电缆局部放电的检测方法及装置的制造方法_3

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套内),输出端为A、B和C、D。对于不同的脉冲信号源,A、B、C、D四个输出端具有不同的响 应VA、VB、Vc、VD,如果传感器的方向性为1 :2^dB)则有以下关系:从电缆左侧来的脉冲信 号,VA彡2VB,Vc彡2VD,被视为外部干扰信号;从电缆右侧来的脉冲信号,VB彡2VA,VD彡2VC, 同样被视为外部干扰信号;从接头内部向两边传播的脉冲:VB > 2VA,Vc > 2VD,被视为接头 内部放电信号。
[0061] 使用时延分析法对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号 的具体实现如下:
[0062] 可以采用一对性能、结构相同的传感器,根据放电脉冲到达两传感器的时延差别 来判断是内部放电还是外部干扰。两传感器A、B可以分别安装于被测电缆两端的接头处, 耦合信号通过同轴电缆(长距离传输需采用光纤)传送到局部放电检测仪中,再经过时延 分析区别局部放电信号和干扰信号。
[0063] 具体地,两传感器耦合到的信号的时间间隔为Λt,已知脉冲信号在电缆中的传播 速度为V,被测电缆长为L,来自外部的干扰信号,时延间隔Λtn最小为S卩:私
[0064] 来自被测电缆内部的局部放电信号,时延间隔ΛtPD最大为S,S卩:。: V V
[0065] 进一步地,当检测系统测到两路信号的时间间隔4时,即认为是被测电缆内 V 部放电;当心时,即认为是外部干扰。通过该处理方法还可以对发生局部放电的位置进 V 行定位,当C卢(?A々卜生局部放电放电后,如果检测系统测得的两路信号时间间 隔为Λt,则:
[0066]在获取局部放电信号之后,可以通过对局部放电位置的确定对电缆的缺陷进行准 确地评估。
[0067]根据本发明的上述实施例,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位 置还可以包括:获取第一脉冲到达被测电缆的测试端的第一时间,其中,第一脉冲为原始脉 冲;获取第二脉冲到达被测电缆的测试端的第二时间,其中,第二脉冲为反射脉冲,反射脉 冲为发生局部放电之后想测试对端传播,并经测试对端发射之后向测试端传播的脉冲;根 据第一时间和第二时间的时间差确定局部放电发生的位置。
[0068] 具体地,如图3所示,原始脉冲的信号A是发生局部放电之后的源脉冲直接到达第 一端的信号(较近的一端),而被检测设备检测到的信号脉冲b是ro源信号先到达第二端 (远端)之后,经远端反射到达近端所产生的脉冲,C是B产生的信号到达近端后在经远端 反射再到达近端而产生的信号。
[0069] 例如,测试一条长度为1的电缆,假设在距测试端X处发生局部放电,脉冲将沿电 缆向两个相反方向传播,其中一个脉冲经过时间tl到达测试端(该脉冲为原始脉冲);另 一个脉冲向测试对端传播,并在测试对端发生反射,之后再向测试端传播,经过时间t2到 达测试端。根据两个脉冲到达测试端的时间差,可计算ro发生位置(即局部放电发生的位 置),其中,Q为发生局部放电的脉冲的能量,V为脉冲传播的速度。贝1J:
[0070] 原始脉树
厶?
[0071]反射脉冲
[0072] 时间差
[0073] 得定位公式
[0074] 根据本发明的另一个可选的实施例,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部 放电的位置包括:获取多个测量位置的局部放电信号;使用多个局部放电信号的频率分量 和时间长度确定局部放电信号在频域的标差;在标差符合预设阈值时,确定标差对应的局 部放电信号的测量位置为发生局部放电的位置。
[0075] 具体地,该处理方法为基于比较从不同位置测得ro脉冲(即局部放电的脉冲)的 时频域特性的一种方法。ro脉冲沿被测电缆传播时受到的影响可以用故障预定位来说明: 离故障点越近,ro越会呈现大幅值、大频率分量和小时间长度。相反地,远离故障点时,衰 减会使其产生更小的幅值和频率分量,且色散会增加时间长度。
[0076] 当脉冲幅值被读取后,ro脉冲的频率分量和时间长度需要量化。等时间长度τ和 带宽f被用作消减噪声和从不同波形中提取ro脉冲(很可能与不同ro源相关)的一种方 式。这个对T、F计算的过程如下。首先,脉冲能量规范到1,以使T、F值的尺度不变。
[0077]
[0078] s记录的脉冲,t为时间,L是观察窗的时间长度,为了计算T脉冲的中心将被计算
[0079]
(1
[0080] 然后可以得到脉冲在时域的标差T
[0081]
[0082] 同样的,可以计算出s在频域的标差F
[0083]
[0084] 其中的参数T、F会受到ro脉冲形状的强烈影响,例如靠近耦合传感器的ro源脉 冲会呈现较低的T值和较高的f值。相反,较远的ro源脉冲(例如,测量设备在接头处产生 的电晕脉冲)会产生较大的τ值和较小的f值。这种特性允许ro脉冲处在不同位置的ro 源脉冲变的可以区分。并且,噪声脉冲由于,例如,谐振测试设备的电气开关的动作经常会 出现较低的F值。实际上,分别脉冲的过程如下。TF值首先被汇成笛卡尔平面图(TF图谱 图)。然后,识别出的相似波形脉冲形成组(簇)在TF频谱图中,具有相似TF值的被分在一 组。这个过程所得出的簇被单独计算为一个噪声或一个ro脉冲的一系列脉冲值[32-34]。
[0085] 通过上述实施例,可以通过沿电缆线路探测不同点的ro脉冲峰值和F值比较分析 进行定位。不同位置ro脉冲特性可以通过数据的统计比较得出。具体地,每组记录的局放 脉冲可以用平均值标差F和一个高的近似度(这里为98%)的量度分布值来表示。进一步 地,使用该方法:1)可以把在不同的地点记录的ro脉冲以t,f值的形式均匀分成组计算; 2)可以通过区分数据而识别的每种ro现象,主要以ro源模式特性为参考;3)对于每种ro现象,应绘成一个在不同位置的平均F值和其分布量度的百分数的柱状图(AF图);4)AF 图分析定位:如果此处有着最大的F值和98%的百分幅值(即频域的标差F符合预设的阈 值),那么此处就是ro源位置。
[0086] 进一步地,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置包括:获取同 一个局部放电信号在不同的测量位置的到达时间;使用到达时间确定发生局部放电的位 置。
[0087]根据本发明的上述实施例,可以通过二个或二个以上的传感器从不同的测量位置 同时检测取样,通过计算同一个ro信号在不同传感器处的到达时间来定位。如果已知脉冲 的传播速度,知道电缆的确切长度,不同的到达时间的就能够计算出ro源的位置,可以精 确到几米。
[0088] 例如,同一个脉冲在三个传感器中探测到,比较脉冲的位置可以得到,接头#3和 #5所探测到脉冲几乎是同时到达的,则可以确定ro源在二个接头的中间位置,即接头4。
[0089] 需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的 计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不 同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0090] 图4是根据本发明实施例的电缆局部放电的检测装置的示意图,如图4所示,该检 测装置可以包括:耦合单元10、信号处理单元20以及位置确定单元30。
[0091] 其中,耦合单元,用于通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号;信号处理 单元,用于对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号;位置确定单元, 用于使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置。
[0092]采用本发明,通过耦合传感器耦合得到耦合信号,并对信号进行调理分析去除耦 合信号中的干扰信号得到被测电缆上的局部放电信号,然后使用局部放电信号确定被测电 缆上发生局部放电的位置。解决了现有技术中的检测局部放电的准确性不高的问题,实现 了准确监测被测电缆的局部放电的位置的效果。
[0093]进一步地,耦合传感器包括电感耦合传感器、电容耦合传感器以及天线接收传感 器中的至少之一。
[0094]进一步地,耦合单元包括:第一耦合模块,用于在耦合传感器为电感耦合传感器 时,电感耦合传感器感应脉冲电流得到耦合信号,其中,脉冲电流为被测电缆局部放电在被 测电缆的金属屏蔽层中流过的放电电流;第二耦合模块,用于在耦合传感器为电感耦合传 感器时,电容耦合传感器通过耦合电容和检测阻抗形成的检测回路耦合该耦合信号;第三 耦合模块,用于在耦合传感器为天线接收传感器时,天线接收传感器通过接收UHF电磁波 得到耦合信号,其中,UHF电磁波为被测电缆局部放电产生的陡脉冲所激发并传播的电磁 波。
[0095]进一步地,信号处理单元包括:信号处理模块,用于使用差分法、极性鉴别法、定向 耦合法以及时延分析法中的至少一种装置执行对耦合信号进行信号调理分析得到被测电 缆上的局部放电信号的操作。
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