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    重庆时时彩总和: 一种长距离高压电缆局部放电双端定位系统及方法.pdf

    关 键 词:
    一种 长距离 高压 电缆 局部 放电 定位 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510060985.1

    申请日:

    2015.02.05

    公开号:

    CN104678266A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/12申请日:20150205|||公开
    IPC分类号: G01R31/12 主分类号: G01R31/12
    申请人: 国家电网公司; 山东电力研究院
    发明人: 沈庆河; 刘嵘; 姚金霞; 胡晓黎; 段玉兵; 张皓
    地址: 250002山东省济南市市中区望岳路2000号
    优先权:
    专利代理机构: 济南圣达知识产权代理有限公司37221 代理人: 张勇
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510060985.1

    授权公告号:

    104678266B||||||

    法律状态公告日:

    2017.06.20|||2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种长距离高压电缆局部放电双端定位系统及方法,包括:局放采集主设备、局放采集从设备和通信???;局放采集主设备和局放采集从设备分别连接在待检测的电力电缆的两端;所述局放采集主设备通过通信??橛刖址挪杉由璞附型ㄐ?。本发明有益效果:改变了传统的测量高压电缆的距离和信号传输速度求信号延时,本发明采用高压电缆振荡波电压的相似度计算出局放采集设备之间的延时,并且经过滤波后大大减少有用信号附近的杂波信号,提高了延时精度。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种长距离高压电缆局部放电双端定位系统,其特征是,包括:局放采集主设备、 局放采集从设备和通信???;
    所述局放采集主设备和局放采集从设备分别连接在待检测的电力电缆的两端;所述局 放采集主设备通过通信??橛刖址挪杉由璞附型ㄐ?。

    2.  一种如权利要求1所述的长距离高压电缆局部放电双端定位系统的定位方法,其特 征是,包括以下步骤:
    (1)设置局放采集设备的采集参数,建立局放采集主设备与局放采集从设备之间的通 信;
    (2)高压电缆上的振荡波电压触发局放采集主设备和局放采集从设备,局放采集主设 备和局放采集从设备分别进行高压电缆上的振荡波电压及局放信号的采集;
    (3)信号采集完成后,将局放采集从设备采集的数据传输至局放采集主设备进行同步 处理,计算出局放采集主设备与局放采集从设备数据同步采集的时延△t;
    (4)局放采集主设备将同步后的局放数据根据△t划分为若干段数据,分别对所述若干 段数据进行局放信号滤波处理,并求出局放信号达到电缆两端的时间差,即得出局放定位 距离,从而计算出平均局放定位距离。

    3.  如权利要求2所述的一种长距离高压电缆局部放电双端定位方法,其特征是,所述 步骤(2)中局放采集主设备和局放采集从设备的采样率和采样长度一致。

    4.  如权利要求2所述的一种长距离高压电缆局部放电双端定位方法,其特征是,所述 步骤(2)中局放采集主设备采用触发采集方式,局放采集从设备采用触发预采集方式,即 在触发之前采集设定长度采样点,触发后采集数据,在采集设定长度数据后,停止采集。

    5.  如权利要求2所述的一种长距离高压电缆局部放电双端定位方法,其特征是,所述 步骤(3)中将局放采集从设备采集的数据传输至局放采集主设备进行同步处理的具体过程 为:
    对局放采集主设备和局放采集从设备的电缆振荡波电压采集数据进行相关运算,得到 的数据最大值对应着主设备与从设备的振荡波电压信号的延时采样点数Nmax;
    设定采样率fs,根据公式Δt=Nmax/fs求出局放采集主设备与局放采集从设备的延时 △t,即局放采集主设备经过△t之后与局放采集从设备同步采集;
    删除局放采集主设备从开始采集到△t时间段内采集的数据,删除局放采集从设备从结 束采集到△t时间段内采集的数据,实现局放采集主设备与局放采集从设备采集数据同步, 并且长度一致。

    6.  如权利要求5所述的一种长距离高压电缆局部放电双端定位方法,其特征是,所述 相关运算具体为:
    相关性的离散实现方法为:假定N是局放采集主设备输入序列X的元素个数,M是局 放采集从设备序列Y中的元素个数,相关序列为Rxy,并假设超出序列X和Y的索引元素 等于零,即:
    xi=0,i<0或i>N
    yi=0,i<0或i>M
    则输出相关序列Rxy的元素为:
    R xyi = Σ k = 0 N - 1 x k · y k + i , ]]>i=-(N-1),-(N-2),…,M-2,M-1
    其中Rxyi表示相关序列数据中第i的值,即索引为i的值;Xk表示序列X中索引为k的值; Xk+i表示序列Y中的索引为k+i的值。

    7.  如权利要求2述的一种长距离高压电缆局部放电双端定位方法,其特征是,所述步 骤(4)求出局放信号的时间差,并出平均局放定位距离的具体方法为:
    1)将局放采样数据根据△t分为若干数据段;
    2)将局放采集主设备与局放采集从设备中每一分段的数据进行相关运算,找出相关运 算后数据的最大值对应的数组索引Nmax,则局放信号达到局放采集主设备与局放采集从设 备的时间差值为:Δt'=Nmax/fs,其中fs是采样率;
    3)根据求得的时间差值Δt',求出平均局放定位距离。

    8.  如权利要求2述的一种长距离高压电缆局部放电双端定位方法,其特征是,所述步 骤3)中求出平均局放定位距离的方法为:
    x = l + υ · Δ t 2 ; ]]>
    其中,l是高压电缆的长度,v是局放信号在电缆的传播速度,Δt'为局放信号达到局放 采集主设备与局放采集从设备的时间差值。

    说明书

    说明书一种长距离高压电缆局部放电双端定位系统及方法
    技术领域
    本发明涉及电力电缆局部放电检测领域,具体涉及一种长距离高压电缆局部放电双端 定位系统及方法。
    背景技术
    随着经济的快速发展,城市电网的用电量逐年增加,结合城市的美观设计,电力电缆 的大量的使用,已成为城市内传输电力的主要产品。由于电缆的绝缘结构设计及现场施工 工艺等原因,以及电缆的寿命老化,电缆的绝缘问题越来越多,局部放电(以下简称局放) 尤为突出。如果不能及时的检测并处理电缆局放绝缘问题,一旦电缆绝缘击穿就会导致重 大停电事故,影响城市的正常运转。因此,对交联聚乙烯电缆的局放检测及定位方法的研 究尤为重要。
    目前,电缆局放定位方法主要采用时域反射法。上述方法存在的一个严重问题就是如 果遇到长电缆测试时,由于电缆局放信号属于高频信号,在长电缆上传输存在严重传输衰 减特性,所以用时域反射法在长电缆局放定位上,无法进行局放定位。目前国内外的电缆 局放检测仪器都无法实现长距离的电缆局放定位。
    发明内容
    本发明的目的是为克服上述现有技术的不足,提供了一种长距离高压电缆局部放电双 端定位系统及方法,该系统及方法根据局放信号的相关性,求出局放信号达到两端的时间 差,从而确定局放位置,提高了长距离电缆的局放定位精度。
    为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
    一种长距离高压电缆局部放电双端定位系统,包括:局放采集主设备、局放采集从设 备和通信???;
    所述局放采集主设备和局放采集从设备分别连接在待检测的电力电缆的两端;所述局 放采集主设备通过通信??橛刖址挪杉由璞附型ㄐ?。
    一种长距离高压电缆局部放电双端定位系统的定位方法,包括以下步骤:
    (1)设置局放采集设备的采集参数,建立局放采集主设备与局放采集从设备之间的通 信;
    (2)高压电缆上的振荡波电压触发局放采集主设备和局放采集从设备,局放采集主设 备和局放采集从设备分别进行高压电缆上的振荡波电压及局放信号的采集;
    (3)信号采集完成后,将局放采集从设备采集的数据传输至局放采集主设备进行同步 处理,计算出局放采集主设备与局放采集从设备数据同步采集的时延△t;
    (4)局放采集主设备将同步后的局放数据根据△t划分为若干段数据,分别对所述若干 段数据进行局放信号滤波处理,并求出局放信号达到电缆两端的时间差,即得出局放定位 距离,从而计算出平均局放定位距离。
    所述步骤(2)中局放采集主设备和局放采集从设备的采样率和采样长度一致。
    所述步骤(2)中局放采集主设备采用触发采集方式,局放采集从设备采用触发预采集 方式,即在触发之前采集设定长度采样点,触发后采集数据,在采集设定长度数据后,停 止采集。
    所述步骤(3)中将局放采集从设备采集的数据传输至局放采集主设备进行同步处理的 具体过程为:
    对局放采集主设备和局放采集从设备的电缆振荡波电压采集数据进行相关运算,得到 的数据最大值对应着主设备与从设备的振荡波电压信号的延时采样点数Nmax;
    设定采样率fs,根据公式Δt=Nmax/fs求出局放采集主设备与局放采集从设备的延时 △t,即局放采集主设备经过△t之后与局放采集从设备同步采集;
    删除局放采集主设备从开始采集到△t时间段内采集的数据,删除局放采集从设备从结 束采集到△t时间段内采集的数据,实现局放采集主设备与局放采集从设备采集数据同步, 并且长度一致。
    所述相关运算具体为:
    相关性的离散实现方法为:假定N是局放采集主设备输入序列X的元素个数,M是局 放采集从设备序列Y中的元素个数,相关序列为Rxy,并假设超出序列X和Y的索引元素 等于零,即:
    xi=0,  i<0或i>N
    yi=0,  i<0或i>M
    则输出相关序列Rxy的元素为:
    R xyi = Σ k = 0 N - 1 x k · y k + i , i = - ( N - 1 ) , - ( N - 2 ) , . . . , M - 2 , M - 1 ]]>
    其中Rxyi表示相关序列数据中第i的值,即索引为i的值;Xk表示序列X中索引为k的值; Xk+i表示序列Y中的索引为k+i的值。
    所述步骤(4)求出局放信号的时间差,并出平均局放定位距离的具体方法为:
    1)将局放采样数据根据△t分为若干数据段;
    2)将局放采集主设备与局放采集从设备中每一分段的数据进行相关运算,找出相关运 算后数据的最大值对应的数组索引Nmax,则局放信号达到局放采集主设备与局放采集从设 备的时间差值为:Δt'=Nmax/fs,其中fs是采样率;
    3)根据求得的时间差值Δt',求出平均局放定位距离。
    所述步骤3)中求出平均局放定位距离的方法为:
    x = l + υ · Δ t 2 ; ]]>
    其中,l是高压电缆的长度,v是局放信号在电缆的传播速度,Δt'为局放信号达到局放 采集主设备与局放采集从设备的时间差值。
    本发明的有益效果是:
    1)改变了传统的测量高压电缆的距离和信号传输速度求信号延时,本发明采用高压电 缆振荡波电压的相似度计算出局放采集设备之间的延时,并且经过滤波后大大减少有用信 号附近的杂波信号,提高了延时精度。
    2)由于局放信号在长电缆中的衰减特性存在,很难通过行波法进行长距离的电缆局放 定位。通过双端定位法,实现了远距离的电缆局放定位。
    3)将高压电缆振荡波电压作为采集卡的触发源,无需外部触发源,降低了装置的复杂 度。
    附图说明
    图1为本发明电缆局部放双端定位系统结构示意图;
    图2为本发明电缆局部放双端定位方法流程图;
    图3为局放采集主设备原始波形图;
    图4为局放采集从设备原始波形图;
    图5为局放采集主设备原始波形经贝塞尔带通滤波图;
    图6为局放采集从设备原始波形经贝塞尔带通滤波图;
    图7为相关运算波形图;
    图8为相关运算波形的局部放大图;
    其中,1.局放采集主设备,2.局放采集从设备,3.通信???。
    具体实施方式
    下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
    如图1所示,一种长距离高压电缆局部放电双端定位系统,包括局放采集主设备1,局 放采集从设备2和通信???;局放采集主设备1与局放采集从设备2实现通信,局放采集主 设备1通过通信???控制局放采集从设备2的采集参数;局放采集主设备1和局放采集从设 备2分别连接在待检测的电力电缆的两端。
    如图2所示,一种长距离高压电缆局部放电双端定位方法,其步骤包括:
    1.局放采集准备阶段,局放采集主设备1与局放采集从设备2实现通信,局放采集主设 备1通过通信???控制局放采集从设备2的采集参数,局放采集从设备2处于开始采集状态。 局放采集主设备1和局放采集从设备2均采集高压电缆上的振荡波电压及局放信号。
    2.采集高压电缆振荡波电压及局放信号,高压电缆振荡波电压触发局放采集主设备1 和局放采集从设备2,两者采样率和采样长度一致,局放采集从设备2采用触发预采集方式, 即在触发之前采集一定长度采样点,之后触发采集数据,在采集一定长度数据后,停止采 集。
    3.采集数据同步处理。采集完成后,局放采集从设备2将采集数据通过通信???传输 至局放采集主设备1进行同步处理,计算出局放采集主设备1与局放采集从设备2的时延△t。
    4.局放采集主设备1将同步后的数据根据△t划分为几段数据,分别对这几段数据进行 局放信号滤波,采用相关运算求出局放信号的时间差,从而求出平均局放定位距离。
    步骤3中的数据同步处理,具体过程为:
    分别对局放采集主设备1与局放采集从设备2的电缆振荡波电压采集数据进行相关运 算,由于两路电缆振荡波电压信号具有相似性,因此相关运算得到的数据最大值对应着两 路电压信号的延时采样点数Nmax,根据采样率fs,可求出局放采集主设备1与局放采集从 设备2的延时△t,Δt=Nmax/fs,即局放采集主设备1经过△t之后与局放采集从设备2同步 采集,分别删除局放采集主设备1从开始采集到△t时间段内采集的数据,删除局放采集从 设备2从结束采集到△t时间段内采集的数据,从而实现局放采集主设备1与局放采集从设 备2采集数据同步,并且长度一致。
    步骤3中的相关运算具体为:
    假定N是局放采集主设备输入序列X的元素个数,M是局放采集从设备序列Y中的元 素个数,相关序列为Rxy,并假设超出序列X和Y的索引元素等于零,即:
    xi=0,  i<0或i>N    (1)
    yi=0,  i<0或i>M    (2)
    则输出相关序列Rxy的元素为:
    R xyi = Σ k = 0 N - 1 x k · y k + i , i = - ( N - 1 ) , - ( N - 2 ) , . . . , M - 2 , M - 1 - - - ( 3 ) ]]>
    其中Rxyi表示相关序列数据中第i的值,即索引为i的值;Xk表示序列X中索引为k的值; Xk+i表示序列Y中的索引为k+i的值。
    步骤4中的采用相关算法求出局放信号的时间差,从而确定局放位置,最终求得平均 局放定位距离,具体过程为:
    (1)将局放采样数据根据△t分为数段,分别对每段进行相同处理,处理方法如下, 如图3和图4所示,分别表示某段局放主设备及局放采集从设备的原始波形。
    (2)如图5和图6所示,分别将原始波形进行贝塞尔带通滤波,信号采样率为100MHz, 设置参数如下:下限截止频率为5MHz、上限截止频率为20MHz、贝塞尔带通滤波器阶数 为9。
    (3)如图7所示,将滤波后的波形进行相关运算,相关运算之后数据有一个极大值, 数据局部放大如图8所示,极大值对应数组索引Nmax=50,采样率fs=100MHz,因此信号时 间差为Δt'=Nmax/fs,即Δt'=50/100*106=0.5us。
    (4)根据双端定位原理,代入局放定位公式求局放位置。
    上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明?;し段У?限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需 要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的?;し段б阅?。

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