一種交聯(lián)聚乙烯高壓電纜局部放電特征提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高壓電纜技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 交聯(lián)聚乙烯高壓電力電纜(下簡稱電纜）內(nèi)部的局部放電（partial discharge,PD)是指電纜絕緣結(jié)構(gòu)中某個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的放電現(xiàn)象，這種放電會對該區(qū)域電 纜的絕緣結(jié)構(gòu)造成損害，若局部放電(下簡稱局放）長期存在，在一定條件下就可能造成電 纜主絕緣電氣強(qiáng)度的下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電纜主絕緣貫穿性擊穿。目前針對高壓電纜局放信 號的在線采集方法主要是寬頻帶電磁耦合法，利用高頻電流互感器（HFCT)采集局放發(fā)生時(shí) 電纜護(hù)套對地脈沖電流。但是研宄表明，由于電纜隧道內(nèi)電纜數(shù)量眾多存在強(qiáng)電磁干擾，加 之高頻電流互感器與儀器測量接口阻抗的不匹配，電纜局放形成的脈沖電流信號特征經(jīng)常 淹沒于背景噪聲中，即使通過軟硬件濾波其局放特征依然不明顯，如果對疑似局放信號單 純依靠判定其放電參數(shù)是否位于規(guī)定范圍來決定其是否屬于電纜局放，就可能造成漏判和 誤判的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是解決目前高壓電纜局放檢測方法中存在的局放特征提取不準(zhǔn)確 的問題，提供了一種對高壓電纜局放特征進(jìn)行提取的方法。
[0004] 本發(fā)明的步驟是： a、 信號轉(zhuǎn)換：利用HFCT傳感器采集電纜護(hù)套接地電流信號并轉(zhuǎn)換為電壓信號，利用模 數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號； b、 濾波：利用數(shù)字帶通濾波器對獲得的16位數(shù)字信號進(jìn)行濾波，獲得頻率范圍在0. 5 ~20MHz的16位數(shù)字信號； c、 對16位數(shù)字信號進(jìn)行DB4小波包分解，使16位數(shù)字信號的不同頻率分量相應(yīng)地分 布在不同的小波包尺度中，再對小波包分解得到的小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號進(jìn)行局放特 征信息提取； 局放特征信息提取的過程是： ① 對小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號進(jìn)行模極大值提取和奇異性檢測：對各小波包節(jié)點(diǎn)系 數(shù)或重構(gòu)信號求取模的極大值，各小波尺度內(nèi)的模極大值點(diǎn)匯聚為奇異點(diǎn)，利用閾值法篩 選出奇異度異常的小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號； ② 對奇異度異常的小波包系數(shù)或重構(gòu)信號進(jìn)行能量指數(shù)熵運(yùn)算： 離散小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號矩陣為.D= (眾),眾..=1,…I…J ，i為被測信號原始數(shù)據(jù)長度，在及h定義一個(gè)滑動數(shù)據(jù)窗，窗寬為w ，滑動因子為 在eiV，該滑動數(shù)據(jù)窗表示為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種交聯(lián)聚乙烯高壓電纜局部放電特征提取方法，其特征在于： a、 信號轉(zhuǎn)換：利用HFCT傳感器采集電纜護(hù)套接地電流信號并轉(zhuǎn)換為電壓信號，利用模 數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號； b、 濾波：利用數(shù)字帶通濾波器對獲得的16位數(shù)字信號進(jìn)行濾波，獲得頻率范圍在0. 5 ~20MHz的16位數(shù)字信號； c、 對16位數(shù)字信號進(jìn)行DB4小波包分解，使16位數(shù)字信號的不同頻率分量相應(yīng)地分 布在不同的小波包尺度中，再對小波包分解得到的小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號進(jìn)行局放特 征信息提??； 局放特征信息提取的過程是： ① 對小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號進(jìn)行模極大值提取和奇異性檢測：對各小波包節(jié)點(diǎn)系 數(shù)或重構(gòu)信號求取模的極大值，各小波尺度內(nèi)的模極大值點(diǎn)匯聚為奇異點(diǎn)，利用閾值法篩 選出奇異度異常的小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號； ② 對奇異度異常的小波包系數(shù)或重構(gòu)信號進(jìn)行能量指數(shù)熵運(yùn)算： 離散小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號矩陣為? = {(,.(幻，…乂，1 ?Κ廠…，2'}， Z為被測信號原始數(shù)據(jù)長度，在及h定義一個(gè)滑動數(shù)據(jù)窗，窗寬為WE AT，滑動因子 為谷e //，該滑動數(shù)據(jù)窗表示為：
上式中，綱=1，2，...,M，Ai = ([-w)/i?，〇>>為小波包節(jié)點(diǎn)（i，j')第左個(gè)離散小 波包系數(shù)或重構(gòu)信號，03離散小波包系數(shù)或重構(gòu)信號矩陣中元素位置變量，Λ為分解層數(shù) 上限，J偽小波包能量指數(shù)熵長度；則小波包能量指數(shù)熵運(yùn)算的過程為：
I為信號在以(m+w/2)時(shí)刻為中心、窗寬為weJV的滑動數(shù)據(jù)窗內(nèi)的尺 度i上之個(gè)小波包系數(shù)組或重構(gòu)信號的能量和，其中
為 (m + w/2)時(shí)刻滑動時(shí)間窗句內(nèi)尺度i上第j個(gè)節(jié)點(diǎn)小波包系數(shù)或重構(gòu)信號的 能量和；令1 = 且
，則<m + w/2)時(shí)刻的小波包能量指 數(shù)熵為：
上式中，e為然對數(shù)函數(shù)的底數(shù) d、令滑動因子A 1，在離散小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號矩陣為
上移動滑動時(shí)間窗妒（W,w,句，重復(fù)步驟三，直到，最終得到一個(gè)小波包能 量指數(shù)熵?cái)?shù)組
，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，小波包能量指數(shù)熵為縱坐標(biāo)，繪制電纜局放特征曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚乙烯高壓電纜局部放電特征提取方法，其特征在于： 在小波包能量指數(shù)熵的運(yùn)算過程中，小波包分解層數(shù)i的選取范圍為[2,4 ]。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚乙烯高壓電纜局部放電特征提取方法，其特征在 于：所述的滑動數(shù)據(jù)窗寬度喊P滑動因子3的具體設(shè)定方法為：對典型電纜局放脈沖 寬度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，令^,表示電纜局放脈沖寬度最大值，令^lin表示局放特征脈沖寬度最小 值，則滑動數(shù)據(jù)窗寬度說]選擇條件為w mm S W S Wmax ;滑動因子f選擇條件為 li>·S().2w .。 mm
【專利摘要】一種交聯(lián)聚乙烯高壓電纜局部放電特征的提取方法，屬于高壓電纜技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是解決目前高壓電纜局放檢測方法中存在的局放特征提取不準(zhǔn)確的問題，提供了一種對高壓電纜局放特征進(jìn)行提取的方法。本發(fā)明首先利用高頻電流互感器實(shí)現(xiàn)交聯(lián)聚乙烯高壓電纜局放發(fā)生時(shí)的金屬護(hù)套接地電流信號的采集，再將此電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后對數(shù)字信號作小波包分解并對分解后的小波包節(jié)點(diǎn)系數(shù)或重構(gòu)信號依次進(jìn)行模極大值提取和奇異性檢測并進(jìn)行小波包能量指數(shù)熵運(yùn)算，最后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果繪制放電特征曲線，實(shí)現(xiàn)交聯(lián)聚乙烯高壓電纜局部放電特征的提取。本發(fā)明可以提高電纜局放特征的提取精度，為下一步高壓電纜局放的識別提供技術(shù)支持。
【IPC分類】G06F19-00, G01R31-12
【公開號】CN104765971
【申請?zhí)枴緾N201510193461
【發(fā)明人】陳繼開, 李國慶, 張喜林, 王振浩, 龐丹, 李揚(yáng), 王朝斌, 劉博文
【申請人】東北電力大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月23日