电力系统运行中电缆故障诊断方法及仿真计算

沈阳工业大学硕士学位论文电力系统运行中电缆故障诊断方法及仿真计算姓名：贾延峰申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：苑舜;蔡志远20070113电力系统运行中电缆故障诊断方法及仿真计算作者：贾延峰学位授予单位：沈阳工业大学相似文献(10条)1.学位论文晏松交联聚乙烯电力电缆故障分析与定位技术研究2007交联聚乙烯电力电缆以其优越的电气绝缘性能得到了广泛应用，因此针对交联聚乙烯绝缘材料的特点，有必要分析其故障现象及成因。由于电力电缆多数埋于地下使用，一旦发生绝缘故障，很难较快地寻测出准确的故障位置，那么准确、迅速、经济地查找出故障点位置就很重要。本文对交联聚乙烯电力电缆故障现象进行分析并指出了新的故障成因。通过对目前国内外各种定位方法比较研究，总结得出了它们的优缺点和适用范围。基于GPS全球定位系统和行波定位理论，本文讨论分析了通过在线采集电力电缆两端行波浪涌信息的双端量故障定位方法。首先根据交联聚乙烯绝缘材料的特点选定电缆结构参数，通过分析故障情况下暂态电磁波在电力电缆中传输的波过程，推导出双端量故障定位方法的数学模型。然后使用PSCAD/EMTDC仿真工具搭建了交联聚乙烯电力电缆空载和末端短路两个试验模型，通过改变电缆结构参数和线路长度来分析各种情况下的仿真波形特点。在此基础之上，搭建了双端量故障定位试验系统模型，对金属性故障、低阻故障、高阻故障进行仿真分析。改变线路参数和故障位置可以得到不同的仿真波形，对波形进行分析可以计算出故障距离并总结出故障暂态电磁波在电缆中传输的特点和规律。对在电缆故障中占比例较大的高阻故障，重点进行比较分析。故障定位软件采用VB程序语言为开发工具，采样数据库文件采用TXT文件格式。用户可以通过简明的软件界面，调用数据文件，在计算机上实现故障距离自动计算。本文得出的结论如下：(1)验证了故障暂态电磁波在电缆中的传输速度只与绝缘材料有关，与导体半径无关；(2)故障暂态行波在电缆中衰减变形成指数规律，波形的衰减程度与线路长度成正比关系，与导体直径成反比关系；(3)与传统离线定位技术相比，双端量故障定位技术适用于各种故障类型，能够实现快速定位，定位误差小，消除了测量盲区；(4)开发的故障定位软件能够对采样数据库文件进行自动处理并给出正确的计算结果。与运用波形分析的方法人工计算得出的结果进行相互比较，能够使故障定位更准确。2.学位论文王爱华高压电力电缆故障检测技术的研究2009随着现代工业的发展和城市化水平的提高，电力电缆作为传输电能的重要工具，越来越得到人们的重视，其运行的可靠性直接影响电力系统的正常运行。电力电缆局部放电故障与电力电缆绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘存在着可能危及电缆安全运行的缺陷。因此准确测量电缆局部放电量是判断电缆绝缘品质的最直观、理想的方法。电缆局部放电信号的特性分析对于电力电缆故障的判断具有重要的意义。br　　本文以高压交联聚乙烯电力电缆为研究对象，介绍了国内外电力电缆绝缘诊断技术现状和发展趋势，从宏观及微观的角度分析了电力电缆故障原因及类型。结合大连电业局现场运行实践，对运行中电缆易出现的故障的原因、部位进行了统计分析，并提出了相应的防范措施。br　　在对现有电力电缆局部放电检测方法总结分析的基础上，本文重点对高压电缆局部放电信号相关特性进行了仿真分析。通过Matlab产生一个双指数函数脉冲信号来仿真电缆中的局部放电信号，建立相应的仿真电路模型，仿真分析了局部放电信号在电缆中的传输和衰减规律。br　　电缆局部放电信号在实际检测中不可避免的会夹杂着各种噪声信号。本文分析了电缆局部放电测量中常见噪声的种类和来源，并采用小波变换对局部放电信号进行仿真分析处理。对加入随机噪声的脉冲信号通过小波分析，去噪、还原原始信号。仿真结果证明小波变换对于局部放电信号的提取及其去除噪声有着非常好的应用价值和研究意义。3.学位论文杨孝华交联聚乙烯电力电缆局部放电模式识别的研究2002随着电力电缆的广泛应用和故障事故的增加，交联聚乙烯电力电缆的绝缘故障检测技术取得了长足的进展。本文在总结前有的XLPE电力电缆绝缘故障检测方法和借鉴变压器绝缘局部放电的基础上，以理论与实验相结合，研究了基于人工神经网络的以XLPE电力电缆局部放电信号的模式识别方法。本文介绍了交联电力电缆的发展状况，发生局部放电的原因，综合总结了现有的XLPE电力电缆故障检测方法，其他如变压器、互感器等电气设备的故障在线监测方法，说明了研究XLPE电力电缆局部放电在线监测的理论和实践意义。本文的研究，将为实现XLPE电力电缆局部放电在线监测起到铺垫作用。论文分析了XLPE电力电缆局部放电模式识别原理，分析了局放信号特点；搭建了以脉冲电流传感器感应局放脉冲信号、话路滤波器去除干扰的实验平台；设计并实作了和实际运行中可能出现的局部放电特征相似的放电模型，分别测量了它们的局部放电信号，对实验后的电缆作了解剖，观察分析其放电痕迹。论文介绍了由特征量提取器和模式识别分类器两大模块构成的模式识别系统，阐述了人工神经网络的模式识别原理，本文一方面采用信号的PRPD模式的放电次数和统计算子作为BPNN的输入信号，设计了相应的BPNN模式识别程序；另一方面采用PRPD模式的统计算子作为SART人工神经网络的输入，设计了相应的SART神经网络模式识别程序。论文用设计的人工网络模式识别程序识别测量信号：以PRPD信号模式的放电次数为输入时，BP网络识别率为88％，识别率和发生局放的强弱程度有关，局放信号越强，识别率越高；以PRPD信号模式的统计算子为输入时，BP网络识别率为95％；以PRPD信号模式的统计算子为输入时，SART网络识别率为98％，识别率随着样本量的增加而提高。论文还根据识别结果，和实验现象，分析了出现误判的原因。4.学位论文孙红梅交联聚乙烯电力电缆绝缘故障在线监测系统的研究与开发2004该文首先以运行的XLPE电力电缆为对象,分析了电缆进行在线监测的重要性,介绍了电力电缆供电的优缺点、电力电缆的分类和典型故障,讨论了电力电缆绝缘故障在线监测系统的国内外同类技术现状和发展趋势,在此基础上提出符合现场实际的电缆绝缘在线监测系统是迫切需要的.其次,从微观的角度阐述了水树的形成的过程,对目前存在的XLPE电缆绝缘在线监测方法进行了介绍.从不同电压等级的电缆,其电力系统中的变压器中性点接地方式不同入手,比较了各种方法的利弊,从而提出了差频法作为本在线监测研究的系统方案.并从抗干扰的角度来考虑,差频法是更切实可行的方法.从理论上对差频法的在线监测的微观过程进行了分析,并在此基础上对电缆水树枝模型进行了仿真,得到的结果更好地证明了模型的正确性和差频法的可行性.再次,研制了基于差频法的XLPE电缆在线检测原理验证装置,论述了该系统的结构和组成.主要有如下几个部分:一、用于叠加到电缆上的调频信号的发生装置的技术要求、构成和工作原理;二、用于检测差频信号的微小电流检测装置的构成和特点;三、差频信号数据的采集和传送到工控机;四、在监测系统中,调频信号的加载位置和大小;五、电缆的水树培养和对比样品的选取;最后详细介绍了整体的实验步骤和注意事项.该文通过对电力电缆绝缘在线监测系统的研究,提出了基于差频法的在线监测的工作原理、系统结构以及数据处理方案,从而为更好的实际运用电缆绝缘故障在线监测技术,为电力系统安全、方便、迅捷的排除电缆故障提供有利的理论依据和实际经验.5.学位论文王一交联聚乙烯电力电缆绝缘的介损因数在线检测研究2004基于状态检修的电力设备绝缘的在线检测技术是现代电力工业中新兴的重要技术之一,它通过对运行中电力设备绝缘状态的灵敏检测,及时发现设备故障,排除事故隐患,从而保证了电力系统安全、稳定、经济的运行.高压电力电缆是电力系统输变电网络的核心设备,而XLPE电力电缆也因其重量轻,制造工艺较简单,安装敷设容易;同时有良好的电气性能和耐热性能等优点,正在电力电缆领域中占据主导地位.而投入运行若干年后的高压电缆由于机械损伤、绝缘受潮、绝缘老化、护层腐蚀、过电压以及过热损害等原因,会产生各种故障.由于XLPE电力电缆具有长度长、容量大等特点,停电检修将会带来很大损失,为了及时发现电缆故障,避免停电事故的发生,迫切需要有高效、准确的电缆绝缘状态的在线检测系统的出现.目前,对XLPE电力电缆的在线检测只限于直流法等方法,已有的容性设备tgδ在线检测系统也普遍存在精度较低,数据不稳定等不足.该文在详细分析XLPE电缆绝缘电气性能的基础上,完成了XLPE电缆绝缘tgδ的在线检测系统,并将主要目标锁定为较为准确和稳定的测量电缆绝缘tgδ的数值.在对核心硬件电流传感器进行了详细的误差机理分析后,提出了tgδ在线检测用的电流传感器的基本选用原则.针对tgδ在线检测普遍存在的现场干扰严重影响测量的现状,提出尽量以软件实现方式代替硬件功能环节思路.同时建立了以屏蔽结构和接地措施为主体的硬件抗干扰和以小波变换预处理、FIR数字滤波器、改进的tgδ高阶正弦拟合算法为主体的软件抗干扰相结合的综合抗干扰措施,有效解决了现场强电磁场干扰、信号中噪声干扰、谐波干扰以及系统频率波动等问题.编制了带有数据库功能的直观、高效、稳定的实时数据采集系统.通过现场模拟实验,该系统可以较为准确和稳定的对电缆绝缘tgδ进行测量,并较好的完成在线检测任务.6.学位论文犹登亮基于分形特征的交联聚乙烯电缆局部放电模式识别研究2006目前，交联聚乙烯电力电缆在配电网中的应用越来越广泛，电压等级也越来越高，而电缆故障也随之增加。本论文在总结目前国内外局部放电在线监测方法和对交联聚乙烯故障检测方法的基础上，理论与试验相结合，通过研究XLPE电缆产生的局部放电信号的灰度图像，以及对分形特征值的计算，采用与人工神经网络相结合的的模式识别系统对电缆局部放电进行模式识别。本文介绍了交联聚乙烯电力电缆的发展状况，分析了XLPE电力电缆产生局部放电的原因，对现有的XLPE电力电缆的故障检测方法进行了整理分析，说明了研究交联聚乙烯电缆局部放电在线监测的实用意义。本文分析了XLPE电缆局部放电信号的脉冲仅为A量级，持续时间短，所包含的频谱约10kHz～100MHz的特征，重点研究了一种利用高频宽带电流耦合传感器来检测局部放电的方法。试验证明，该传感器带宽可达39KHz～43MHz，可有效检测到XLPE电缆的局放信号。本文针对XLPE电力电缆在实际运行中出现的绝缘缺陷进行了人工模拟各种绝缘缺陷，通过对四种缺陷进行工频电压下的局部放电试验，局部放电随加压时间的增加而增加，放电次数和幅值都有明显的变化。论文从局部放电的分形特征出发，研究了分形理论和具体分维数的估计方法；通过研究基于局部放电灰度图像识别特征的模式识别系统，取得了较好的识别效果。验证了分形理论在XLPE电缆局部放电识别的实用性。7.学位论文代凤龙电力电缆绝缘在线监测与诊断2009目前，电力电缆离线故障监测技术基本稳定，但是在线故障监测技术还不成熟。本文通过对电力电缆故障离线与在线监测技术的系统分析和比较，选择了最优的特征信号来实现电力电缆故障的在线监测与诊断。本论文以XLPE(交联聚乙烯)电力电缆为研究对象。首先，对电力电缆出现故障的原因进行了统计分析，提出了适当的防范措施。其次，对目前所有电力电缆绝缘诊断方法进行了详细的介绍与比较，并提出了以接地线电流为特征信号的在线绝缘监测方法。然后，建立了仿真模型，对电力电缆绝缘的局部缺陷由老化直至击穿的过程及各个电气量之间的关系作了详细的分析。最后，完成了系统软硬件的设计，其中硬件是基于ARM平台的设计，这种设计已被证实适用于电力变压器UHF局部放电在线监测系统，软件设计包括现场监测单元程序与后台微机管理程序。通过硬件与软件的结合，完成了现场监测单元的整体结构，并与后台微机进行有效的数据通信，对采集的数据进行统计信号处理，得出电力电缆绝缘老化信息，从而构架一个自动监测与诊断系统。本文通过对电力电缆绝缘局部缺陷的仿真研究和在线监测系统软件与硬件的设计，提出了以接地线电流为特征信号的绝缘