XLPE电缆局部放电传播特性与定位方法研究

摘要

电缆局部放电信号的检测与定位对于保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。局部放电信号的传播特性影响信号的检测结果，进而直接影响局部放电定位的精度，且局部放电定位方法也是准确定位局部放电的关键。　　本文基于Simulink建立了电缆的频变仿真模型，并搭建局部放电缺陷测试平台，制作常见4种典型缺陷的电缆试样，测试得到典型缺陷下的局部放电信号波形，分析各局部放电信号的时域与频域特征，并据此构建了局部放电信号源；搭建了频域介电参数测试平台，测试研究了电缆老化状态与频域介电参数的关系；基于矢量拟合方法拟合电缆的频变参数。实验结果表明：半导电微粒缺陷不易导致局部放电现象发生，且其他缺陷的局部放电起始电压均在15kV到20kV之间，时域波形的脉冲宽度均在600ns到1200ns之间，信号能量主要集中在10MHz左右；同一频率下，电缆老化程度越大，复介电常数的实部与虚部的取值越大。　　基于电缆仿真模型，仿真了基于Debye和Cole-Cole半导电层模型的局部放电传播特性，通过比较选择Debye模型进行后续仿真，仿真了不同局部放电源的传播特性和电缆不同老化程度下的局部放电传播特性。仿真结果表明：局部放电信号随着传播距离的增加，信号的最大幅值减小，且脉冲宽度增加；不同的局部放电源在经电缆传播后，信号的幅值衰减表现出不同的衰减规律且信号波速有变化；电缆老化程度越大，局部放电信号衰减越严重，波速略有增加，且环境温度对局部放电信号的传播影响不大。　　设计电缆局部放电定位的整套流程，利用傅里叶级数法抑制信号中的窄带干扰，利用小波去噪方法抑制信号中的白噪声；针对振荡波局部放电定位时局部放电信号的产生特点，对入反射波在时域上进行识别，并研究了阈值法、能量累计曲线法、AIC信息准则法和互相关法的时延估计效果，改进了AIC法的缺陷，并提出强噪下基于互相关函数的AIC定位方法，对不同局部放电源与不同老化状态的仿真结果进行了定位，最后通过现场测试对定位方法进行验证。结果表明：通过本文提出的定位方法得到的定位结果与实测结果基本吻合。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2电缆局部放电传播特性与定位方法研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 电缆局部放电传播仿真模型及模型参数获取

2.1引言

2.2电缆频变仿真模型建立

2.3基于缺陷测试的仿真局部放电源信号构建

2.3.1 缺陷测试平台及缺陷试样制作

2.3.2 不同缺陷试样的局部放电测试

2.3.3 局部放电仿真信号源构建

2.4电缆仿真模型的频域参数获取

2.4.1 频域介电参数测试平台及测试分析

2.4.2 基于矢量拟合法的电缆频变参数模型

2.4.3 电缆的频域参数拟合

2.5本章小结

第3章 局部放电传播特性仿真研究

3.1引言

3.2仿真模型中频域导纳的模型选择

3.2.1 基于Debye模型的频域导纳参数仿真

3.2.2 基于Cole-Cole 模型的频域导纳参数仿真

3.2.3 两种频域导纳模型的对比及选择

3.3不同局部放电源的局部放电传播仿真

3.3.1 半导电层剥离不齐缺陷局部放电源的传播仿真

3.3.2 连接管未打磨缺陷局部放电源的传播仿真

3.3.3 主绝缘划伤缺陷局部放电源的传播仿真

3.3.4 不同局部放电源仿真结果对比与分析

3.4不同工况下的电缆局部放电传播仿真

3.4.1 不同老化状态下局部放电传播仿真

3.4.2 不同温度下的局部放电传播仿真

3.4.3 不同工况下的仿真结果分析

3.5本章小结

第4章 电缆局部放电定位方法研究

4.1引言

4.2电缆局部放电定位整体方案设计及信号预处理

4.2.1 电缆局部放电定位方案设计

4.2.2 局部放电信号中的窄带干扰抑制

4.2.3 局部放电信号中的白噪声抑制

4.2.4 局部放电入反射波时域识别

4.3电缆局部放电入反射波时延估计方法

4.3.1 阈值法时延估计及误差分析

4.3.2 能量累计曲线定位计算

4.3.3 基于AIC准则的时延估计及其改进

4.3.4 互相关函数法时延估计

4.3.5 强噪下基于互相关函数的AIC定位

4.4局部放电定位方法的试验验证

4.4.1 现场测试方案

4.4.2 测试结果及定位方法验证分析

4.5本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果