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基于宽频阻抗谱的电缆绝缘水树定位机理及算法研究

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电力科学与技术学报 2024年第3期39卷 125-133页

作者：魏力强苏金刚韩涛姚羽霏庞先海国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北石家庄050021 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

XLPE配网电缆水树故障频发,对电网的安全运行造成威胁。为研究基于宽频阻抗谱的配网电缆水树定位机理,开展加速水树老化实验并测量水树生长不同阶段的电缆微元参数变化,建立电缆水树截面的有限元模型,仿真验证实验测量结果;确定定位算... 详细信息

XLPE配网电缆水树故障频发,对电网的安全运行造成威胁。为研究基于宽频阻抗谱的配网电缆水树定位机理,开展加速水树老化实验并测量水树生长不同阶段的电缆微元参数变化,建立电缆水树截面的有限元模型,仿真验证实验测量结果;确定定位算法中的最佳窗函数及入射波形,优化定位算法并依据实验结果验证算法的有效性。结果表明,水树的生长将造成该区域电导和电容的增加,基于宽频阻抗谱的定位方法对于水树引发的局部电容微小变化较敏感,对电导变化不敏感,电容变化定位图谱为典型的双峰特征,且反射峰值大小与局部电容变化量成正比。

关键词：电缆宽频阻抗谱水树分布参数定位

110kV皱纹铝护套电缆缓冲层缺陷宽频阻抗谱检测技术

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110kV皱纹铝护套电缆缓冲层缺陷宽频阻抗谱检测技术

作者：赵鹏华南理工大学

学位级别：硕士

交联聚乙烯皱纹铝护套电缆缓冲层缺陷频发,该类缓冲层缺陷初期表现为皱纹铝护套、缓冲层阻水带、绝缘屏蔽层表面出现白色粉末,长时间作用后会引发缓冲层阻水带、绝缘屏蔽层的烧蚀,并逐步发展威胁至主绝缘,最终导致电缆绝缘被击穿。缓冲... 详细信息

交联聚乙烯皱纹铝护套电缆缓冲层缺陷频发,该类缓冲层缺陷初期表现为皱纹铝护套、缓冲层阻水带、绝缘屏蔽层表面出现白色粉末,长时间作用后会引发缓冲层阻水带、绝缘屏蔽层的烧蚀,并逐步发展威胁至主绝缘,最终导致电缆绝缘被击穿。缓冲层缺陷的发展严重威胁电力系统的供电质量与安全稳定运行。本文在充分考虑皱纹铝护套电缆实际结构和该类型缓冲层缺陷特点后建立了电缆缓冲层的分布式等效电路模型,通过Simulink平台对缓冲层阻抗进行了仿真分析。研究了不同长度电缆在阻水带正常和有缺陷时的缓冲层阻抗幅值及其变化趋势。提出了一种基于缓冲层阻水带替换的缓冲层缺陷修复技术,研究了在不同长度间隔的缓冲层内替换不同长度阻水带的缓冲层缺陷修复效果,并给出了修复建议。通过仿真研究了电缆缓冲层阻抗与缓冲层相关性能参数的关联性,为电缆缓冲层的宽频阻抗谱检测技术提供了理论基础。研究了电缆缓冲层的宽频阻抗特性,提出了交联聚乙烯皱纹铝护套电缆缓冲层缺陷的宽频阻抗谱检测技术。通过不同接线方式检测试验研究了适用于缓冲层缺陷的宽频阻抗谱检测技术与测量方法。基于不同接线方式检测试验结果进一步研究了电极周向相对位置对电缆缓冲层宽频阻抗谱的影响。提出一种宽频阻抗谱检测电缆缓冲层白粉缺陷的方法:从电缆端部圆周四个位置测量绝缘屏蔽层/铝护套的宽频阻抗谱,若测得的缓冲层宽频阻抗幅值谱、相位谱基本一致,则无白粉缺陷,其中幅值谱可能约为100-300Ω的常数;若不同位置测得的缓冲层宽频阻抗幅值谱相互呈平移分布,且最大的宽频阻抗谱幅值比最小时大2倍以上,则可判断缓冲层中有白粉。测量和分析了不同长度、不同缺陷状态以及退役故障电缆的宽频阻抗谱。制作了长达185.3 m的包含阻水带质量差、缓冲层有大间隙、缓冲层中存在绝缘物质、绝缘屏蔽层受损、阻水带受潮、主绝缘受损和铝护套紧轧七种模拟缺陷的电缆试样,总结了模拟缺陷电缆试样的制作经验。对复合缺陷电缆试样和单一缺陷电缆试样进行了宽频阻抗谱检测和分析。

关键词：交联聚乙烯皱纹铝护套电缆缓冲层宽频阻抗谱

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基于宽频阻抗谱的配电电缆中间接头定位研究

基于宽频阻抗谱的配电电缆中间接头定位研究

作者：吴卓伦华南理工大学

学位级别：硕士

随着电网发展,配电电缆得到了广泛应用,对配电电缆的维护极其重要。在电力系统中,相对于35k V及以上的主网电缆,10k V及以下的配电电缆分布范围更广,且更容易发生故障,而大部分配电电缆故障都是发生在中间接头处,如果可以提前确定中间... 详细信息

随着电网发展,配电电缆得到了广泛应用,对配电电缆的维护极其重要。在电力系统中,相对于35k V及以上的主网电缆,10k V及以下的配电电缆分布范围更广,且更容易发生故障,而大部分配电电缆故障都是发生在中间接头处,如果可以提前确定中间接头的位置并记录在案,有助于运维人员缩短抢修时间,也便于运维人员对中间接头进行日常巡视,所以电缆中间接头定位研究对于配网安全稳定运行有重要意义。目前国内外很少有针对电缆中间接头定位的研究,而主要集中在对电缆缺陷定位及运行状态诊断等方面的研究。如果以人工沿线巡查的方式查找中间接头,人力和时间成本会相当高,为满足现阶段对长距离配电电缆若干个中间接头定位的需求,本文针对现有国内外研究的不足,提出了基于宽频阻抗谱技术的配电电缆中间接头定位方法。本文首先依据传输线理论建立了含中间接头的电缆首端输入阻抗谱计算模型,在此基础上提出一种阻抗谱离散积分变换分析方法,将电缆阻抗谱转化为反映电缆传播系数随空间位置变化的积分变换函数,从而利用积分变换函数图像实现中间接头的定位。本文通过构建电缆仿真模型开展电缆中间接头定位仿真实验,验证了所提的定位方法的有效性和可靠性,并通过一系列的仿真实验分析了中间接头距电缆首端的距离、电缆长度、电缆中间接头个数、测试频率范围等因素对中间接头定位效果的影响。研究结果表明,电缆存在多处中间接头时,越靠近首端的中间接头越容易被识别,定位精确度越高,通过选取合适测试频率范围可以改善定位效果,电缆在特定位置存在中间接头时,该中间接头后段的电缆长度变化基本不影响该中间接头的定位效果。因此,对于长度很长的电缆可采用双端阻抗谱测量的方法进行综合判断,可以更加可靠有效地实现电缆全长范围内所有中间接头的定位。

关键词：电缆中间接头宽频阻抗谱接头定位积分变换

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基于宽频阻抗谱的电缆诊断新技术研究及应用

通信电源技术 2020年第17期37卷 4-9页

作者：张力叶保璇王康坚余盛达李恒汪进锋李兴旺海南电网有限责任公司文昌供电局海南文昌571300 北京振中建园电力技术发展有限公司北京100085 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080

随着工业化发展和电网技术的改革,电缆在城乡配电网中得到了广泛应用。为了确保输电线路供电的安全可靠,应尽量避免由电缆故障和老化而引发供电损失。诊断并定位分析电缆故障,是保证电缆安全稳定运行的关键环节,因此研究了一种基于宽频... 详细信息

随着工业化发展和电网技术的改革,电缆在城乡配电网中得到了广泛应用。为了确保输电线路供电的安全可靠,应尽量避免由电缆故障和老化而引发供电损失。诊断并定位分析电缆故障,是保证电缆安全稳定运行的关键环节,因此研究了一种基于宽频阻抗谱的电缆诊断新技术。利用高频下的电缆阻抗谱,发现影响电缆整体的局部缺陷,如水树缺陷、进水受潮以及机械损伤等。通过测距的方式,找出缺陷点的位置,并通过现场试验进行验证。结果表明,该方法可以对中压电力电缆进行故障检测和故障定位,能有效应用于电缆的在线监测。

关键词：状态监测故障定位电缆老化宽频阻抗谱

基于宽频阻抗谱BIS的XLPE电缆绝缘电树枝缺陷定位方法

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电工技术 2024年第13期 160-162页

作者：郑渠岸刘莹刘兆领国网天津市电力公司天津300010

提出了一种改进的宽频阻抗谱BIS方法来定位XLPE电缆中的电树枝缺陷。进行了不同温度下的电树枝实验,以启动不同类型的电树枝。利用矢量网络分析仪测试了电树枝生长过程中的高频电容特性。采用改进的定位算法计算了含有不同类型电树枝缺... 详细信息

提出了一种改进的宽频阻抗谱BIS方法来定位XLPE电缆中的电树枝缺陷。进行了不同温度下的电树枝实验,以启动不同类型的电树枝。利用矢量网络分析仪测试了电树枝生长过程中的高频电容特性。采用改进的定位算法计算了含有不同类型电树枝缺陷的20m长电缆的定位谱,结果表明切片样品的电容随着电树枝的生长而减小。丛林状电树对电容参数的影响大于松枝状电树枝。在丛林状电树枝的定位谱中发现了一个典型的双峰,在松枝状电树枝的光谱中发现了单个峰。

关键词： XLPE电缆电树枝劣化位置宽频阻抗谱分布参数

宽频阻抗谱分析在输电电缆故障检测中的研究及应用

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上海电力 2019年第5期32卷 19-22页

作者：何邦乐安然周韫捷叶颋韩琴琴朱隽辰张伟国网上海市电力公司电缆分公司上海200072)

为了提高输电电缆故障检测水平,研究了一种输电电缆故障检测新方法首先介绍了电缆宽频阻抗谱的技术原理,然后采用线性共振技术对电缆宽频阻抗进行测量和特征分析,并将其应用于220 kV电缆故障检测中。现场实例的分析结果表明,宽频阻抗谱... 详细信息

为了提高输电电缆故障检测水平,研究了一种输电电缆故障检测新方法首先介绍了电缆宽频阻抗谱的技术原理,然后采用线性共振技术对电缆宽频阻抗进行测量和特征分析,并将其应用于220 kV电缆故障检测中。现场实例的分析结果表明,宽频阻抗谱分析能有效检测电缆绝缘缺陷,故障定位精度满足工程要求。给出的方法能为输电电缆故障检测提供技术参考。

关键词：输电电缆宽频阻抗谱线性共振故障检测

XLPE配电电缆热老化段和集中性缺陷的辨识与定位

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中国电机工程学报 2021年第23期41卷 8231-8240页

作者：单秉亮李舒宁程俊华王伟李成榕新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

XLPE配电电缆空间跨度大、运行环境复杂,长期运行后极易出现分段老化现象,威胁电网运行安全,准确定位电缆中的缺陷极为重要。基于宽频阻抗谱(broadband impedance spectrum,BIS)法已建立的诊断函数可以实现电缆中阻抗不连续点的定位,但... 详细信息

XLPE配电电缆空间跨度大、运行环境复杂,长期运行后极易出现分段老化现象,威胁电网运行安全,准确定位电缆中的缺陷极为重要。基于宽频阻抗谱(broadband impedance spectrum,BIS)法已建立的诊断函数可以实现电缆中阻抗不连续点的定位,但无法区分电缆中的老化段和集中性缺陷。该文仿真分析现有诊断函数用于电缆中缺陷辨识存在的局限性,构建新型诊断函数,提出基于诊断函数波形特征辨识与定位电缆热老化段和集中性缺陷的方法。与此同时,基于理论分析特征峰波形特征的产生原因。最后,利用60m XLPE电缆制造含缺陷电缆模型,并基于实验验证所提方法的有效性。结果表明:所提出的方法可有效辨识与定位电缆中的老化段和集中性缺陷,在配电电缆状态评估和检修中具有较好的应用前景。

关键词： XLPE配电电缆宽频阻抗谱分段老化电缆缺陷辨识缺陷定位

基于阻抗谱加窗傅里叶变换的电缆多段缺陷识别方法

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电网与清洁能源 2022年第9期38卷 80-88页

作者：娄为何毅帆曲兰青张浩天穆海宝国家电网有限公司华东分部上海200120 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310004 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

电缆各类潜伏性缺陷的识别和定位对电力运维具有重要意义,然而现有电缆检测方法无法在故障产生前对电缆老化、局部破损等缺陷检测进行定位。提出了一种基于电缆宽频阻抗谱的无损局部缺陷检测方法,可以有效地定位电缆早期缺陷,避免演变... 详细信息

电缆各类潜伏性缺陷的识别和定位对电力运维具有重要意义,然而现有电缆检测方法无法在故障产生前对电缆老化、局部破损等缺陷检测进行定位。提出了一种基于电缆宽频阻抗谱的无损局部缺陷检测方法,可以有效地定位电缆早期缺陷,避免演变产生电缆故障事故。建立电缆分布参数的数值模型,研究了电缆阻抗谱特征规律,对比分析不同老化程度的潜伏性缺陷的出现对电缆阻抗谱的影响,分析了不同潜在缺陷的频域阻抗谱特征;对含有缺陷的电缆阻抗谱进行离散傅里叶变换,并以切比雪夫窗函数对积分变换的结果进行处理,实现了对多段潜伏性缺陷的准确定位。实验和仿真结果表明:该方法可以实现电缆上多段潜伏性缺陷定位,通过窗函数算法可以显著抑制噪声,提升定位精度。为电缆故障定位技术改进提供了新的技术手段。

关键词：电缆缺陷宽频阻抗谱切比雪夫窗缺陷定位

基于改进积分变换法的导体不连续电缆无损识别与定位技术研究

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电网与清洁能源 2023年第8期39卷 95-104,115页

作者：邓志祥王帅任慧敏于鹏王昱力潘建兵徐在德张大宁穆海宝国网江西省电力有限公司电力科学研究院江西南昌330096 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049 国网陕西省电力有限公司经济技术研究院陕西西安710065 国网江西省电力有限公司南昌市红谷滩供电分公司江西南昌330038 中国电力科学研究院有限公司武汉分院湖北武汉430074

随着配电网电缆使用量的逐年增加,出现部分电缆导体不连续的质量问题,造成经济损失的同时可能威胁到配电网的安全稳定运行,现有方法难以无损检测识别并定位此类问题。建立了电缆首端宽频阻抗谱数学模型,分析了导体不连续电缆的宽频阻抗... 详细信息

随着配电网电缆使用量的逐年增加,出现部分电缆导体不连续的质量问题,造成经济损失的同时可能威胁到配电网的安全稳定运行,现有方法难以无损检测识别并定位此类问题。建立了电缆首端宽频阻抗谱数学模型,分析了导体不连续电缆的宽频阻抗谱特点;采用了积分变换法将电缆宽频阻抗谱函数变换为空间域函数,用以实现电缆不连续点的识别定位,并采用切比雪夫窗和传播系数实测法对积分变换法进行了改进,大幅减小了定位曲线的涟漪效应,提高了定位的准确性;最后,定制了50 m长的10 kV导体不连续配电电缆。实验验证了所提算法的有效性,定位误差不超过0.8%。研究成果对于实现电缆精细化运维、提高配电系统运行可靠性具有一定参考意义。

关键词：导体不连续电缆宽频阻抗谱改进积分变换法切比雪夫窗定位曲线