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关键词： 10kV   电力电缆   跳闸故障   措施  

摘要： 针对泸州电厂雷雨季节期间经常发生10kV架空线路跳闸现象,对架空线路跳闸率高的原因进行了分析,探讨可能的改善措施,提出了将氧化锌避雷器更换为带间隙避雷器的解决方案.理论分析和现场应用表明这一措施有效减少了感应过电压引发的线路跳闸,提高了架空线路运行可靠性.

关键词： 电力电缆   故障检测   故障点   定位方法  

摘要： 当前各个行业对电能较为依赖,给电力单位的故障处理能力提出较高要求,因此,电力部门应提高认识,做好电力电缆故障检测以及故障点定位方法研究,以准确定位故障发生位置,高效处理各类故障,确保电力电缆及时恢复供电,最大限度的降低故障给人们的生产生活带来的不利影响.

关键词： 电力电缆   局部放电   电缆仿真   罗氏线圈   数据采集   脉冲识别  

摘要： 近年来,我国在用电方面的需求显著上升,电力电缆广泛应用到各级电力传输系统中。电缆在长期运行过程中,不可避免地会出现某些潜在问题。研究表明,电缆的局部放电现象在某种程度上能够反映电缆绝缘材料的劣化程度,可以显示电缆存在的缺陷。目前,应用较为广泛的是采用振荡波技术对电力电缆进行离线局放检测。然而,我国电网系统庞大,开展停电试验十分困难,该方法在一定程度上受到了制约,同时离线检测也无法模拟电缆的实际运行状态。因此,对电力电缆进行局部放电在线检测技术研究具有一定的应用价值。本文深入研究了电力电缆局部放电在线检测技术,分析了电力电缆中局放脉冲信号的传播规律,设计了前端传感器以及数据采集系统,并针对脉冲性干扰信号和多局放信号共存的现象提出了一种局部放电信号的聚类识别算法。首先,研究了局部放电在线检测技术的背景以及国内外发展情况,阐述了局部放电检测中的噪声来源以及聚类识别技术,分析了局部放电现象的产生原因以及放电机理,并根据局放信号特征采用五种数学模型对其进行模拟。为了研究局部放电信号在电力电缆中的传输特性,以双指数衰减模型作为局放脉冲信号,在SIMULINK中搭建电力电缆的分布参数线路模型,通过改变电缆长度以及分布参数的数值,分析各因素对信号传输的影响。其次,综合比较多种局放检测方法,采用电磁耦合法实现局放信号的在线检测,设计了基于罗戈夫斯基线圈的自积分式高频电流传感器(High Frequency Current Transducer,HFCT)以及信号采集系统,根据不同类型局部放电现象的产生原理设计并制作了三种局放典型缺陷模型,并在实验室搭建了局部放电试验平台。针对电流传感器,首先在MATLAB中对各项参数进行分析,确定线圈的绕制匝数以及积分电阻,然后测试不同频率下传感器的性能。对于信号采集系统,硬件部分采用高采样率高精度示波器与便携式计算机相结合的设计方案,软件部分选用LABVIEW与MATLAB混合编程实现数据的采集和处理,其中LABVIEW用于实现示波器与计算机的通信、波形显示以及数据导出等功能,MATLAB用于实现信号的处理。最后,针对脉冲性干扰信号与多局放脉冲信号共存的情况,提出了一种局部放电信号的聚类识别算法,主要包括脉冲提取、特征参数提取、聚类分析以及效果评估过程。该算法首先通过幅值-时间阈值法与时域能量法联合提取脉冲信号,然后根据同步多通道法获取信号的特征向量,接着通过模糊C均值聚类算法(Fuzzy C-means,FCM)对样本进行聚类,最后根据单类信号的局部放电相位分布图谱(Phase Resolved Partial Discharge,PRPD)以及双参数Weibull分布函数拟合情况对聚类效果进行分析与检验。实验结果表明,所提算法能够高效准确地提取脉冲信号,且与等效时频法相比,能够更好地表征脉冲信号特征,同时该算法采用减法聚类初始化聚类中心,可以对多种放电信号进行有效聚类,从而实现单类放电信号的类型识别。

ISBN: (纸本)9787111615088

关键词： 电力电缆   分布式光纤测温系统   局部放电监测系统   干扰噪声信号   小波变换  

摘要： 随着我国城网改造电缆入地,高压电缆的使用量急剧增加,电力电缆逐渐取代了城市内部原有的杆塔供电方式,由于电力电缆通常是通过直埋、拉管或管道等形式进行地下敷设,较难直观地巡视检查其地下运行部分的具体情况;为确保高压电缆的安全运行并提高电缆的利用效率,采用电力电缆在线监测系统对电缆的温度、局部放电等进行监控是非常必要的。本文对电力电缆在线监测系统中的分布式光纤测温系统与局部放电监测系统进行研究,取得了如下研究成果:首先,揭示了电缆在线监测系统原理;其次,阐明了系统结构、系统功能及特点;接着,通过电缆在线监测系统实验,验证了分布式光纤测温系统与局部放电监测系统的有效性;最后,针对局部放电监测系统中易出现的干扰噪声信号过强的情况,提出了利用小波变换抑制干扰噪声信号的方法,通过仿真软件计算,验证该方法对于信号干扰情况可起到有效过滤作用。研究表明,通过电力电缆在线监测系统测得的光纤温度、局放电量,可计算电缆载流量、应急负荷持续时间、电缆局放类型、定位等,能有效保障电力电缆安全运行。

关键词： XLPE电力电缆   故障测距   时频域分析法   交叉项   短时傅里叶变换   ATP/EMTP  

摘要： 随着我国电网建设步伐的加快,输配电工程建设中需要的土地空间资源越来越紧张。电力电缆因其线路间绝缘距离小,可敷设于地下线路走廊等优点,有利于减少占地面积,目前已经成为我国电网输配电系统中的重要组成部分,其可靠性关系到电力系统的正常运行。由于电力电缆一般敷设在隧道、排管以及埋于地下,运行环境较为恶劣,使得电缆本身寿命大大降低。而且电缆本身存在的绝缘气隙和突起等局部缺陷,在复杂的运行环境中长期受到电、热以及机械效应等外界不利因素的影响,导致电缆绝缘层出现绝缘老化现象,引起电缆故障。电缆故障如果不及时排查将可能造成区域内大面积停电事故,不仅给社会经济带来严重的损失,也会严重影响人们的日常生产生活。因此,如何及时准确的排查到故障点,对电力系统的安全可靠运行具有十分重要的意义。故本文以目前应用最为广泛的交联聚乙烯(Cross-linked Polyethylene,XLPE)电力电缆作为研究对象,进行了以下几个方面的研究:首先,论文介绍了 XLPE电力电缆的发展,分析了国内外学者对电缆故障测距的研究方法,主要包括阻抗测量法、智能测距算法和行波测量法,并分析了它们的原理、适用范围以及优缺点,说明了这些方法存在的技术局限性。同时,介绍了时频域分析的研究现状,为将该方法引入电力电缆测距中奠定基础。其次,介绍了 XLPE电力电缆的结构,对其中比较重要的结构部分,如导体线芯、内外半导电屏蔽层、电缆绝缘层、金属护层以及铠装部分的材料、电气参数以及用途都做了相关介绍;分析了引起电缆故障的原因,主要可以概括为外力损伤、绝缘受潮、化学腐蚀、长期过负荷运行以及环境温度等,并对各种故障类型进行了分类;最后根据搭建的电力电缆仿真模型,对行波信号在电缆中的产生、信号折反射以及几种常见的行波故障测距方法,做了相关研究分析,奠定了后两章的理论基础。然后,本文将通信和同轴电缆中应用较成熟的时频域分析法,应用于XLPE电力电缆故障测距信号提取中,该方法利用魏格纳(Wigner-Ville Distribution,WVD)时频处理技术对入射信号和反射信号进行处理,并运用时频互相关算法构建时频联合函数对故障点进行测距。测距时首先利用反射信号的时间偏移进行粗测,再用频率偏移定义的时间补偿函数进行矫正。传统时频域分析法应用WVD处理多分量信号时,存在严重的交叉项干扰问题,该问题是导致时频域分析法在电缆故障测距中误差较大的主要原因。本文提出基于短时傅里叶变换的方法抑制交叉项,并与Choi-Williams窗函数法进行了实验结果对比分析,实验证明该方法既可以有效抑制交叉项,又可以保留较高的信号分辨率,有利于提高故障测距精度。最后,采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP模拟开路故障、低阻故障和高阻故障,将故障信号由MATLAB软件进行数据处理分析。仿真结果表明,时频域分析法相对于频域分析法具有更高的故障测距精度,而采用短时傅里叶变换抑制WVD交叉项后的改进时频域分析法相对于传统时频域分析法在测距精度上得到了进一步提高。最后,提出了一套XLPE电力电缆故障测距系统的初步设计方案。

关键词： 电力电缆   故障定位   护层电流   在线监测   无监督学习  

摘要： 随着发展的需要,城市供电电缆化趋势日益显著。截至2017年底,全国在运35kV及以上电力电缆已有62,760 km。高速的电缆化进程背后是多元化的城市电网结构和多样化的电缆敷设形式及环境,这也导致了电缆故障修复时间长、停电损失大。不同于架空线路,电力电缆具有多层金属结构,这也造成短路故障下各层金属结构之间的电气关系更加复杂,传统的传输线故障定位方法难以进行准确、有效的故障定位。本文基于电力电缆结构特征分析,结合传输线方程、安培环路定理、电偶极子理论和索末菲积分建立了精确的高压单芯电缆线路护层电流计算模型,提出了高压单芯电缆线路的故障区段定位判据和区段内精确定位判据;针对线路参数部分缺失的高压电缆线路和中压三芯电缆线路,提出一种基于无监督学习的行波故障定位改进方法,针对行波到达时间的识别进行了改进,使其能够在信号存在噪声或时间偏差的情况下,准确有效的识别出行波的到达时间。最后,结合上述故障定位方案,完成了基于护层电流在线监测的故障定位系统设计,形成了一套完整的电力电缆故障定位方法体系。具体完成了以下研究工作:(1)系统分析了电力电缆的结构特征,分析了多层金属和绝缘结构结构的作用和特点;结合传输线方程、安培环路定理、电偶极子理论和索末菲积分建立了精确的高压单芯电缆线路护层电流计算模型,研究了正常运行和短路故障条件下护层电流感应回路的变化,揭示了短路故障下高压电缆线芯导体和金属护层的电磁耦合定量变化关系,阐明了高压交叉互联电缆区段两端护层电流工频相位差和故障点位置关系的敏感性。(2)基于高压单芯电缆线路护层电流计算模型,系统分析了故障电流的影响因素,研究了正常运行和不同故障条件下护层电流的分布规律,提出了一种利用高压电缆区段两端护层电流相位差进行故障定位的方法。对于由多个完整交叉互联段构成的长电缆线路,可通过金属护层区段两端的电流工频相位差P(section)进行完整交叉互联段(major section)的故障定位和完整交叉互联段内的区段(minor section)定位,若P(section)∈(90°,270°)则该区段为故障区段,否则为非故障区段;最后利用故障区段两端护层电流工频相位差与故障点距离之间关系曲线进行故障定点。(3)针对线路参数部分缺失的高压电缆线路和中压三芯电缆线路,在行波法故障定位原理的基础上利用无监督学习方法对行波到达时间识别进行了改进,从而实现了故障点精确定位。其中,为降低实际可能存在的噪声信号、同步的时间延迟等随机性误差,同时监测多组受故障影响的护层电流,形成一个高维数据矩阵,利用t-SNE算法根据数据的全局和局部特征对数据进行降维,从而消除因少数信号存在时间偏差引起的误差;利用DBSCAN算法根据数据的密度实现聚类,从而降低噪声影响。(4)研发电力电缆故障线路故障定位装置及系统。提出了由数据采集模块、通讯模块、安装在云服务器上的故障定位软件、电缆工程师终端等多维元件组成的在线故障定位系统。在中压三芯电缆线路上进行了故障定位试验,在一条110 kV电缆-架空线试点线路上安装了研制出的故障定位系统。中压电缆上的短路故障试验结果验证了本文故障定位方法的有效性,安装于试点线路上的在线故障定位系统成功采集到一起区段外短路故障数据,并做出了正确的故障区段判定,对该区段外故障的案例分析证实了基于护层电流在线监测的故障定位系统的有效性。

ISBN: (纸本)9787519835637

关键词： 电力行业   电力电缆   试验方法   检测技术  

摘要： 伴随着当今城市化进程的不断加快,电力的规模也实现了不断的发展与扩大,因此我国的电力行业也实现了不断的发展.对于电力行业而言,电力电缆起到至关重要的作用.但是近年来,由于电力电缆线路不断的增加,电力电缆故障也越来越频繁,这样的情况给电力行业带来了十分不利的影响.基于这一情况,本文对电力电缆的实验方法以及检测技术进行分析,希望可以对电力电缆故障的及时发现、及时解决有所帮助,进而有效促进我国电力行业的良好发展.