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基于阻抗频域信息的电缆接头内部缺陷评估方法

基于阻抗频域信息的电缆接头内部缺陷评估方法

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作者：罗杨茜玥重庆大学

学位级别：硕士

现代电力系统中,电缆承担着在发、输、变、配、供电线路中的强电电能传输,具有极其重要的作用。随着电缆数量的增多,电缆事故发生频率也逐渐增加。电缆接头是电缆事故的高发段,严重的电缆接头事故会造成较大的经济损失和不良社会影响。... 详细信息

现代电力系统中,电缆承担着在发、输、变、配、供电线路中的强电电能传输,具有极其重要的作用。随着电缆数量的增多,电缆事故发生频率也逐渐增加。电缆接头是电缆事故的高发段,严重的电缆接头事故会造成较大的经济损失和不良社会影响。对电缆接头内部缺陷进行评估,有利于防止电缆接头永久性故障的发生。阻抗作为电缆自身属性,仅与电缆的形状,几何尺寸,导体相对位置,介质材料特性,导体趋肤效应等自身特性因素有关。电缆接头缺陷处由于介质材料的复介电常数,压接管电导率发生变化,以及电缆接头形状与电缆本体段的不同,会造成电缆本体,电缆接头,以及含有缺陷的电缆接头的阻抗值各不相同。依据传输线基本原理,当波沿线路传播时,遇到线路参数发生变化时,在节点上必然产生折射和反射。因此国内外已有学者提出利用高频下采集得到的电缆首端输入阻抗信息来实现电缆缺陷的诊断。但由于电缆接头结构相对复杂,阻抗计算困难,国内外尚没有提出针对电缆接头内部缺陷的阻抗频域信息评估方法。论文针对已有研究的缺陷,提出了基于阻抗频域信息的电缆接头内部缺陷评估方法。论文的主要创新性工作包括:(1)提出了电缆接头阻抗计算模型。针对复杂的电缆接头结构,重点研究了电缆接头模型的等效与拆分,并考虑了高频下导体的趋肤效应和半导电材料的高频介电特性对阻抗计算的影响。最后通过搭建三维有限元仿真模型,验证了阻抗计算模型的准确性。(2)基于电缆首端阻抗频域测量信息和积分变换函数,提出了能够有效表征电缆接头内部缺陷程度的诊断函数。针对缺陷程度、缺陷所在位置的不同以及含有多个缺陷的线路诊断函数进行波形分析,对比各种情况下不同缺陷程度诊断函数的相似点和不同点,为后面的缺陷程度分类提供基础。最后运用矢量网路分析仪和10kV高压电缆搭建实验平台,对论文提出方法的可行性进行了验证。(3)建立了基于支持向量机的电缆接头内部缺陷评估模型。该评估模型以诊断函数波形随电缆接头内部缺陷程度变化的规律为依据,同时将突变峰极值和周围纹波幅值作为输入信息。为了提高评估模型的准确率,利用粒子群算法对评估模型参数进行优化,并通过比较不同核函数之间的准确性对核函数进行选择,使两类缺陷的评估准确率均达到预期的要求。

关键词：电缆接头内部缺陷阻抗频域信息

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