电力电缆局部放电在线检测以及缺陷识别

电力电缆局部放电在线检测以及缺陷识别

孙韦

陕西省电子技术研究所有限公司   陕西省  西安市 710036

摘要：在城市现代化进程加快的背景下，电力供应系统的稳定性，不仅仅会影响到经济社会的持续发展，还会影响到人们日常生活和工作。在电力系统运作过程中，电力电缆局部放电属于重要故障之一，要能够使用有效的检测技术方案，迅速地对于这样的缺陷进行识别，继而在短时间内去处理，这样电力电缆系统才能够处于稳定运作的状态。文章从这个角度来看，首先对于电力电缆局部放电的基本理论进行概述，继而关注局部放电检测系统的搭建问题，在此基础上探究缺陷模式识别机制的构建，期望可以迅速地对于电力电缆局部放电进行检测和识别。

关键词：电力电缆；局部放电；在线检测；缺陷识别

在科学技术不断发展的背景下，作为能源供应行业的电力，也获得了空前的发展机遇，各个地区的电力电缆工程相继开展，使得电力系统朝着更加健全的方向进展。当然需要注意的是在电力系统完善的期间，会使用大量的电力电缆，电力电缆的长期服役股哟城中，会出现局部放电的缺陷，这种缺陷需要迅速被检测和识别出来，继而采取有效措施去改善，这样才能够保证电力电缆发挥其在电力系统中的效能。

一、电力电缆局部放电的概述

电力电缆行业在制造业快速发展的背景下，研发除了很多高性能的电力电缆产品，有些还会使用到特殊的工况条件下，继而成为我国电力系统中的重要组成部分之一。虽然有不同规格，不同性能，不同品质的电力电缆产品，但是其多数情况下会由如下几个部分构成：导体、导体屏蔽、绝缘层、绝缘屏蔽、铜带屏蔽、包带、内护套、钢丝铠甲、钢丝、外护套等。从理论上来讲述，导体之间绝缘仅被部分桥接的电气发生放电现象，可能在导体附近产生，也可能在导体附近之外的地方产生。从电力电缆局部放电的类别来看，可以将其归结为内部气隙局部放电类型、尖刺局部放电类型、沿面局部放电类型、悬浮局部放电类型等。

二、电力电缆局部放电检测系统的构建

电力电缆局部放电检测系统，就是倡导将电力电缆局部放电检测和识别作为重要目标，将在线检测方法巧妙地融入进去，发挥传感器和采集卡的效能，继而确保可以迅速地实现抗干扰方案的选择，这样可以使得实际在线检测能够更好与日常维护工作关联起来。在此过程中，需要注意的节点有：

（一）引入高频电流传感器

在对于线圈参数、电磁参数、等效电路之间关系进行研判之后，借助传递函数和幅频特性函数，依靠对应技术标准，可以将电磁参数范围界定下来，继而进行比较选择出合适的取值，这样自然可以对于线圈的材料和大小有着更加清晰的思路。高频电流传感器，是有罗格夫斯线圈构成，将其架构在骨架中，在实际设计的环节需要注意的问题有：对于骨架大小进行界定的时候，要对于带宽参数、使用频率参数进行慎重选择；线圈骨架多数都是圆形的，如果有特殊的需要，可以将其转化为其他形状；传感器设置的时候，需要确保可以对于安装过程、使用过程、维护过程进行控制，体积应该保持在较小的状态；考虑选择线径比较粗的绕组，避免缠绕的时候出现断裂的情况；选择绝缘性好的材料，并且保证磁芯材料和制作绕组处于相互分离的状态，各个绕组之间要能够避免杂散电容的负面影响。在传感器设定好之后，还需要对于传感器的性能进行测试，确保其处于理想的状态。

（二）科学选择数据采集卡

数据采集卡也是该系统中的重要组成部分，此时可以将FPGA作为首选，因为它有着高采集速度、快速大量存储的优势，并且还有比较好的人机交互界面，继而以C语言为基础实现上位机的界定，使用Winform控件去进行软件界面的设定，对于采集界面而言，其主要包括的有操作区域、信息区域、文件区域。

（三）采取一定的抗干扰措施

要想切实地发挥该系统在线检测的效果，还需要保证其处于良好的运行环境，此时就需要关注硬软件抗干扰性能的发挥。在此过程中需要将关注点放在：其一，硬件抗干扰方面，选择粗的铜导线，将其作为高压引线，这样可以避免在连接高压导线的时候出现局部放电的现象，在接地方式选择的时候，可以以单点接地为主要路径，这样可以避免电位差，保证实际测量结果处于精准的状态；其二，软件方面的抗干扰，可以使用dbN系统小波去进行降噪处理，这样对应的仿真信号，可以以双指数衰减震荡波形的方式来进行模拟，降噪过程中，还需要依照四种阈值规则，来达到降噪的目的。对于原始仿真信号，在加入噪声之后，放电信号可以更好地发挥自身的效能[1]。

（四）实现检测系统的构建

    从设备构成来看，其主要包括的内容有：正弦交流电源、变压器、高频电流传感器、采集卡、升压器、上位机等，以太网口会将计算机设备与采集卡关联起来，以保证数据可以进行有效的传输，采集到的局部放电脉冲数据会上传到计算机，继而为后续的数据处理奠定基础。在上述系统连线架构的过程中，检测系统可以更好地发挥自身的效能。如果在实际在线检测的时候，使用的是电磁耦合法，此时需要遵循的步骤为：其一，在原理图的基础上，实现电力电缆局部放电在线检测系统的构建，确保可以将不同类型的缺陷模型融入进去，这样可以快速地进行连线，并且保证数据采集目标得以实现。其二，采集卡与计算机关联，计算机可以在采集界面去进行管理，在此过程中，无论是采样率和采样时间，还是采样大小和采样数据，都可以进入到合理设置的状态。其三，在局部放电检测系统搭建之后，还需要接入放电模型，在此基础上进行通电操作，并且不断采取措施实现电压的提升，这样可以看到脉冲信号，记录对应的电压数值，实验才能够很好地承受对应的电压。其四，在搭建好的系统中介入四种缺陷模型，从零开始加压，这样可以看到脉冲信号，迅速停止加压，记录对应幅值，这就是局部放电起始电压。其五，对于每个缺陷模型，如果是不同的电压等级放电测量，要能够将其与测量、数据关联起来，存储到计算机中去，观察和记录不同的脉冲波形，对于数据进行处理，形成放电谱图，进行对比观察，研判其变化规律

[2]。

三、电力电缆局部放电缺陷模式识别机制构建

电力电缆局部放电在线检测技术可以检测其存在的问题，而在实际运行维护中还需要有着健全的缺陷模式识别机制，这样才能够引导对应的运维朝着更加精准的方向发展。在此过程中，需要注意的节点有：其一，实现模式识别系统的构建，主要可以将其归结设计环节和实现环节。在设计环节，要能够将有限的样本数据进行分类器设定，这是分类识别的过程，再者依靠统计模式识别系统和结构模式识别系统，可以将上述的信息进行处理，继而得出一个相对精准的判别。其二，发挥支持向量计算法的效能[3]，依靠样本训练、识别结果之间关系的处理，可以使得函数，可以准确地识别出不同缺陷类别地放电信号，由此使得识别机制的效能能够很好地发挥出来。从上述的机制架构来看，是上述在线检测系统的结果为基础，获取到对应放电谱图之后，选取对应特征量，继而进行数据特征提取，在此基础上实现决策方法之间的对比分析，选择一对多的分类算法，继而使得电力电缆局部放电缺陷进入到分类识别的状态。在此基础上，选择一些核函数，进入到电力电缆局部放电缺陷类别认定中去，再者发挥分类器训练和优化参数的效能，保证实际识别精准度不断提升。

四、结语

    综上所述，电力系统稳定运行的过程中，电力电缆局部放电故障是有害的，要能够保证迅速地对于此故障进行检测，并且做好识别，这将为后续的故障应对奠定良好的基础。为此，可以巧妙地将在线检测技术融入进去，并且发挥识别机制的效能，在两者的协同下，使得电力电缆局部放电故障的处理效率可以不断提升。

参考文献

[1]曲冰洁. 10 kV电缆中间接头防火防爆装置的研究与设计[J]. 电气应用,2022,41(08):101-104.

[2]刘文浩,吴毅江,李文泽,王洪雨,Ashfaque Ahmed Bhatti,彭小圣,何顺姬. 基于随机决策森林的高压电缆局部放电模式识别[J]. 高压电器,2022,58(06):165-170+177.

[3]曲宝玮. 煤矿高压电缆绝缘监测系统设计与应用研究[J]. 矿业装备,2022,(03):236-237.