关键词:
XLPE电缆
超低频测量
准同步采样
介质损耗因数
噪声抑制
摘要:
随着城市化进程的加快和电力工业的迅速发展,交联聚乙烯(XLPE)电缆以击穿强度高、绝缘电阻大、耐磨性和抗冲击性强等优异的电气性能和机械性能在城市配电网中被广泛采用。交联聚乙烯电缆的设计寿命一般为30年,但在运行期间,由于受到机械应力、热应力、电应力、环境应力等多种因素的影响,极易造成电缆绝缘水平下降,导致运行电缆绝缘击穿引发故障,进而影响供电可靠性。因此,开展电缆绝缘状态的测量研究对及时发现故障隐患、保证电力系统安全稳定运行具有重要意义。本文以绝缘老化的交联聚乙烯电缆为检测对象,以绝缘状态诊断为目的,提出了以超低频介损测量为依据的绝缘状态诊断方法。主要工作有:(1)分析了交联聚乙烯电缆的介损产生机理,以数学建模和有限元仿真的方法对交联聚乙烯电缆在超低频电压下的特性分析为基础,论证了利用0.1Hz正弦波电压进行电缆介损测量从而反映交联聚乙烯电缆老化程度的理论依据。(2)针对超低频介损测量时存在的谐波干扰以及非同步采样时存在的频谱泄露和栅栏效应问题,提出了基于Prony算法-准同步序列的超低频介损测量方法。利用Prony算法并结合数据辨识方法,对采样电压信号的基波频率进行计算,通过牛顿(Newton)插值算法,实现对电压和电流信号的准同步插值重构,获得采样信号的准同步序列。由快速傅里叶变换(FFT)进行频谱分析并结合电缆绝缘等效电路模型求解,实现对超低频介损的准确求取。通过仿真测试,验证了该方法用于对超低频介损测量的有效性。(3)针对超低频介损测量信号易受周围电力设备、环境等噪声因素的干扰问题,提出基于EMD-SVD的降噪方法。测量信号通过经验模态分解(EMD),得到有限个本征模态函数(IMF)分量,利用能量梯度法对IMF分量进行辨识,而后采用基于奇异值曲率的奇异值分解(SVD),实现对重构后IMF分量的降噪。仿真测试表明,与现有方法相比,所提方法具有明显的降噪性能,可更好的实现对超低频介损测量信号的降噪。