电缆局部放电高频信号的提取及处理技术研究

摘要

高频局部放电检测是评估电力电缆绝缘状态的重要手段，其对电缆绝缘中存在的初期微小缺陷具有较强的检验能力，但在局部放电高频信号检测过程中，环境中的干扰信号如周期性窄带干扰和白噪声干扰等会严重影响到检测结果的准确性，因此获取较为准确的局部放电高频信号是诊断和评估其真实绝缘状态的关键。 本文就电缆局部放电高频信号的提取及处理技术展开了研究，主要包括电缆局部放电高频信号检测平台的研发、检测平台中干扰抑制方法的优化和基于该平台的4 种典型缺陷试样局部放电测试及结果分析 3 个部分。其中电缆局部放电高频信号检测平台的研发工作是从传感器的研发和性能测试出发，通过信号调理模块对检测到的信号进行放大滤波处理，最后对其进行提取和处理、谱图显示及生成相对应的可安装文件以供检测者使用；检测平台中干扰抑制算法的优化部分主要是为解决目前面临的环境干扰问题，从现有干扰抑制算法中找寻和遴选最优的该检测平台适用算法，最后确定FastICA、小波分析和阈值去噪作为本局部放电高频信号检测平台的系统式干扰抑制方法，其中随机脉冲干扰采用基于脉冲的时域方差和频域标准差参量的K-均值聚类进行抑制；另外给出一种基于EEMD分解的频率切片小波抑制白噪声干扰的离线数据处理方法；基于该平台的4种典型缺陷试样局部放电测试及结果分析部分主要包括4种常规缺陷试样的制作、局部放电测试和结果分析，其中详细介绍了试样的制作流程、试样尺寸和局部放电测试步骤，对4种缺陷试样进行了放电量分别为20pC、30pC和50pC的局部放电测试验证了该平台的有效性，并对测试结果分别从时域波形、放电特征谱图和统计特征量 3 个方面进行对比，从统计特征量对比得 2#粗糙边缘缺陷电缆 qave-φ谱图的负半周偏斜度最小且n-q谱图的峭度最大，3#孔隙缺陷电缆qave-φ谱图的不对称程度最小，4#主绝缘损伤缺陷电缆无论是qave-φ谱图的正半周或是n-q谱图其偏斜度和峭度均是最小的，5#外屏蔽层毛刺尖端缺陷电缆qave-φ谱图正负半周的相关性是最大的。 经过以上局部放电测试验证，所研发的电缆局部放电高频信号检测平台可准确的获取局部放电信号并进行谱图显示且易于安装，可适用于实验室局部放电测试。

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张讥培

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