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电工技术学报 2021年第8期36卷 1743-1751页

作者：李蓉周凯万航谢敏饶显杰四川大学电气工程学院成都610065 国家电网无锡供电公司无锡214000

为解决局部放电(PD)法和反射系数谱(RCS)法在电力电缆本体局部缺陷类型识别及定位方面存在的不足,提出一种基于输入阻抗谱的电力电缆本体局部缺陷类型识别及定位方法。首先,依据电力电缆分布参数模型,通过仿真分析,得到含有容性/感性缺... 详细信息

为解决局部放电(PD)法和反射系数谱(RCS)法在电力电缆本体局部缺陷类型识别及定位方面存在的不足,提出一种基于输入阻抗谱的电力电缆本体局部缺陷类型识别及定位方法。首先,依据电力电缆分布参数模型,通过仿真分析,得到含有容性/感性缺陷的电力电缆输入阻抗谱特征。然后,运用电力电缆输入阻抗谱、Kaiser窗实现对电力电缆局部缺陷的高灵敏度定位,得到具有直观性的定位谱图。最后,在实验室13m长的电力电缆上制作两种局部缺陷样本(铜屏蔽层缺损缺陷与热老化缺陷),用于验证所提方法的有效性。仿真和实验结果表明,该方法对长度大于5cm或电容变化大于±5%的局部缺陷具有较高的识别灵敏度,不仅能对电力电缆本体局部缺陷类型进行识别,还能实现对微弱缺陷的有效定位。

关键词：输入阻抗谱电缆本体缺陷类型识别局部缺陷定位 Kaiser窗

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基于阻抗频谱的电缆缺陷检测与定位方法研究

基于阻抗频谱的电缆缺陷检测与定位方法研究

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作者：孙言轩东北电力大学

学位级别：硕士

电力电缆作为电能的传输载体,有着保障社会稳定发展的重要作用。然而电缆经过长时间的使用或者在安装、维护时操作不当,会导致电缆出现破损、过热、老化等局部缺陷。为了避免因电缆缺陷而引发重大的安全事故,实现对电缆缺陷类型的判断... 详细信息

电力电缆作为电能的传输载体,有着保障社会稳定发展的重要作用。然而电缆经过长时间的使用或者在安装、维护时操作不当,会导致电缆出现破损、过热、老化等局部缺陷。为了避免因电缆缺陷而引发重大的安全事故,实现对电缆缺陷类型的判断识别、缺陷位置的准确定位和缺陷状态的评估将有着十分重要的意义。国内外专家学者为实现电缆的局部缺陷检测,已经进行了大量的研究。目前,相对成熟的阻抗法、行波法、局部放电法,检测时可能对电缆造成二次损伤,并且对微弱的缺陷不敏感,定位时存在误差。而近年来出现的频域反射法、时频域反射法、扩展频时域反射法可以进行准确定位,但由于仪器的造价成本过高,操作相对复杂,因此没有在实际工程中普及。本文开展了基于阻抗频谱的电缆缺陷检测与定位方法研究,主要完成工作如下所示:(1)研究了电缆的结构特征和各结构相应的功能,建立了含有局部缺陷的电缆模型。通过Matlab对电缆分布电阻、电感、电导、电容等参数进行仿真,分别研究了局部过热、老化、破损对电缆参数造成的影响,验证了各电缆参数缺陷前后的变化规律;并对电缆的整体传播系数、整体特征阻抗、电缆首端的反射系数谱和首端阻抗谱进行了仿真,得到了发生上述缺陷后电缆波形的变化规律。通过电缆首端阻抗幅值谱和相位谱的位移情况和峰值收缩或扩张的情况,实现了电缆缺陷类型的判断。(2)通过使用不含衰减系数的核函数构成新型的积分变换公式,将电缆阻抗幅值谱或相位谱由频域转换为空间域,实现缺陷处的定位。通过Matlab分别对含有局部破损、老化、过热缺陷的电缆进行定位仿真,实现了长60m～1000m电缆的一处到三处缺陷位置的准确定位,验证了本文定位方法的可行性。借鉴前人研究的遗传算法来计算老化电缆的阻抗值,结合定位结果,对电缆局部老化状态的评估判断进行改进;通过对电缆绝缘介质损耗角正切值的测量值与计算值进行对比,实现了直观的判断电缆局部老化的程度。(3)通过LCR1000a射频阻抗检测仪使用1MHz～100MHz的测试频率进行电缆检测实验,人为制造电缆局部过热、老化、破损缺陷,对15m、50m、82m长的15kv同轴XLPE电缆进行实测,成功验证使用电缆首端阻抗谱判别缺陷类型的可行性;同时,实验验证了对电缆缺陷处的精准定位,并通过与前人的定位方法进行对比,验证了本文定位方法在实际应用中的准确性和抗干扰性。

关键词：电缆首端阻抗谱缺陷类型判断积分变换局部缺陷定位

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