一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法

摘要

本发明公开了一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法,包括：电缆左右两侧采用监测装置获取电缆的局放信号；将电缆以中轴线为准分为左右两个部分，其中左右两个部分不等分为两区域且沿中轴线对称划分，获得四个区域，基于所述四个区域根据获取电缆的局放信号判断局放源所属区域位置。本发明采用双端监测能够更加容易的监测到局放信号；采用将电缆分段处理的方式能够减少局放源位置问题；采用能量累积曲线对采集到的局放信号进行累积可以在很大程度上减少环境噪声，然后利用小波变换方式以及自相关分析的方式计算入射波和反射波的时间差，在很大程度上也能够避免环境噪声对时间差造成的影响提高对时间差估计的准确度。

说明书

技术领域

本发明属于电缆局部放电检测技术领域，尤其涉及一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法。

背景技术

电力电缆的局部放电现象是电缆绝缘材料劣化的主导原因并会逐渐导致电缆的最终损坏，因此，局放的监测与定位一直以来受到国内外电缆研究者的高度关注。时域反射法作为主流的局放在线定位技术，具有应用方便、定位迅速的优点，但是考虑到局放信号在长距离电缆的传播过程中会受到衰减和散射等现象的影响，因此单端TDR方法较适用于短距离电缆的局放在线定位；双端到达时间差方法克服了单端监测的缺点，适用于长距离电缆的局放检测，但定位精度受到双端时间系统的同步性的制约。

基于峰值、阈值、能量准则(EC)或信息准则(AIC)等的多种本征点识别方案的定位精度进行对比分析发现，峰值检测法与能量准则法具有较高的应用稳定性，但其定位精度仍分别会受到噪声水平和局放波形等因素的制约。近些年来，行业专家与学者提出了多种新型电缆局放在线定位技术：幅值频率匹配法通过对比不同位置采集的局放信号在时域和频域上的特征来计算出局放源的具体位置，可以应用于长电缆的局放检测中，但其定位结果模糊性较大，更适用于电缆缺陷位置的预筛选；上升时间和传递函数定位技术利用上升时间和电缆系统传递函数的对应关系，通过在电缆一端的局放信号监测分析便可以确定局放源的位置，然而该方法的实现依赖于事先建立的基于固定参数的原始局放脉冲的上升时间与传递函数的知识库基础；单端相位差定位技术通过分析入射波与反射波在频域的相位差以实现局放的定位，避免了对信号到达时间的估计，减弱了噪声水平和脉冲波形对定位精度的影响，但是该方法面临着与TDR技术相似的在长距离电缆中信号衰减严重的问题；双端相位差局放定位技术，以适应长电缆的局放检测，但是该方法同之前的单端方案一样，将信号在整条电缆传输的时长作为局放脉冲分析的区间，该处理一方面增添了算法处理负荷，另一方面将冗余噪声信号引入至相位分析当中，影响了局放定位结果的精度。因此，亟需一种高精度的局放定位方法，本申请提出了一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法，采用四分段式减少了局放信号传播距离，采用双端监测对四个区域的局放源进行分别定位，减少时间复杂性且提高定位准确性并能够对长电缆进行定位。

为实现上述目的，本发明提供了一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法，包括以下步骤：

电缆左右两侧采用监测装置获取电缆的局放信号；

将电缆以中轴线为准分为左右两个部分，其中左右两个部分不等分为两区域且沿中轴线对称划分，获得四个区域，基于所述四个区域根据获取电缆的局放信号判断局放源所属区域位置。

可选的，所述监测装置包括：电缆左右地线上分别安装高频电流传感监测装置，电缆地线连接到电缆的屏蔽层，当电缆本体产生局放信号时，信号沿电缆向左右两端传播至两端传感器产生反射向电缆对端传播；高频电缆传感器通过耦合电缆接地线上的电流采集所述局放信号，然后通过分析所述局放信号进行局放源的定位。

可选的，获取所述局放信号包括：电缆左侧高频监测装置采集传播到电缆左侧的所述局放信号，将所述局放信号进行时域上的能量累积，获取所述局放信号。

可选的，所述局放信号获取能量累积的过程包括：将测得的初始局放信号进行能量转换，获取能量累积曲线，计算如下，

其中，u

可选的，基于所述能量累积曲线获得能量累积曲线的拐点，基于所述拐点利用小波变换进行多尺度小波分解，获得能量集中的低尺度分量，基于所述低尺度分量进行自相关分析，获取局放源的位置。

可选的，所述四个区域包括第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，其中第一区域等于第四区域长度越占电缆长度的2％，第二区域长度等于第三区域长度约占电缆长度的48％。

可选的，所述电缆用L表示电缆长度，所述电缆将左右两端分别表示为A端、B端，所述第一区域表示为：距离A端的0.02L范围内；所述第二区域表示为：从B端开始大于L/2且小于0.98L；所述第三区域表示为：从A端开始大于L/2且小于0.98L；所述第四区域表示为距离B端的0.02L范围内。

可选的，根据电缆A端传感器监测所述局放信号判断所述局放源位置包括：如果所述局放信号与A端的距离属于所述第三区域，则定位所述局放源的位置；反之则根据电缆B端传感器监测所述局放信号判断所述局放源位置。

可选的，所述根据电缆B端传感器监测所述局放信号判断所述局放源位置包括：如果所述局放信号与B端的距离属于所述第二区域，则定位所述局放源的位置；反之则根据A、B两端传感器监测的所述局放信号的幅值大小判断所述局放源的位置。

可选的，根据A、B两端传感器监测的所述局放信号的幅值大小判断所述局放源的位置包括：如果A端所述局放信号的幅值大于B端所述局放信号的幅值，则所述局放源的位置属于所述第一区域，反之则所述局放源的位置属于所述第四区域。

本发明技术效果：本发明公开了一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法，采用双端监测减少了信号在电缆中的传播长度，减少了信号在传播过程中的衰减和散射，因此能够更加容易的监测到局放信号；传统的双端监测方式需要对两端采集的局放信号进行卫星同步，本发明不需要双端同步处理，因此能够避免双端同步误差而导致的时间差估计值不够精确的问题；采用将电缆分段处理的方式能够在最大程度上减少信号衰减的同时减少了局放源位置不理想而导致的信号重叠问题的出现；采用能量累积曲线对采集到的局放信号进行累积可以在很大程度上减少环境噪声对局放信号监测的影响，然后利用小波变换方式以及自相关分析的方式计算入射波和反射波的时间差，在很大程度上也能够避免环境噪声对时间差造成的影响可以提高对时间差估计的准确度，对局放源的定位提高了准确性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例四分段式的电缆局放源双端监测定位方法的流程示意图；

图2为本发明实施例四段式电缆双端局放监测配置图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

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。

如图1所示，本实施例中提供一种四分段式的电缆局放源双端监测定位方法，包括以下步骤：

电缆左右两侧采用监测装置获取电缆的局放信号；

将电缆以中轴线为准分为左右两个部分，其中左右两个部分不等分为两区域且沿中轴线对称划分，获得四个区域，基于所述四个区域根据获取电缆的局放信号判断局放源所属区域位置。

不同类型的电缆有不同的衰减特性，即可以通过计算电缆的衰减系数来最终确定四个区域的范围。但是经过仿真计算发现不同类型的电缆衰减系数差别并不是很大，所以可以将该比例作为一个确定的值。

进一步优化方案，所述监测装置包括：电缆左右地线上分别安装高频电流传感监测装置，电缆地线连接到电缆的屏蔽层，当电缆本体产生局放信号时，信号沿电缆向左右两端传播至两端传感器产生反射向电缆对端传播；高频电缆传感器通过耦合电缆接地线上的电流采集所述局放信号，然后通过分析所述局放信号进行局放源的定位。

进一步优化方案，获取所述局放信号包括：电缆左侧高频监测装置采集传播到电缆左侧的所述局放信号，将所述局放信号进行时域上的能量累积，获取所述局放信号。

一次局放信号的能量最终会衰减为0，信号的能量曲线最终达到平稳状态，因此在能量累计曲线上由上升变为平稳时的拐点定局放信号到达点，因此利用能量累积曲线可以降低环境噪声对信号到达时刻确定准确度的影响。

进一步优化方案，所述局放信号获取能量累积的过程包括：将测得的初始局放信号进行能量转换，获取能量累积曲线，计算如下，

其中，u

能量累积曲线的拐点可以利用小波变换进行确定，小波变换继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的“时间-频率”窗口。

小波变换通过变换能够充分突出问题某些方面的特征，能对时间(空间)频率的局部化分析，通过伸缩平移运算能对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变换的困难问题。

通过小波变换对局部放电信号能量累积曲线进行N尺度小波分解并对能量集中的低尺度分量进行自相关分析，得到自相关序列，将相关序列中最大值点(主峰值点)作为起点，查找其他峰值点(侧峰值点)。

由于干扰信号的存在，自相关序列中可能包含有多个侧峰值点，将搜索到的最大的侧峰作为局放信号反射波的波达时刻，则主峰值点和最大次峰值点的距离便可以确定入射波和反射波的时间差，如下公式所示：

式中，d为局放源距离电缆左端长度，L为电缆长度，n

同理，可以得出电缆右端监测装置所测信号的入射波和反射波的时间差。根据电缆左端所计算的时间差以及电缆长度和信号波速便可确定局放源的位置，当所确定的局放源位于第三区域时则定位局放源的位置，若不在第三区域那么判断电缆右侧所定位的区域是否位于第二区域，如果位于第二区域则定位局放源位置，若不在第二区域则根据电缆两侧所得信号幅值大小确定局放源是位于第一或第四区域内。

进一步优化方案，基于所述能量累积曲线获得能量累积曲线的拐点，基于所述拐点利用小波变换进行多尺度小波分解，获得能量集中的低尺度分量，基于所述低尺度分量进行自相关分析，获得自相关序列，所述自相关序列的最大值点为主峰值点，通过所述自相关序列搜索到多个侧峰值点，选取最大的侧峰值点作为所述局放信号反射波的波达时刻，根据所述主峰值点和所述最大的侧峰值点的距离获取入射波和反射波的时间差，根据电缆左右端所计算的时间差以及电缆长度和信号波速便可确定局放源的位置。

进一步优化方案，所述四个区域包括第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，其中第一区域等于第四区域长度越占电缆长度的2％，第二区域长度等于第三区域长度约占电缆长度的48％。

进一步优化方案，所述电缆将左右两端分别表示为A端、B端，所述第一区域表示为：距离A端的0.02L范围内；所述第二区域表示为：从B端开始大于L/2且小于0.98L；所述第三区域表示为：从A端开始大于L/2且小于0.98L；所述第四区域表示为距离B端的0.02L范围内。

进一步优化方案，根据电缆A端传感器监测所述局放信号判断所述局放源位置包括：如果所述局放信号与A端的距离属于所述第三区域，则定位所述局放源的位置；反之则根据电缆B端传感器监测所述局放信号判断所述局放源位置。

进一步优化方案，所述根据电缆B端传感器监测所述局放信号判断所述局放源位置包括：如果所述局放信号与B端的距离属于所述第二区域，则定位所述局放源的位置；反之则根据A、B两端传感器监测的所述局放信号的幅值大小判断所述局放源的位置。

进一步优化方案，根据A、B两端传感器监测的所述局放信号的幅值大小判断所述局放源的位置包括：如果A端所述局放信号的幅值大于B端所述局放信号的幅值，则所述局放源的位置属于所述第一区域，反之则所述局放源的位置属于所述第四区域。

如图2所示，将电缆划分为四个区域，其中第一区域和第四区域分别靠近电缆的左端0.02L、0.98L处，第二区域和第三区域在电缆中间处划分。电缆左右地线上分别安装高频电流传感监测装置，电缆地线连接到电缆的屏蔽层，当电缆本体产生局放信号时，信号沿电缆向左右两端传播至两端传感器然后产生反射向电缆对端传播。高频电缆传感器通过耦合电缆接地线上的电流进行局放信号的采集，然后通过分析采集的局放信号进行局放源的定位。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。