專利名稱：輸電線路的局部放電探測和監(jiān)視的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動監(jiān)視電噪聲環(huán)境下的中、高壓電纜和絕緣體的情況，
并且更具體地涉及交流(AC)輸電線贈4文電。本發(fā)明在以下情況中尤其 具有優(yōu)勢，即輸電線路通信基礎(chǔ)構(gòu)造可以向中央位置傳送監(jiān)視數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
局部放電(partial discharge) (PD)是在具有持續(xù)性損傷的絕緣體中 發(fā)生的現(xiàn)象，所述損傷例如通過老化、物理損傷或者暴露于過強高電 場。PD可以對電纜、連接器、電涌放電器以及其它高壓設(shè)備造成損害。 故障懸式絕緣體也可以產(chǎn)生與PD的頻率和相位特征類似的噪聲。PD產(chǎn) 生短脈沖，其持續(xù)時間處于納秒級別或者更短。PD脈沖傾向于在AC電 壓的特定相位上出現(xiàn)，并且傾向于與輸電頻率大致同步，或者是輸電頻 率的兩倍。PD是被^L為線路同步噪聲或者線路觸發(fā)噪聲的一類噪聲中的
一員。PD脈沖具有;f隻蓋至少^v千赫茲到幾百兆赫茲范圍的連續(xù)寬頻帶頻語。
存在很多用于感測和識別由輸電線路上的PD產(chǎn)生的信號和用于提 供PD源位置的指示的技術(shù)。例如Boggs S .A.， The Case for Frequency Domain PD Testing in the Context of Distribution Cable, IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol.19, No.4,July-August 2003描述了用于頻域中的 P D探測的方法，其中頻率軸與輸電線路上的電壓的相位同步。
通常在懷疑電纜存在PD時使用這些技術(shù)，并且由于缺乏與一些中心 位置方便通信的能力或者由于成本過高而不適合永久使用。這些技術(shù)的 一個缺陷是，它們要求PD信號是出現(xiàn)的最強信號，并且因此這樣的技術(shù) 不能在包括被電纜拾取的強無線電信號的場環(huán)境中運行良好。無線電信 號和其他形式的外部干擾被稱為"侵入(ingress)"
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種方法，所述方法包括(a)確定輸電線路上的噪聲
功率鐠的頻譜的基礎(chǔ)波譜成分的特性和(b)基于該特性確定輸電線路的 情況的方法。


圖1A是功率分配系統(tǒng)的一部分的示意圖，該系統(tǒng)#皮配置有組件的配 置，以探測功率分配系統(tǒng)中的電纜上的PD。
圖1B是圖1A的系統(tǒng)的一部分的另一個視圖，示出了電纜上的耦合 器的配置。
圖2A和2B是示出用于探測電纜上的PD的處理中的各種波形的圖表。
圖2C是圖表2A和2B的一部分的數(shù)值的表。
圖3A是一組說明了使用作為在圖2A-2C的上下文中討論的模板之 外的其他選擇的另 一種模板的圖表。
圖3B是周期為360度的模板的圖表。 圖4是噪聲頻譜和乘積波形的圖表。
圖4A和4B是線路觸發(fā)的噪聲功率波語的圖表，上述圖表具有不同 寬度的波傳峰。
圖4C是另一個線路觸發(fā)的噪聲功率波譜的圖表；
圖5是PD探測器的功能性框圖。
圖6是另 一個PD探測器的功能性框圖。
圖7是功率分配系統(tǒng)的一部分的示意圖，該系統(tǒng)包括耦合器和通信 節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，被配置在大部分或者全部分配變壓器處，并且被配置用于 在多個位置探測PD。
圖8是在頻率lMHz-30MHz之間的線路觸發(fā)噪聲頻譜的圖表。
圖9A和9B是在寬頻率范圍上測量PD的系統(tǒng)的框圖。
圖IO是由圖9A的系統(tǒng)獲得的一些波譜的圖表。
具體實施方式
在輸電線路通信系統(tǒng)中，輸電頻率通常在50-60赫茲(Hz)的范圍 內(nèi)，并且數(shù)據(jù)通信信號頻率大于1MHz,并且通常處于lMHz-50MHz。 用于輸電線路通信的數(shù)據(jù)耦合器耦合輸電線路和例如調(diào)制解調(diào)器的通信 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信信號。
這樣的數(shù)據(jù)耦合器的實例是電感耦合器，它包括鐵芯，圍繞鐵芯部 分的繞線式繞組。鐵芯是由磁性材料制造的，并且包括一個孔。電感耦 合器充當變壓器，并且被設(shè)置在輸電線路上，這樣輸電線路被引導(dǎo)穿過 該孔并且充當變壓器的初級繞組，并且電感耦合器的繞組充當變壓器的 次級繞組。數(shù)據(jù)通信信號通過鐵芯在輸電線路和次級繞組之間耦合。接 下來，次級繞組被耦合到通信設(shè)備。
電感耦合器的又一個用途是在相導(dǎo)線(phaseconductor)周圍放置電 感耦合器，并且感測由PD產(chǎn)生的高頻能量。優(yōu)選地是實現(xiàn)包括連續(xù)地探 測電纜及絕緣體的情況，和數(shù)據(jù)通信的功能組合的協(xié)同。
電容耦合器也可以被應(yīng)用于PD探測和通信。但是，高壓電容本身容 易受到內(nèi)部PD的發(fā)展的影響，內(nèi)部PD與來自電纜的PD或者絕緣PD 之間很難被區(qū)分開。因此，盡管電容耦合器可以用于探測PD,電感耦合 器更適合完成該任務(wù)。
圖1A是功率分配系統(tǒng)100的一部分的示例圖，該部分配置有用于探 測系統(tǒng)100中的電纜上的PD的組件的配置。系統(tǒng)100包括中壓地下電 纜即電纜105、分配變壓器101、接地棒118、電感耦合器即耦合器120 和PD探測器130。
電纜105經(jīng)由彎頭連接器107對分配變壓器101饋電。分配變壓器 101具有連接到接地棒118的中性導(dǎo)線115,以及次級端子140。從次級 端子140,分配變壓器101以輸電頻率提供低壓。
圖1B是系統(tǒng)100的一部分的另一個視圖，示出了電纜105上的耦合 器120的設(shè)置。耦合器120包括磁芯即具有貫穿其中的孔111的鐵芯116。 耦合器120充當電流互感器，并且位于電纜105上，使得電纜105被引 導(dǎo)穿過孔111并且充當耦合器120的初級繞組。耦合器120還包括具有 導(dǎo)線122a和122b的次級繞組，導(dǎo)線122a和122b經(jīng)由電纜125連接到PD探測器130。電纜105具有同心的中性導(dǎo)線110,其聚合在一起成為 編織層112并且被引導(dǎo)通過孔111到達接地棒118。
如同美國專利6975210中描述的那樣，引導(dǎo)編織層112通過孔111 導(dǎo)致取消中性電流感應(yīng)進入耦合器次級。結(jié)果是耦合器120感測電纜105 的相導(dǎo)線中的電流，包括輸電頻率電流和由于PD和侵入引起的電流。感 測到的電流可出現(xiàn)在次級繞組即耦合器120的導(dǎo)線122a和122b。
作為電纜105上的耦合器120的另一種配置，或者在電纜105不包 括同心的中性導(dǎo)體110時，例如在多相功率電纜中，耦合器120可以被 直接放置在相電線的絕緣體106上。在這種情況下，耦合器120優(yōu)選地 被包裝在健壯的接地導(dǎo)電屏蔽中， 一旦相導(dǎo)線的絕緣失效，該屏蔽能夠 將故障電流引導(dǎo)到地面。
再次參考圖1A,存在電纜105上的電壓(和電流)相位和次級端子 140上的低電壓的相位之間的固定相位關(guān)系。
PD探測器130經(jīng)由電纜125從耦合器120接收感測到的電流，并且 經(jīng)由電纜145從次級端子140接收輸電頻率低電壓。輸電頻率低電壓提 供用于探測器130的相位參考。PD探測器130處理來自耦合器120的感 測電流，從而探測電纜105中的PD，并且提供連接到通信鏈路(在圖1A 中未示出)的輸出135,從而允許正在進行的PD監(jiān)視數(shù)據(jù)流到達遠程監(jiān) 視站(在圖1A中未示出)。
耦合器120還充當輸電線路通信數(shù)據(jù)耦合器。這就是說，電纜125 也被引導(dǎo)到通信設(shè)備(在圖1A中未示出)，并且耦合器120被用于在電 纜105和通信設(shè)備之間耦合數(shù)據(jù)通信信號。
局部放電產(chǎn)生寬頻帶噪聲，并且因此單獨局部放電包括橫亙大范圍 頻率的波譜成分。而且，單獨局部放電的持續(xù)時間也很短，通常在幾納 秒的級別。隨著頻譜分析器掃過一定的頻率范圍，頻譜分析器獲取出現(xiàn) 在一些點上的波譜運動，這些點在時間上沿著水平軸，掃描處理了該水 平軸。因此，頻譜分析器的水平軸通常被當作頻率軸，它還可以被解釋 為相^f立軸和時間軸。
圖2A和2B是一組圖表，即圖像210、 220、 230、 240和250,解釋了用于探測電纜105上的PD的處理中的各種波形。圖2C是圖表220、 230、 240和250的一部分的數(shù)值的表。
圖表210是歸一化的輸電線路電壓波即電纜105上的電壓的余弦電 壓波213。圖表210的水平軸是按照相位的單位。正波峰211與負波峰 212每180度轉(zhuǎn)換一次。
根據(jù)電纜105的絕緣損傷情況，PD脈沖將出現(xiàn)在正波峰211附近， 在負波峰212附近，或者同時在正波峰211和負波峰212附近。 一旦PD 主要只出現(xiàn)在一極(即只在正波峰211或者只出現(xiàn)在負波峰212 ),放電 將表現(xiàn)出每個循環(huán)一次或者360度的周期性。 一旦同時在正波峰211和 負波峰212出現(xiàn)足夠的放電，放電將表現(xiàn)出每個循環(huán)兩次或者180度的 周期性。
在PD出現(xiàn)在大部分輸電電壓循環(huán)并且跨越很廣的相位角度范圍的 情況下，優(yōu)選地處理從頻譜分析器的單次掃描而獲得波譜數(shù)據(jù)。
在其它情況下，PD波二潛線可以偶爾地出現(xiàn)，并且可以幾乎或者完全 不出現(xiàn)在頻譜分析器的一些掃描中。在這些情況下，優(yōu)選地積加在N個 頻率掃描上測量的頻譜的一組最高值，并且這是通過為每個波譜線計算 "最大保持(maxhold)"值而執(zhí)行的。
波i普的"最大保持"是用于頻譜的頻率成分的最大幅值的圖表。也就 是說，最大保持頻譜是多個波譜的組合體，其中組合體配置有為多個波 語的每一個所探測的最大幅值。例如，假設(shè)頻譜分析器評估包括7.4MHz 頻率成分的信號。進一步假設(shè)頻譜分析器執(zhí)行多次掃描，并且在這些掃 描過程中，頻鐠分析器感測7.4MHz成分，幅值范圍從-45dBm到-38dBm。 對于7.4MHz頻率成分，頻譜分析器將表現(xiàn)出-38dBm的"最大保持"值。
如同由頻譜分析器指示的，圖表220是一個同步的"最大保持"頻譜， 即電纜105上的信號的頻譜227，該頻譜分析器具有由信號觸發(fā)的掃描， 該信號具有與余弦電壓波213的特定相位關(guān)系。更具體地，在圖形220 中，頻譜分析器具有其在余弦電壓波213的O度相位角處觸發(fā)的掃描， 具有1800度或者余弦電壓波213的5個完整循環(huán)的掃描持續(xù)時間，以及 具有5MHz的開始頻率和12MHz的結(jié)束頻率。圖形220具有對^t的豎軸221,單位是dBm,以及兩個水平軸，即指明輸電線-各相位222的軸，和 指明噪聲頻率223的軸。
在圖表220中，由于頻譜分析器在余弦電壓波213的0度相位角處 觸發(fā)，在頻譜分析器的掃描和余弦電壓波213的相位之間存在固定的關(guān) 系。例如，當余弦電壓波213在180度和360度的相位時，頻譜分析器 的掃描分別是大約5.8MHz和6.5MHz的評估頻率(evaluating frequency )。 值得注意的是，頻鐠分析器掃描的持續(xù)相位觸發(fā)產(chǎn)生輸電線路相位222 和噪聲頻率223之間的固定關(guān)系。因此，頻譜227是電纜105上的信號 的線路觸發(fā)噪聲功率鐠。
實^r性地在25樣M敖庫侖的幅值處測量頻^普227。當出現(xiàn)PD或者其 他線路同步的百萬赫茲噪聲時，線路觸發(fā)噪聲功率譜例如頻譜227將具 有可觀的周期性，對應(yīng)于線路頻率(360度)或者兩倍線路頻率(180度)。 頻譜227顯示在相位的180度的整數(shù)倍附近形成峰值的頻i普成分226。頻 譜227還包括分別在大約6.9MHz和7.5MHz的波譜峰值224和225 ，其 沒有落入相位的180度的整數(shù)倍處的頻譜。波譜成分226是PD的代表。 波譜峰值224和225是來自于源而不是PD的波譜貢獻，例如來自無線電 廣播的侵入或者來自電纜105附近的開關(guān)負載的閉合或者打開的瞬時噪 聲。
此處描述的方法的一個目的是識別波譜成分226是PD的代表，并且 波語峰值24和225是來自源而不是PD的波鐠貢獻。相應(yīng)地，如同后面 描述的，該方法繼續(xù)執(zhí)行頻鐠227的波譜分析。
執(zhí)行頻譜227的頻譜分析的一種可能技術(shù)是計算電纜105上的信號 的對數(shù)倒頻譜。對數(shù)倒頻譜是頻i普對數(shù)的傅立葉變換。也就是說，它是 頻譜的對數(shù)幅值進行傅立葉變換的結(jié)果，如同頻譜的對數(shù)幅值是信號。 因此，對數(shù)倒頻譜是波譜的波譜。在本實例的環(huán)境中，通過計算頻語227 的傅立葉變換找到電纜105上的信號的對數(shù)倒頻譜。對數(shù)倒頻譜將揭示 在對應(yīng)于余弦電壓波213的相位的180度整數(shù)倍的頻率上的強化的波譜 活動，例如波譜成分226,從而揭示PD的存在。
但是，如同前面提到的，為了探測PD,感興趣的波語區(qū)域出現(xiàn)在相位的180度的整數(shù)倍處。因此，計算對數(shù)倒頻譜的另一種方式是通過將
頻譜227與模板相關(guān)來確定對數(shù)倒頻譜的主要成分，該才莫板在相位的180 度的整數(shù)倍處遮蔽頻謙227的頻譜區(qū)域。圖表230、 240和250示出了該技術(shù)。
為了使相關(guān)可視化，如后面解釋的，通過在平均值附近居中頻語227, 消除頻譜227中的零頻率成分。
圖表230是圖220的零-居中版本，并且因此表示出零-居中頻語，即 頻譜232。圖表230有效地消除了可能出現(xiàn)在頻譜227中的任何零頻率成 分，其中對于頻譜分析的第二過程，頻譜227被視為波主體。通過計算 頻譜227的平均值，并且從其每個點中減去平均值從而產(chǎn)生頻語232來 獲得頻鐠232。更具體地，對于圖表220 (并且便于在圖2C中參看)。
平均值=((-48.0)+(-41.9)+,..+(-37.7)+(國38,9))/401=-52.3
通過將52.3加到用于圖表220的每個點的數(shù)值上而獲得擁有圖表 230的點。例如，圖220的第一點的數(shù)值是-48.0。因此，圖表230的第一 點的數(shù)值是4.3，其中
4,3= (-48.0) +52.3
圖表240是用于將頻譜232 (即圖表230)的點轉(zhuǎn)換為另一組點(在 圖表250的上下文中討論)的模板242。模板242的數(shù)值可以是+1或者 -1，并且在零附近對稱構(gòu)造。在4莫寺反242中，零以上的面積等于O以下的 面積。因此，模板242的凈面積是零。數(shù)值+1出現(xiàn)在對應(yīng)于180度的整 數(shù)倍的相位附近。數(shù)值-1出現(xiàn)在數(shù)值不是+1的地方。例如，模板242在 180度附近具有數(shù)值+1,在270度附近具有數(shù)值-1 。
圖表250是通過將頻譜232的每個點與模板242對應(yīng)的點相乘的乘 積波形252。例如，如圖2C中示出的，在索引k二l處，頻"i普232 (即圖 表230)的值為4.3，并且模板242 (即圖表240)的值為+1。因此，乘積 波形252 (即圖表250)的值為
4.3=4.3 x 1
注意到，乘積波形252的一些點為負值。這是由于頻譜232與模板 242的不完全對準。頻譜232的峰值的寬度并不是精確的90度，并且其位置并不是精確地對稱在圖表230的180度的倍數(shù)處。
此后為了方便，我們將對應(yīng)于輸電線路或者兩倍的輸電線路頻率的
倒對數(shù)成分的幅值稱為"PD得分"。在乘積波形252環(huán)境中，通過對乘積 波形252的點求和而獲得PD得分，并且該得分等于對乘積波形252之下 的凈面積求總和。
其中a(W是頻譜232的第k個數(shù)值，t;⑨是模板242的第k個數(shù)值，p身) 是乘積波形252的第k個數(shù)值。對于乘積波形252: PD=4.3+10.5+...+14.6+13.4=2559.8
用于頻譜分析器的觸發(fā)源通常并不與PD波譜峰值的中心重合。因 此，在實踐中，為一組具有不同初始相位的才莫板計算多次PD得分，并且 此后，最高的PD得分^f皮選作PD級別的指示器。
圖3A是一組表示使用作為模板242之外的其他選擇的另 一種模板的 圖表，即圖表310和320。
圖表310是模板314，該模板與模板242類似，并且相對零對稱，凈 面積是零，但是與才莫板242不同，其包括間隔的零值，例如在點312處， 并且因此具有值為+1最窄區(qū)域和值為-1最窄區(qū)域。
圖表320是由將才莫板310應(yīng)用于頻譜232而得到的乘積波形322。圖 表320與乘積波形252相比，在不臨近180度整數(shù)倍的相位區(qū)域上具有 零值。
因此，才莫板314最小化不完全對準的效果，才莫寺反242容易受到該效 果的影響。模板314降低PD得分對波譜峰值226的寬度變化的敏感性， 并且附帶地，也引起PD得分完全忽略對應(yīng)于模板314值為零的頻率的任 何侵入。
圖3B是模板332的圖表。模板332的凈面積是零，周期為360度。 也就是說，模板332的值+l出現(xiàn)360度的整數(shù)倍附近。
再次參考圖3A,注意模板314是周期性的，周期對應(yīng)于輸電電壓的 180度。這就是說，模板314的周期對應(yīng)于輸電電壓的周期一半。反過來，模板332的周期對應(yīng)于輸電電壓的周期。對比模板314和模板332,模板 314為每半個輸電電壓循環(huán)爆發(fā)一次的PD產(chǎn)生大PD得分，而模板332 為每完整循環(huán)爆發(fā)一次的PD產(chǎn)生大PD得分。
與由處理具有干凈PD的波鐠計算得到的高PD得分相反，類似峰值 幅值的噪聲波譜產(chǎn)生小得多的PD得分。這是因為，由于噪聲，波諳線相 對于輸電線路相位是隨機的。
圖4是噪聲頻鐠402 (由細線表示)和乘積波形404 (由粗線表示) 的圖表。噪聲頻譜402不包括PD。例如，可以通過向電纜105提供噪聲 信號而產(chǎn)生噪聲頻i普402，其中噪聲信號幅值比PD起始電壓低。在被居 中在豎直軸的零點之后，頻譜分析器顯示噪聲頻譜402。通過將噪聲頻鐠 402與模板314相乘獲得乘積波形404,并且產(chǎn)生-57的PD得分。此處未 示出該PD得分的計算，但這是以類似于所顯示的為乘積波形252計算 PD得分的方式獲得。
再看乘積波形252產(chǎn)生2559.8的PD得分，并且乘積波形404產(chǎn)生-57 的PD得分。因此，PD出現(xiàn)的環(huán)境(即乘積波形252 )比未出現(xiàn)PD的環(huán) 境(即乘積波形404)產(chǎn)生更高的PD得分。
進一步的細化可以產(chǎn)生由于PD而不是4曼入的高PD得分的確定性。 對于該細化，為頻語分析器的一組略微不同的開始和停止頻率，再次測 量PD得分。如果該測量產(chǎn)生另一個高PD得分，則加強了在電纜105上 出現(xiàn)了 PD或者其他線路-同步噪聲的結(jié)論。
波譜線的寬度表示可以從獲得的波譜中提取的附加信息。 一些PD發(fā) 生器，特別是代表新PD源的那些，可能在相位角的狹窄范圍中出現(xiàn)放電， 例如在輸電電壓的峰值的極為接近的附近處。其他發(fā)生器可以在較寬的 相位上具有放電。因此，波譜峰值的寬度指明了輸電線路的情況。
圖4A和4B是具有不同寬度的頻譜峰值的線路觸發(fā)噪聲功率譜的 圖。圖4A示出了寬度420約為34度的波譜峰，并且圖4B示出了寬度 430約為133度的波譜峰。
模板，并且更具體地，多個模板可以被用來量化波譜峰的寬度。例如， 在模板314 (圖3A)中，非零部分具有寬度370。創(chuàng)建類似模板314的多個模板，其中多個模板的每一個具有不同的寬度370。因此，多個模板 的每一個具有不同的占空比(dutycycle)。多個模板的每一個則被用于產(chǎn) 生乘積波形(類似乘積波形252的產(chǎn)生)，該乘積波形接下來被用來產(chǎn)生 PD得分。占空比產(chǎn)生最高PD得分的模板被視為具有體現(xiàn)了 PD波語線 寬度的近似值的寬度370。
在輸電電壓的一個極性周期中產(chǎn)生其PD波語成分的不同的物理機 制或者不同的PD源，其幅值可能與在另 一個極性周期中產(chǎn)生的PD不同。 180度的偶數(shù)倍處與180度的奇數(shù)倍處相比，不同的PD幅值更能證明該 情況。
例如，在圖4A中，相對于觸發(fā)器相位后的大約45度的第一峰，波 譜的周期大約是360度，接近180度的偶數(shù)倍(例如在360度和720度)。 這樣的周期指明PD放電主要出現(xiàn)在輸電電壓的 一個極性上。在放電出現(xiàn) 在輸電電壓的正和負極性的情況下，會出現(xiàn)臨近波語峰之間的中等相異 角度。
圖4C是另一個線路觸發(fā)噪聲功率譜的圖表，它包括峰440、 445和 450。峰445的幅值是大約-80dBm,同時臨近峰440和450的幅值分別是 -66dBm和-70dBm,即與峰445的差異在10到14dBm。同時，在圖4C 中周期性明顯，但比圖4A中更不明顯。
量化臨近峰之間的關(guān)系的技術(shù)是首先同步模板的360度周期，該周期 的初始相位彼此略微不同，以及使用每個模板計算PD得分，直到找到產(chǎn) 生最高PD得分的相位。該相位被標注為最佳初始相位。隨后，新才莫^1與 360度周期同步，但是其初始相位從之前探測到的最佳相位移動180度。 使用新模板,計算新的PD得分，兩個得分與單位值的偏離比率被稱為"PD 不對稱"，量化PD的另一個有用參數(shù)。改變成分的幅值的比率指示了輸 電線^各的情況。
可以從PD信號收集涉及PD與探測器位置的距離的進一步信息。例 如，地下電纜對高頻信號的衰減會大于對低頻信號的衰減，因此頻率頻 譜的下降趨勢指明了 PD源可能遠離感測位置。
假設(shè)在輸電線路上的特定點處測量線路觸發(fā)的噪聲頻譜，并且線路觸發(fā)的噪聲頻譜具有低頻(例如5MHz)波鐠成分和高頻(例如16MHz) 波譜成分。如果高頻成分的幅值是大約等于低頻成分的幅值，則PD源很 可能臨近輸電線路上的測量頻譜的點。如果高頻分量的幅值小于低頻成 分的幅值，則PD的源可能遠離測量頻譜的點。進一步，給定信號的電纜 衰減是頻率和電纜長度的函數(shù)，在頻率上的幅值的差異可以被用于估計 PD源與測量頻謙的輸電線路上的點之間的距離。
PD探測器130被認為可以執(zhí)行此處描述的探測PD的任何技術(shù)。然 而，下面給出了一些PD探測器130的示例性實施例。
圖5是PD探測器500的功能性框圖。PD探測器500是PD探測器 130的示例性實施例，并且包括模擬放大器505、衰減器512、頻譜分析 器515、最大保持計算器520、頻譜分析器525、處理器530、比較器560 和通信控制器535。 PD探測器500例如經(jīng)由電纜125從耦合器120的次 級(參見圖1 )接收輸電線路信號502，并且例如經(jīng)由電纜145從次級140 (參見圖1)接收輸電頻率的低電壓即輸電頻率電壓511。
PD探測器確定特性，例如輸電線路上的信號的功率譜的頻語的基礎(chǔ) 波鐠成分的幅值，并且根據(jù)所述特性確定輸電線路的情況，例如PD出現(xiàn)。
模擬放大器505接收和放大輸電線路信號502，并且輸出放大后的模 擬信號507。
衰減器512接收輸電頻率電壓511、衰減輸電頻率電壓511和輸出相 位參考電壓513。
頻譜分析器515接收相位參考電壓513和放大后的模擬信號507。頻 譜分析器515使用相位參考電壓513作為觸發(fā)器，并且因此在相位參考 電壓513的固定相位被觸發(fā)。相對于電纜105上的輸電電壓，相位參考 電壓513的相位基本是固定的。電纜125上的PD脈沖的相位與電纜105 上的輸電電壓的相位緊密相關(guān)。因此，相位參考電壓513是用于分析PD 的參考相位。因此，在掃描頻率范圍的過程中，頻譜分析器515獲取電 纜105上的噪聲的功率譜，該掃描由電纜105上的輸電電壓的相位觸發(fā)。 頻譜分析器515輸出每個波譜線的幅值的對數(shù)值，從而提供線同步功率 傳,即電纜105上的噪聲的波譜517。頻譜分析器515可以被實現(xiàn)為常規(guī)的頻語分析器，或者帶通濾波器， 該濾波器的中心頻率在開始頻率和結(jié)束頻率之間掃描，或者實現(xiàn)為超外 差接收器，其本地振蕩器頻率在開始頻率和結(jié)束頻率之間掃描。
最大保持計算器520接收頻譜517。如同前面提到的，PD波謙線可 能偶爾地出現(xiàn)，因此，最大保持計算器520積累在一個或多個頻率掃描 例如頻率分析器515的掃描1-7上測量的頻語517的一組最大數(shù)值。因此， 最大保持計算器520為頻譜517中的每個頻譜線計算"最大保持"數(shù)值， 并且產(chǎn)生最大保持頻謙，即頻譜522。因此，頻譜522是電纜105上的噪 聲功率譜的最大保持版本，例如參考圖2A中的頻譜227。
頻譜分析器525接收頻鐠522。當出現(xiàn)PD或其他線同步百兆赫茲噪 聲時，頻語522將具有客觀的周期性，對應(yīng)于線路頻率(360度)或者兩 倍的線路頻率U80度)。為了分析該周期性，頻譜分析器525產(chǎn)生代表 輸電線路信號502的對數(shù)倒頻譜的數(shù)據(jù)，即倒對數(shù)數(shù)據(jù)527。因此，倒對 數(shù)數(shù)據(jù)527體現(xiàn)了電纜105上的噪聲的功率譜的頻i普。
處理器530接收倒對數(shù)數(shù)據(jù)527,并且對倒對數(shù)成分的幅值排序。處 理器530確定倒對數(shù)數(shù)據(jù)527的最強基礎(chǔ)波譜成分570,并且還確定基礎(chǔ) 波譜成分(例如360度、180度或者其它)。如果在電纜105上出現(xiàn)PD， 基礎(chǔ)頻譜成分會具有等于360度或180度的相位，(a) 360度對應(yīng)于輸電 線路上的輸電電壓的頻率，(b) 180度對應(yīng)于兩倍的輸電電壓的頻率。兩 個成分的較強者的幅值被指定為PD得分。處理器530輸出報告532,該 報告包括PD得分和相位534的特性，即兩個倒對數(shù)成分，180度或360 度中的哪一個出現(xiàn)。
比較器560接收包括PD得分的報告532,并且將PD得分與閾值555 比較。閾值555是被設(shè)置在代表背景噪聲和侵入的級別之上的一個數(shù)值。 如果PD得分大于閾值555,則出現(xiàn)PD。如果PD得分不大于閾值555， 則未出現(xiàn)PD。比較器560輸出包括PD得分和相位534的特性的報告562, 或者未出現(xiàn)PD的指示。
通信控制器535接收到報告562，并且向中央監(jiān)視站540傳輸報告 537。報告537包括PD得分，或者可選擇地，未出現(xiàn)PD的指示。中央監(jiān)視站540表示為邊界線是虛線的盒狀物，因為中央監(jiān)視站540 不是PD探測器500的一部分，而是與PD探測器500分離開的。中央監(jiān) 視站540接收報告537,并且保持來自系統(tǒng)500的PD得分的歷史記錄。 中央監(jiān)視站540還評估一段時間的PD得分，并且如果存在PD得分中的 變化，或者如果PD得分超越特定數(shù)值，中央監(jiān)視站650將建議修正措施。
圖6是PD探測器600的功能性框圖，該探測器是PD探測器130的 另一個示例性實施例。PD探測器600,類似PD探測器500,包括模擬放 大器505、衰減器512、頻譜分析器515和最大保持計算器520,上述組 件的功能與為PD探測器500所描述的功能類似。此外，PD探測器600 包括自動居中才莫塊605、矢量乘法器610和615、積分器620和625、選 擇器630、比較器635和通信控制器640。如同在PD探測器500中，最 大保持計算器520輸出頻譜522。
類似于PD探測器500, PD探測器600確定特性，例如輸電線路上 的噪聲的功率語的頻譜的基礎(chǔ)波譜成分的幅值，并且基于特性確定輸電 線路的情況，例如出現(xiàn)PD。但是PD探測器600不包含與PD探測器500 同樣形式的基礎(chǔ)頻鐠成分。
自動居中模塊605接收頻譜522，該頻譜是電纜105上噪聲功率譜的 最大保持版本，并且對頻譜522進行零居中，從而產(chǎn)生零居中的波譜607, 例如參看波i普232。
矢量乘法器610接收波語607和具有180度周期的模板606 (例如參 見模板314 )。矢量乘法器610將頻譜607中的每個點與模板606中的對 應(yīng)點相乘。如果模板606僅僅由數(shù)值0， +1和-1組成，由矢量乘法器610 執(zhí)行的乘法既可以產(chǎn)生乘積0,也可以僅僅是頻譜607中的數(shù)值的復(fù)制品 或者該數(shù)值的符號取反。矢量乘法器610輸出乘積波形612。
矢量乘法器615接收頻語607,和具有360度周期的模板608 (例如 參見模板332 )。矢量乘法器615將頻譜607中的每個點與模板608中的 對應(yīng)點相乘。如果模板608僅僅由數(shù)值0, +1和-1組成，由矢量乘法器 615執(zhí)行的乘法既可以產(chǎn)生乘積0，也可以但a叉是頻^普607中的數(shù)值的復(fù) 制品或者該數(shù)值的符號取反。矢量乘法器615輸出乘積波形617。積分器620接收乘積波形612,并且對乘積波形612之下的面積進行 積分?？梢酝ㄟ^累加乘積波形612的點獲得積分。積分器620輸出候選 PD得分622。
積分器625接收乘積波形617,并且對乘積波形617之下的面積進行 積分?？梢酝ㄟ^累加乘積波形617的點獲得積分。積分器625輸出候選 PD得分627。
選擇器630將候選PD得分622與候選PD得分627比較。如同前面 提到的，在討論圖3C的過程中，周期是180度的才莫板為在輸電電壓的每 半個周期爆發(fā)一次的PD產(chǎn)生最大PD得分，同時周期是360度的才莫板為 在輸電電壓的完整周期爆發(fā)一次的PD產(chǎn)生最大PD得分。因此，候選PD 得分622將比用于在輸電電壓的每半個周期爆發(fā)一次的PD的候選PD得 分627大，同時候選PD得分627將比用于在每個完整周期爆發(fā)一次的 PD的候選PD得分622大。選擇器630選擇候選PD得分622和候選PD 得分627中較大的一個，并且輸出選定的候選PD得分作為報告632中的 PD得分。
總體而言，在由虛線表示的配置660中，矢量乘法器610和615、積 分器620和625、以及選擇器630確定電纜105上的噪聲的功率譜的頻鐠 的基礎(chǔ)波語成分的幅值(由PD得分體現(xiàn))，例如180度或者360度。也 就是說，矢量乘法器610和615有效地執(zhí)行提取頻語507的頻譜的基礎(chǔ) 波譜成分，并且積分器620和627纟是供該幅值數(shù)值(由PD得分體現(xiàn))。 更普遍地，配置660確定輸電線路例如電纜105上的噪聲的功率鐠的頻 i普的基礎(chǔ)波i普成分的特性，例如幅j直。
選擇器630的狀態(tài)體現(xiàn)了一種指示，兩個可能的基礎(chǔ)波譜成分，180 度或360度，中哪一個更強。該信息也被包括在報告632中。
比較器635接收包括PD得分的報告632,并且將PD得分與閾值637 比較。閾值637是一個設(shè)置在代表背景噪聲和入侵的級別之上的一個數(shù) 值。如果PD得分大于閾值637,則PD出現(xiàn)。如果PD得分不大于閾值 637,則PD未出現(xiàn)。比較器635輸出包括PD數(shù)值和最強基礎(chǔ)相位成分 的特性的才艮告或者未出現(xiàn)PD的指示。通信控制器640接收報告639,并且向中央監(jiān)視站傳輸報告642。報 告642包括PD得分和最強基礎(chǔ)相位成分的特性(180度或者360度)的 報告或者可選擇地，未出現(xiàn)PD的指示。
中央監(jiān)視站650被表示為虛線構(gòu)成的盒狀物，因為中央監(jiān)視站650 不是PD探測器600的一部分，而是與PD探測器600分離。中央監(jiān)視站 650接收報告642，并且保持來自系統(tǒng)600的PD得分632的歷史記錄。 中央監(jiān)視站650也評估一段時間中的PD得分632,并且如果在PD得分 632中出現(xiàn)改變，或者如果PD得分超過特定數(shù)值，中央監(jiān)視站650將建 議修正行為。
在PD探測器的另 一個實施例中，頻譜517被從位于不同位置的設(shè)備 傳送給中央位置，并且全部計算和分析都在中央處理器執(zhí)行。這樣，例 如參考圖5,由最大保持計算器520、頻譜分析器525、處理器530、積 分器550和比較器560所執(zhí)行的功能將由中央處理器執(zhí)行。類似地，參 考圖6,由自動居中模塊605、矢量乘法器610和615、積分器620和625、 選擇器630和比較器635執(zhí)行的功能將由中央處理器執(zhí)行。
圖7是功率分配系統(tǒng)700的一部分的示意圖，該系統(tǒng)包括被配置用 于在多個位置探測PD的耦合器的網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)700包括分配變壓器703、 729和749,功率電纜720、 740和755、耦合器702、 726、 732、 746和 752,以及PD纟笨測器704、 727、 733、 747和753。分配變壓器703、耦 合器702和PD探測器704被設(shè)置在位置705。分配變壓器729、耦合器 726和732,以及PD探測器727和733被設(shè)置在位置730。分配變壓器 749、耦合器746和752以及PD纟笨測器747和753 ^皮i殳置在位置750。 分配變壓器703、 729和749主要由設(shè)置成一線的電纜720、 740和755 饋電，能量從電纜755提供。
分配變壓器729接收來自功率電纜740的能量，并且通過功率電纜 720向下游傳遞功率。耦合器726和732中的每個被連接到被配置為轉(zhuǎn)發(fā) 器的通信節(jié)點(未示出)。這樣的節(jié)點可以與PD探測器727和733結(jié)合。 PD探測器727和733的每個提供PD得分，更高的PD得分或者其他PD 參數(shù)表明PD噪聲是從哪個方向到達的。來源于功率電纜720的位置715處的PD噪聲可以在功率電纜720、 740和755上傳播，并且可以引起位置705、 730和750上的PD得分增 加。在輸出710、 725、 735、 745和760之間PD得分相對增加的比較提 供了 PD源最可能位置的信息。
監(jiān)視站(圖7中未示出)為多個位置記錄PD得分歷史，并且根據(jù)損 傷離耦合器越近，PD級別越高的假設(shè)來確定哪個電纜或者設(shè)備是最可能 受到損傷的。PD級別還為優(yōu)先維護，指明了現(xiàn)場訪問的急迫性。
在系統(tǒng)700中，由于PD探測器704、 727、 733、 747和753每個都 處于不同的位置，系統(tǒng)700獲得在多個位置的每一個處探測到的輸電線 路情況的指示。PD得分被傳遞給監(jiān)視站即中央位置，該監(jiān)視站將在多個 位置的每一個處探測的輸電線路情況的指示進行比較，以確定部分放電 源的最可能位置。
如同前面解釋的，探測PD包括跨越頻率范圍的輸電線路信號波譜分 析，該頻率范圍對應(yīng)于0到N個360度的相位范圍。但是，頻鐠分析器 進行的頻率范圍掃描相對較慢，并且因此，如果頻語分析器要求在頻率 的寬廣范圍上獲取波譜成分，波譜成分很可能由多個放電所引發(fā)。結(jié)果 是，由單一頻鐠分析器獲得的波譜成分進行的對比隱含地假設(shè)全部放電 彼此相等。但是在實踐中，相等最多只是近似，并且可能不能對整體掃 描保持準確，遠少于多個掃描。
圖8是在頻率lMHz-30MHz之間的線路觸發(fā)噪聲頻譜的圖表，其是 在輸電電壓波形的1800度時間段上獲得的。在大約5MHz處存在波譜成 分805,在大約16MHz存在波-潛成分810。波譜成分805是在大約205 度的相位獲得的，而波譜成分810是在大約970度的相位獲得的。也就 是說，波譜成分805是在觸發(fā)后輸電電壓波形的第一周期獲得的，并且 波譜成分810是在觸發(fā)后輸電電壓波形的第周時期獲得的。因此，產(chǎn)生 波語成分805的部分放電與產(chǎn)生波譜成分810的部分放電不相同。無法 保證產(chǎn)生波譜成分805的部分放電得特性與產(chǎn)生波譜成分810的部分放 電的特性相同。因此，不能很確定執(zhí)行頻譜成分805與810的幅值比較 將產(chǎn)生有效的結(jié)果。如果每個都是基于同一組放電，在不同位置探測到的PD的比較將更 為精確。因此，最好在給定的饋線上同步全部PD探測器的掃描的觸發(fā)器， 并且在全部探測器累計相同數(shù)量的掃描。當探測器是通信網(wǎng)絡(luò)的一部分 時，這樣的同步可以由網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。
如同上面提到的，部分放電產(chǎn)生寬帶噪聲，并且因此單獨的部分放 電包括貫穿大范圍頻率的波譜成分。例如，單一部分放電經(jīng)通常產(chǎn)生包
括在5MHz附近的波i普成分的噪聲，并且同時包括在16MHz附近的波i普 成分的噪聲。因此，如果使用兩個頻譜分析器，一個頻譜分析器掃描lMHz 的范圍，并且同時另一個掃描25MHz的范圍，兩個頻譜分析器的每一個 將捕獲由同樣的單一部分放電產(chǎn)生的噪聲部分。
圖9A是在較寬頻率范圍上測量PD的系統(tǒng)900的框圖。系統(tǒng)900包 括耦合器905、低頻噪聲前置放大器例如放大器920、五個頻語分析器 925A-925E,五個峰探測器和對數(shù)轉(zhuǎn)換器930A-930E,模擬多路復(fù)用器 935,以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 945。系統(tǒng)900還包括線路頻率觸發(fā)器電路 960和計數(shù)器965。
耦合器905位于輸電線路910上。來自耦合器905的繞組915連接 到放大器920。
放大器920通過繞組915從輸電線路910上的信號中導(dǎo)出的信號。 放大器920放大來自繞組915的信號，并且提供包括對應(yīng)于輸電線路910 上的輸電電壓頻率的頻率成分以及包括沿著輸電線路910傳播的噪聲的 信號921。信號921被提供給每個頻譜分析器925A-925E以及觸發(fā)電路 960。
觸發(fā)器電路960接收信號921，并且盡管信號921包括對應(yīng)于輸電線 路910上的輸電電壓頻率的頻率成分，觸發(fā)器電路960提供于輸電線路 910上的輸電電壓同步的觸發(fā)962。觸發(fā)962被提供給頻語分析器 925A-925E中的每一個，以及計數(shù)器965。
計數(shù)器965接收觸發(fā)962，該觸發(fā)重置和啟動計數(shù)器965計數(shù)。計數(shù) 器965輸出計數(shù)963、計數(shù)970和計數(shù)975。計數(shù)963被提供給頻語分析 器925A-925E中的每一個。如后面所解釋的，計數(shù)970被提供給模擬多路復(fù)用器935，并且計數(shù)975 ^皮提供給處理器(未示出)。
頻譜分析器925A-925E中的每一個接收信號921、觸發(fā)962和計數(shù) 963。頻譜分析器925A-925E中的每一個由觸發(fā)962觸發(fā)，并且掃過信號 921頻語的一部分。計數(shù)963控制每一個分析器925A-E的頻率掃描，并 且控制掃描處理的速率。因此頻譜分析器925A-925E中的每一個覆蓋不 同的頻率范圍，但是彼此同步，并且彼此平行地掃描過它們各自的范圍。 例如，假設(shè)我們希望分析lMHz-30MHz的頻譜。因此，頻i普分析器 925A-925E掃描后續(xù)表1中示出的頻率。
表1:
頻譜分析器925A-925E的掃描的頻率范圍
頻譜分析器頻率范圍
925AlMHz-6.8MHz
925B6.8MHz國12.6MHz
925C12.6MHz-18.6MHz
925D18.6MHz-24.2MHz
925E24.2MHz畫30MHz
頻譜分析器925A-925E整體覆蓋了 lMHz-30MHz的全部頻譜。頻譜 分析器925A-925E所掃描的頻率波段可以被設(shè)置為按順序覆蓋如表1中 示出的完整的頻率范圍，或者可以跳過一些不感興趣或者具有極高的侵 入噪聲的頻率范圍。
每個掃描的時間對應(yīng)于輸電線路910上的輸電電壓的一個循環(huán)，即 360度。因此，對于60Hz的輸電電壓，每個掃描的持續(xù)時間是16.6毫秒。 頻譜分析器925A-925E中每一個提供一個頻譜輸出。
經(jīng)受局部放電的電纜中的每次放電是非常簡短的，在一納秒的級別， 并且其頻譜能量的存在也是相應(yīng)地非常簡短。頻i普分析器925A-925E逐 步增加它們的各個頻率，并且在那里保持相對充分的時段，例如200微 妙。在其保持時間(dwell time)中的任何時刻都可以出現(xiàn)放電，需要峰 探測器來捕獲由該放電引起的測量的峰值。
峰探測器和對數(shù)轉(zhuǎn)換器930A-930E分別接收頻譜分析器925A-925E的波語輸出，并且計算頻謙輸出的對數(shù)。峰探測器和對數(shù)轉(zhuǎn)換器
930A-930E中的每一個提供其對應(yīng)的頻譜分析器925A-925E掃描的頻率 對數(shù)表示。
模擬多路復(fù)用器935接收來自峰探測器和對數(shù)轉(zhuǎn)換器930A-930E的 輸出，并且還接收計數(shù)965。基于計數(shù)965,模擬多路復(fù)用器935連續(xù)掃 描來自峰探測器和對數(shù)轉(zhuǎn)換器930A-930E的輸出，并且提供多路復(fù)用后 的輸出940。
A/D 945接收多路復(fù)用后的輸出940,并且將多路復(fù)用后的輸出940 轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)輸出950。數(shù)據(jù)輸出950代表五個波譜，每個都對應(yīng)于輸電線 路910上的輸電電壓的360度。
數(shù)據(jù)輸出950被提供給計算PD參數(shù)的處理器(未示出)。計數(shù)975 與數(shù)據(jù)輸出950 —起被傳送給處理器，以便識別數(shù)據(jù)輸出950來源于哪 個分析器和頻率范圍。計數(shù)975還是輸電電壓的相位的指示，數(shù)據(jù)輸出 950與該相^i相關(guān)。
圖9B是系統(tǒng)901的框圖，所述系統(tǒng)是用于測量寬廣頻率范圍上的 PD的系統(tǒng)的另 一個實施例。系統(tǒng)901與系統(tǒng)900類似，但是其中系統(tǒng)900 使用頻率分析器925A-925E，系統(tǒng)901使用多個帶通濾波器985A-985E 來獲取功率i普的離散點。因此，在系統(tǒng)901中，觸發(fā)962只提供給計數(shù) 器965,并且計數(shù)器965不提供計數(shù)963。
與系統(tǒng)900類似，計數(shù)975和數(shù)據(jù)輸出950 —同被傳遞給處理器(未 示出)。計數(shù)975提供相位信息，這樣針對輸電線路910上的輸電電壓的 相位記錄數(shù)據(jù)輸出950的點。計數(shù)975充當識別哪個濾波器和頻率范圍 是每個特定數(shù)據(jù)輸出950的源的標簽，并且也是輸電電壓的相位的指示， 每個特定數(shù)據(jù)輸出950與該相位相關(guān)。
帶通濾波器985A-985E中的每一個被調(diào)諧到不同的中心頻率，并且 具有較寬的帶寬(例如lMHz)。 一個或多個帶通濾波器(例如985A)具 有低中心頻率，其中輸電線路910并未顯著地衰減PD，而其他帶通濾波 器(例如985E)具有高中心頻率，其中每單位距離的衰減很顯著。帶通 濾波器985A-985E的頻率帶寬被優(yōu)選以避免已知的侵入源的頻率，例如廣4番站。
峰探測器和對數(shù)轉(zhuǎn)換器930A-930E的輸出931A-931E代表了濾波器 通頻帶中出現(xiàn)的能量的積分。如果出現(xiàn)了很少或者未出現(xiàn)PD,輸出 931A-93IE顯示相對于輸電頻率小而隨機的時間變化性。當出現(xiàn)PD時，
由于帶通濾波器985A-985E中的每一個被調(diào)諧到不同的中心頻率， 其各個輸出是五個分離的波譜成分的測量值。在PD出現(xiàn)時，數(shù)據(jù)輸出 950包括與輸電線路910上的輸電電壓的相位同步的成分。這些成分的幅 值指示了輸電線路的情況。
圖10是由系統(tǒng)900獲得的波譜的圖表。圖10包括五個波形，即每 一個波形用于由頻譜分析器925A-925E掃過的頻率范圍中的 一個。由"A" 標記的波形代表由頻i普分析器925A掃過的頻率范圍，并且由"C"標記的 波形代表由頻鐠分析器925C掃過的頻率范圍。需要注意的是，水平軸代 表相位，并且對于五個波i普中的每一個從0延伸到360度。在大約250 度的相位，波形"A"在大約5MHz的頻率處包括波i普成分1005,并且波 形"C"在大約16MHz的頻率處包括波譜成分1010。由于波譜成分1005 和IOIO都出現(xiàn)在相同的相位，它們都是特定局部》文電的結(jié)果。
然而，頻譜分析器925A-925E被同時觸發(fā)，全部五個波譜都從同樣 的 一組局部放電脈沖中獲得，并且在五個不同的頻率分析每個局部放電 脈沖的波譜強度。因此，單一局部放電的波譜成分可以彼此相關(guān)，并且 彼此對比。例如，由于波語成分1005和1010是由單一局部放電引起的， 波鐠成分1005和1010的幅值可以與彼此比較，并且隨著其沿著輸電線 路910傳播，幅值中的差異可以對衰減部分放電起作用。因此，系統(tǒng)900 適于評估伴有頻率增加的波譜幅值的降低。
盡管此處示出了作為在位于臨近功率電纜上放置的信號耦合器的 PD探測器中執(zhí)行的各種信號處理活動(例如波譜分析、峰探測、對數(shù)換 算、確定輸電線路噪聲信號的參數(shù)、確定是否存在PD、和確定PD強度 和位置)，應(yīng)當了解，可以在中央位置執(zhí)行這些信號處理活動中的一部分 或者全部。
25此處描述的技術(shù)是示例性的，并且不應(yīng)被解釋為暗示了對本發(fā)明的 任何特定限制。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以構(gòu)思出各種改變、組 合和修改。本發(fā)明意在涵蓋全部這樣的、落入后附權(quán)利要求所限定范圍 中的改變、修改和變化。
權(quán)利要求
1、一種方法包括確定輸電線路上的噪聲功率譜的頻譜的基礎(chǔ)波譜成分的特性；以及基于所述特性確定所述輸電線路的情況。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定所述特性包括確定所 述基礎(chǔ)波語成分是否與所述輸電線路上的輸電電壓的相位同步。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定所述特性包括確定所 述基礎(chǔ)波語成分是否具有等于下列任何一項，(a)所述輸電線路上的輸 電電壓的頻率，或(b)兩倍的所述輸電電壓頻率的兩倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述確定所述特性前， 在頻率范圍掃描期間，獲取所述功率譜，其中所述掃描是由所述輸電線 路上的輸電電壓的相位觸發(fā)的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述確定所述特性包括用模板波形與所述功率譜相乘以產(chǎn)生乘積波形，其中所述模板波形半的周期；并且確定所述乘積波形下的凈面積，其中在所述乘積波形下的所述凈面積是所述特性的指示。
6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述確定所述特性包括用模板波形與所述功率譜相乘以產(chǎn)生乘積波形，其中所述模板周期的一半的周期；并且積分所述乘積波形以產(chǎn)生得分，以及 其中所述得分是所述特性的指示。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中如果所述得分大于閾值，所述 情況指明在所述輸電線路上出現(xiàn)了局部放電。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述確定所述特性包括用第 一才莫^1波形與所述功率i普相乘以產(chǎn)生第 一乘積波形；積分所述第 一乘積波形以產(chǎn)生第 一得分；用第二才莫^l波形與所述功率i普相乘以產(chǎn)生第二乘積波形；積分所述第二乘積波形以產(chǎn)生第二得分；并且 選擇所述第一得分或者所述第二得分中的較大值以產(chǎn)生結(jié)果得分，并且其中所述結(jié)果得分是所述特性的指示。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一才莫板具有第一占空比 并且所述第二模板具有第二占空比。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中 所述確定所述特性包括用模板波形與所述功率譜相乘以產(chǎn)生第 一乘積波形；其中所述模 板波形是周期性的，并且其中使用所述模板波形與所述功率譜之間的 第 一相位關(guān)系執(zhí)行所述相乘；積分所述第 一乘積波形以產(chǎn)生第 一得分；使用所述模板波形和所述功率語之間的第二相位關(guān)系用所述模板波形與所迷功率傳相乘以產(chǎn)生第二乘積波形； 積分所述第二乘積波形以產(chǎn)生第二得分；并且 選擇所述第 一得分或者所述第二得分中的較大值以產(chǎn)生結(jié)果得分，并且其中所述結(jié)杲得分是所迷特性的指示。
11 、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述確定所述特性包括用模板波形與所述功率譜相乘以產(chǎn)生第一乘積波形；其中所述模 板波形的周期對應(yīng)于所述輸電電壓的周期，并且其中所述相乘是借助 所述模板波形相乘的，模板波形是與所述功率譜基本同相；積分所述第 一乘積波形以產(chǎn)生第 一得分；使用所述模板波形與所述功率譜相乘以產(chǎn)生第二乘積波形，所述 模板波形移動了 180度；積分所述第二乘積波形以產(chǎn)生第二得分；并且 計算所述第一得分與所述第二得分的比率，并且 其中所述比率是所述特性的指示。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定所述特性是在第 一時間確定所述特性， 其中所述方法進一步包括在第二時間確定所述特性，并且 其中所述情況是基于所述特性是否在所述第 一時間和所述第二時間 之間改變。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定具有第 一頻率的所述功率譜的波i普成分的第 一 幅值；確定具有第二頻率的所述功率譜的波i普成分的第二幅值，第二頻率與所述第一頻率不同；以及確定所述第一幅值和第二幅值之間的差異，并且其中所述情況進一步基于所述差異。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其中在所述輸電線路上的點處測量所述功率譜，并且其中所述差異是所述點和所述輸電線路上的局部放電源之間的距離 的指示。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功率譜包括第一頻率范圍和第二頻率范圍，以及 其中同時獲得所述第 一頻率范圍和所述第二頻率范圍。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中所述功率譜是多個波語的組合，并且其中所述組合包括為所述多個波譜中的每一個所探測的最大幅值。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在輸電分配系統(tǒng)中的多個位置處使用所述方法，從而產(chǎn)生在所 述多個位置中的每一個上探測到的輸電線路情況的指示，并且其中所述方法還包括將在所述多個位置中的每一個處探測到的所述 輸電線路情況的所述指示傳送到中央位置。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括比較在所述多個位置中 的每一個處探測到的所述輸電線路的情況的所述指示，以確定局部放電的源的最可能位置。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述確定所述特性之 前，借助多個帶通濾波器獲取所述功率譜的離散點，其中相對所述輸電 線^^上的輸電電壓的相位記錄所述點。
20、 執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的一種系統(tǒng)。
21、 一種方法，包括確定輸電線路上的噪聲的功率譜的第 一波譜成分的第 一幅值，其中 所述第 一波譜成分是與所述輸電線路上的輸電電壓的相位同步，并且具 有第一頻率；確定所述功率譜的第二波譜成分的第二幅值，其中所述第二波譜成 分是與所述輸電電壓的所述相位同步，并且具有與所述第 一頻率不同的 第二頻率；確定所述第一和第二幅值之間的差異；和 基于所述差異確定所述輸電線路的情況。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輸電分配系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)(100)配置有探測在電纜(105)上局部放電的元件設(shè)置。所述局部放電探測方法包括(a)確定輸電線路上的噪聲功率譜的頻譜的基礎(chǔ)波譜成分的特性，和(b)基于該特性確定輸電線路的情況。
文檔編號G01R31/08GK101495879SQ200780025843
公開日2009年7月29日 申請日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者耶胡達·塞倫 申請人:安比恩特公司