本發(fā)明涉及到一種高壓電力設備局部放電檢測系統及局部放電識別方法，屬于電力設備局部放電檢測技術領域。

背景技術：

與傳統的架空線相比，電力電纜供電具有不受外界環(huán)境影響、節(jié)約用地、電氣性能良好等優(yōu)點。隨著城市電網的發(fā)展，電力電纜的使用率不斷提高，電纜運行的可靠性受到電力部門的關注。高壓電纜由于其固有的安裝復雜性和長期大電流連續(xù)運行，再加上外力破壞、水樹入侵、設備缺陷、設備缺陷、施工工藝等綜合因素的影響，容易造成電纜運行故障。局部放電檢測是提高中高壓電纜和其他中高壓電力設備運行可靠性的有力手段。但是目前的電力設備局部放電檢測系統，受到兩個關鍵因素的制約，第一，現場的噪聲和干擾信號非常強烈，與局部放電信號混在一起，自動提取難度很大；第二，局部放電可能來自電纜本體、電纜終端接頭、電纜中間接頭、電纜兩端連接的設備，多源頭局部放電的區(qū)分難度較大。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，提升電力設備局部放電檢測的可靠性和判斷準確性，本發(fā)明提出了一種高壓電力設備局部放電檢測系統局部放電識別方法。

本發(fā)明采取的技術方案如下：

高壓電力設備局部放電檢測系統，包含一套完備的信號傳感與信號采集系統和一套新穎的局部放電識別方法。

一種高壓電力設備局部放電檢測系統，包括三支高頻電流互感器、一支暫態(tài)地電波傳感器TEV、一支相位信號獲取單元、三支高通濾波器、一支低通濾波器、三支寬帶增益放大器、數據采集單元，其特征在于：每支HFCT安裝在一根高壓電纜接地線上，暫態(tài)地電波傳感器TEV安裝在開關柜外壁上；三支HFCT分別通過一根BNC同軸電纜依次連接一支高通濾波器、一支寬帶增益放大器，并連接到數據采集單元的前三個通道；一支TEV通過另一根BNC同軸電纜直接連接到數據采集單元的第四通道；相位信號獲取單元安裝在高壓電纜上，并通過又一根BNC同軸電纜連依次接低通濾波器和數據采集單元的外部觸發(fā)接口。

所述的數據采集單元為LeCroy公司的HDO4000系列、HDO6000系列或HDO8000系列的12位高速數字示波器。

所述的高通濾波器為50Hz的高通濾波器。

高壓電力設備局部放電檢測系統的局部放電識別方法，包括對前三個通道的局部放電信號的識別和第四個通道的局部放電信號的識別，其特征在于，對前三個通道的局部放電信號的識別方法按以下步驟進行：

步驟1，瞬時脈沖信號提?。悍謩e通過三支HFCT進行原始數據采集，原始數據為HFCT(22)耦合到的信號，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時間長度、外部觸發(fā)為數據采集的觸發(fā)源、相位信號獲取單元獲取的50Hz正弦信號為觸發(fā)信號、10次重復采集前三個通道的原始數據；對前三個通道的原始數據進行白噪聲評估，通過白噪聲水平自動設置瞬時脈沖信號的提取門檻值，保留低于該門檻值的瞬時脈沖信號；

分區(qū)邊界條件求?。焊鶕娎|類型以及特征參數，特征參數為上升時間、下降時間、脈沖寬度、等效帶寬和等效時間長度，構造局部放電信號在電纜中傳播的傳遞函數f(L)＝A₀exp(-αL)，其中L為傳播的距離，α為通過對電纜的測試實驗得到的衰減系數，A₀為距離為0時的特征參數的測量值，f(L)為傳播距離L之后的特征參數的值，并根據電纜長度和電纜中間接頭的位置參數，求解電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設備中局部放電信號的特征參數的上下邊界條件；

步驟3，分區(qū)域確定局部放電信號位置，分4個不同階段的層次來判斷：

第1個階段判斷，判斷是否有來自電纜終端接頭的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜終端接頭局部放電的上下邊界之內，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷，如果有，則判斷為電纜終端接頭的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中；

第2個階段判斷，判斷是否有來自電纜中間接頭的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜中間接頭局部放電的上下邊界之內，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷，如果有，則判斷為電纜中間接頭的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中；

第3個階段判斷，判斷是否有來自電纜本體的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜本體局部放電的上下邊界之內，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則判斷為電纜本體的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中；

第4個階段判斷，判斷是否有來自電纜兩端連接設備中的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜局部放電的上下邊界之外，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則判斷為電纜兩端連接設備的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中。

高壓電力設備局部放電檢測系統的局部放電識別方法，包括對前三個通道的局部放電信號的識別和第四個通道的局部放電信號的識別；對第四個通道的局部放電信號的識別方法按以下步驟進行：通過TEV進行原始數據采集，原始數據為TEV耦合到的信號，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時間長度、外部觸發(fā)為數據采集的觸發(fā)源、10次重復采集開關柜的原始數據；通過白噪聲水平自動設置瞬時脈沖信號的提取門檻值，保留低于該門檻值的瞬時脈沖信號；將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則結束整體識別過程，如果有，則判斷為開關柜中的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中。

本發(fā)明判斷是否具有明顯的相位圖譜特征的方法采用現有技術，具體描述在文獻“基于K-Means聚類算法的自動圖譜識別在電纜局部放電在線監(jiān)測系統中的應用”，作者靖小平、彭小圣等人，《高電壓技術》，2012年9月第38卷第9期，第2437頁-2446頁。

與現有技術相比，本發(fā)明達到的有益效果是：

本發(fā)明可通過一套完備的信號傳感與信號采集系統和一套新穎的局部放電識別方法，能極大提高電力設備局部放電檢測的靈敏度和識別的正確率，具體如下：

(1)通過前三個通道高頻電流互感器HFCT的信號檢測，能有效耦合高壓電纜接地線上的局部放電信號，通過相位信號獲取單元獲得的50Hz正弦信號，穩(wěn)定觸發(fā)信號采集，并通過10次采集疊加，獲得更加清楚的局部放電相位圖譜。通過50Hz高通濾波器，濾掉工頻干擾信號，通過寬帶增益放大器實現對微弱局部放電信號的放大。通過12位高速數字示波器的數據采集，實現對原始信號的有效采樣。所有這些硬件組合，保證了高速、高精度、高靈敏度、高重復性局部放電原始數據的獲取。

(2)根據根據電纜類型以及特征參數，構造局部放電信號在電纜中傳播的傳遞函數，并根據電纜長度、電纜中間接頭位置等參數，求解電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設備中局部放電信號的特征參數的上下邊界條件，這些邊界條件的求取，將為干擾信號抑制提供很好的前提條件。

(3)根據局部放電信號分區(qū)邊界條件，分為4個不同階段判斷電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設備中是否有局部放電信號，將實現對多源頭局部放電的同步判斷，提高識別的準確度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的硬件系統示意圖和傳感器安裝示意圖；

圖2是本發(fā)明對前三個通道的局部放電識別流程；

圖3是本發(fā)明對第四個通道的局部放電識別流程。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明做進一步闡述，以下實例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。

高壓電力設備局部放電檢測系統，包含一套完備的信號傳感與信號采集系統和一套新穎的局部放電識別方法。

如圖1所示，一種高壓電力設備局部放電檢測系統，包括三支高頻電流互感器22、一支暫態(tài)地電波傳感器TEV21、一支相位信號獲取單元、三支50Hz高通濾波器25、一支低通濾波器24、三支寬帶增益放大器26、數據采集單元11，其特征在于：每支HFCT22安裝在一根高壓電纜接地線33上，暫態(tài)地電波傳感器TEV21安裝在開關柜12外壁上；三支HFCT22分別通過一根BNC同軸電纜31依次連接一支50Hz高通濾波器25、一支寬帶增益放大器26，并連接到數據采集單元11的前三個通道；一支TEV21通過另一根BNC同軸電纜31直接連接到數據采集單元11的第四通道；相位信號獲取單元23安裝在高壓電纜32上，并通過又一根BNC同軸電纜31連依次接低通濾波器24和數據采集單元11的外部觸發(fā)接口。所述的數據采集單元為LeCroy公司的HDO4000系列的12位高速數字示波器。當然也可以用LeCroy公司的HDO6000系列或HDO8000系列的12位高速數字示波器。

高壓電力設備局部放電檢測系統的局部放電識別方法，包括對前三個通道的局部放電信號的識別和第四個通道的局部放電信號的識別，如圖2所示，對前三個通道的局部放電信號的識別方法按以下步驟進行：

步驟1，瞬時脈沖信號提?。悍謩e通過三支HFCT22進行原始數據采集原始數據為HFCT(22)耦合到的信號，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時間長度、外部觸發(fā)為數據采集的觸發(fā)源、相位信號獲取單元獲取的50Hz正弦信號為觸發(fā)信號、10次重復采集前三個通道的原始數據；對前三個通道的原始數據進行白噪聲評估，通過白噪聲水平自動設置瞬時脈沖信號的提取門檻值，保留低于該門檻值的瞬時脈沖信號；

步驟2，分區(qū)邊界條件求?。焊鶕娎|類型以及特征參數，特征參數為上升時間、下降時間、脈沖寬度、等效帶寬和等效時間長度，構造局部放電信號在電纜中傳播的傳遞函數f(L)＝A₀exp(-αL)，其中L為傳播的距離，α為通過對電纜的測試實驗得到的衰減系數，A₀為距離為0時的特征參數的測量值，f(L)為傳播距離L之后的特征參數的值，并根據電纜長度和電纜中間接頭的位置參數，求解電纜終端接頭、中間接頭、電纜本體以及電纜兩端連接設備中局部放電信號的特征參數的上下邊界條件；

步驟3，分區(qū)域確定局部放電信號位置，分4個不同階段的層次來判斷：

第1個階段判斷，判斷是否有來自電纜終端接頭的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜終端接頭局部放電的上下邊界之內，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷，如果有，則判斷為電纜終端接頭的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中；

第2個階段判斷，判斷是否有來自電纜中間接頭的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜中間接頭局部放電的上下邊界之內，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷，如果有，則判斷為電纜中間接頭的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中；

第3個階段判斷，判斷是否有來自電纜本體的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜本體局部放電的上下邊界之內，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則判斷為電纜本體的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中；

第4個階段判斷，判斷是否有來自電纜兩端連接設備中的局部放電信號，通過比較瞬時脈沖信號的特征參數是否在電纜局部放電的上下邊界之外，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則保留這些瞬時脈沖信號，將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則進行下一個階段的判斷；如果有，則判斷為電纜兩端連接設備的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中。

高壓電力設備局部放電檢測系統的局部放電識別方法，包括對前三個通道的局部放電信號的識別和第四個通道的局部放電信號的識別。如圖3所示，對第四個通道的局部放電信號的識別方法按以下步驟進行：通過TEV進行原始數據采集，原始數據為TEV耦合到的信號，以125MS/s為采樣率、20ms為采樣時間長度、外部觸發(fā)為數據采集的觸發(fā)源、10次重復采集開關柜的原始數據；通過白噪聲水平自動設置瞬時脈沖信號的提取門檻值，保留低于該門檻值的瞬時脈沖信號；將10次原始數據的提取結果疊加，繪制局部放電相位圖譜，判斷是否具有明顯的相位圖譜特征，如果無，則結束整體識別過程，如果有，則判斷為開關柜中的局部放電信號，計算放電量，并將結果寫到數據庫中。

本發(fā)明判斷是否具有明顯的相位圖譜特征的方法采用現有技術，具體描述在文獻“基于K-Means聚類算法的自動圖譜識別在電纜局部放電在線監(jiān)測系統中的應用”，作者靖小平、彭小圣等人，《高電壓技術》，2012年9月第38卷第9期，第2437頁-2446頁。