关键词:
电力电缆
局部放电
传播特性
包络
绝缘检测
摘要:
近年来,随着电力工业的发展,电力电缆因为其优越的电能传输性能,十分受到电力部门的重视,其运行可靠性关系到电力系统的正常运行,因而对电力电缆进行故障检测十分必要。电力电缆的故障与其绝缘状态关系密切,主绝缘存在缺陷必然导致局部放电(简称局放)现象的发生,因此,进行电力电缆局放检测是分析电缆绝缘性能的最直接、有效的方法。本文以XLPE电力电缆为研究对象,首先介绍了国内外电缆绝缘检测技术研究现状,其中主要介绍了局部放电常用的检测方法。在此基础上分析了局部放电的发生机理和抗干扰方案。其次主要对局放信号的传播特性进行了研究:选取双指数函数模型作为参考的局放信号数学模型,研究在这一模型下波形和参数的数学关系;建立分布参数电缆等效模型,理论研究了局放信号的传输规律;建立符合要求的局放信号仿真模型和电缆仿真模型,利用MATLAB中的SIMULINK组件建立了仿真电路,通过仿真模拟得到局放信号在电缆中的传输规律,对实际电缆绝缘的检测提供了理论指导。然后,基于电磁耦合法搭建了局放信号采集装置,根据电缆局部放电检测的要求,选取了基于罗氏线圈的高频信号电流传感器,给出其检测频带范围,并选择了合适的传感器参数,经过性能测试,该高频信号传感器具有灵敏度高、检测频带宽及频率特性好的特点,符合XLPE电缆局放检测的实际要求,同时设计与传感器相关联的前置放大电路,其能够完成局放信号的放大处理。最后,针对XLPE电缆绝缘容易出现缺陷和局部放电信号易受干扰的问题,本文提出通过局部放电信号的包络对电缆绝缘状况进行诊断评估的方法。该方法的原理是先采用希尔伯特变换对电缆两端采集的局放信号进行包络估计,并采用高斯脉冲对包络进行建模,利用包络相关的时域变量(脉冲宽度、上升斜率、下降斜率及相位)进行区分局放类型;为了补偿局放传播过程中色散的影响,本文提出重塑包络的方法来改变包络的宽度进行色散补偿,再根据包络的到达时间差计算局放位置,实验结果表明所提的重塑方法提高了定位准确性。