时发现排除安全隐患。

3、电缆局部放电是由于电缆本体部分小范围绝缘损伤而导致放电的早期故障，对电缆的正常运行干扰较小，但随着电缆运行时间的增加，电缆发生局部放电的频率会大幅增加，导致电缆绝缘进一步恶化，并最终发展成为永久性故障。现有技术中通常采用行波法来确定电缆局部放电位置，通过采集电缆一端的放电信息，再采集反射而来的信号，完成了脉冲信号的采集，通过对采集到的两个脉冲信号的时间差进行计算，确定电缆局部放电点的具体位置。这种方法虽然能对电缆局部放电位置进行定位，但由于放电脉冲在电缆传播时存在衰减问题，存在定位误差，同时不能实现长距离的电缆局部放电定位。现有技术中还有通过双端定位方法获取电缆局部放电位置，双端定位方法虽然只需要检测两个线路终端的入射行波，但它依赖于数据同步。另外，传统的单端或双端行波法的定位精度在本质上对线路参数非常敏感，不准确的线路参数对行波波速的计算误差影响较大，从而造成较大的定位误差。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电缆局部放电定位方法及系统，能够实现既不依赖于外部公共时间参考也不依赖于准确的行波传播速度，即降低了对数据同步和线路电气参数准确性的依赖，提高了电缆局部放电定位的准确性。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种电缆局部放电定位方法，包括以下步骤：

4、分别获取待测电缆两端的初始信号，所述初始信号为带有噪声信号的局部放电脉冲信号，对初始信号进行去噪处理，得到去噪后的局部放电脉冲信号；

5、对电缆两端去噪后的局部放电脉冲信号分别采用升余弦信号进行替代，计算电缆两端局部放电脉冲信号的关联系数，根据关联系数判断电缆两端局部放电脉冲信号的波形是否一致；

6、电缆两端的局部放电脉冲信号的波形一致时，计算局部放电位置的归一化值，根据归一化值得到局部放电位置。

7、进一步地，初始信号的去噪过程包括：

8、将初始信号转化为数字初始信号，获取数字初始信号中各局部放电脉冲的脉冲峰值和脉冲宽度；

9、生成以脉冲峰值和脉冲宽度为坐标轴的二维散点图；

10、根据二维散点图中的数据点的分布，去除噪声数据点对应的脉冲数据，得到去噪后的局部放电脉冲信号。

11、进一步地，对去噪后的局部放电脉冲信号采用升余弦信号进行替代，则局部放电脉冲信号表示为：

12、

13、其中，表示电压幅值；表示局部放电脉冲信号传播常数；表示局部放电脉冲信号传播速度; i=a,b,分别表示电缆两端；t表示传播时间；,t表示局部放电脉冲信号的周期；ri表示局部放电位置到电缆端部的距离。

14、进一步地，电缆a端和b端去噪后的局部放电脉冲信号的关联系数，定义为：

15、

16、其中，表示电缆a端去噪后的局部放电脉冲信号，表示电缆b端去噪后的局部放电脉冲信号。

17、进一步地，当关联系数≥0.7时，表明电缆两端局部放电脉冲信号的波形一致；当关联系数＜0.7时，表明电缆两端局部放电脉冲信号的波形不一致。

18、进一步地，当电缆两端局部放电脉冲信号波形不一致时，需进行多次重复采集，若多次均无一致波形，则判断局部放电源不在该电缆内。

19、进一步地，所述局部放电位置的归一化值根据以下公式计算：

20、

21、其中，表示局部放电位置的归一化值，表示局部放电行波到达a端的时间，表示局部放电行波到达b端的时间，表示局部放电位置第n次反射波到达a端的时间，表示局部放电位置第n次反射波到达b端的时间。

22、进一步地，根据归一化值得到局部放电位置，具体根据以下公式得到：

23、

24、其中，d表示局部放电位置的距离，l表示待测电缆的长度。

25、本发明第二方面提供了一种电缆局部放电定位系统，包括第一高频电流互感器、第二高频电流互感器、第一数据处理模块、第二数据处理模块、数据通讯模块和上位机；所述第一高频电流互感器和第二高频电流互感器分别连接待测电缆的两端，第一高频电流互感器经过第一数据处理模块依次连接数据通讯模块和上位机，所述第二高频电流互感器经过第二数据处理模块依次连接数据通讯模块和上位机。

26、进一步地，所述第一高频电流互感器和第二高频电流互感器分别监测电缆a、b两端的金属护层接地电流获取初始信号。

27、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

28、本发明提供的电缆局部放电定位方法，可以直接采集到电缆两端的局部放电脉冲，在电缆两端同时感应局部放电脉冲，能够提高脉冲测量的准确度，同时可以对长距离的电缆进行测量，更加符合电缆绝缘局部放电定位的监测需求。

29、本发明提供的电缆局部放电定位方法，在判断两端局部放电脉冲信号的相似度之前，首先对获取的初始信号进行去噪处理，在去噪过程中根据散点图中有效数据点和噪声数据点分布区域相对分离的特点，去除数字初始信号中噪声数据点对应的脉冲数据，生成有效信号，有效信号即是去噪后的局部放电脉冲信号，避免了噪声信号对计算关联系数的影响。

30、本发明提供的电缆局部放电定位方法，采用升余弦信号对局部放电脉冲信号进行替代，能够简化信号处理过程；通过计算电缆两端局部放电脉冲的关联系数，判断两端局部放电脉冲的波形是否一致，进而判断局部放电位置是否在待测电缆内，实现对局部放电位置的初步定位。

31、本发明提供的电缆局部放电定位方法，根据局部放电行波到达电缆两端的时间以及局部放电点的反射波到达电缆两端时间来计算局部放电位置，因此，本发明提出的局部放电定位方法判据既不依赖于外部公共时间参考也不依赖于准确的行波传播速度，即降低了对数据同步和线路电气参数准确性的依赖性。

32、本发明提供的电缆局部放电定位方法，仅需要本地时钟独立核算，不需要双端的时钟精确同步；由于局部放电定位公式中不需要行波传播速度，故该方法不需要精确的线路参数；即使线路导体出现断路，该局部放电定位公式同样适用，且不受故障过渡电阻的影响；局部放电位置的归一化值不受线路长度的影响。

33、本发明提供的电缆局部放电定位方法，采用两步定位法，在对电缆放电位置进行定位时，首先判断电缆两端初始信号的波形是否一致，对局部放电位置的初步定位；只有当电缆两端初始信号波形一致时，才采用相应的局部放电位置的归一化值定位放电位置，提高了局部放电位置定位的准确性。

34、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。