[发明专利]一种基于结构相似性算法的单芯电缆局放定位方法

说明书

本发明公开了一种基于结构相似性算法的单芯电缆局放定位方法，针对电力电缆线路经常出现的绝缘故障，基于结构相似性算法提高电缆局放定位精确度，进而提高输电线路的稳定性。所述定位方法主要包括以下步骤：首先通过离线测定，对某一特定型号的电缆测量出相关实验参数；其次通过在电缆接头处的金属护层接地端安装的高频电流互感器实时监测PD信号，并传回控制中心分析；最后应用SSIM算法比对两端脉冲信号的相似度，实现对PD源的精确定位。该方法不仅能在线完成PD源定位，且对靠近电缆接头和终端的PD源也能有效定位，试验结果的误差在1m内，为后续的故障控制、清除提供可靠的保护动作依据。

技术领域

本发明涉及一种基于结构相似性算法的单芯电缆局放定位方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着现代电网的不断发展，输电线路作为其中重要的一环越来越受到重视，交联聚乙烯(XLPE)电力电缆以优异的电气绝缘性能被广泛的应用在智能电网、发电厂、飞机、轨道交通和大型船舶等系统中，而它的运行状况、绝缘性能直接关系到整个系统的稳定运行。根据电力电缆的设计，其寿命一般在15-20年之间，但在投运的初期故障率较高，原因是电缆本身及附件中存在的绝缘缺陷易引发局部放电(PD)，特别是在城市电网中，因电缆常年直埋地下受温度、水、有机化合物、酸、碱和微生物等影响，加速了绝缘层中局部放电的发展过程，逐渐形成电树枝最终诱发永久性故障，导致整个局部系统的停运甚至失控。为减少电缆的故障率，在永久性故障发生前定位PD源显得尤为重要。

目前常见的定位方法：幅值频率图法(AF)，通过不同位置采集的PD信号，经时域和频域分析计算实现定位，但因模糊的定位结果该方法仅能作为预测手段；相位差方法，根据入射波和反射波在频域中的相位差实现定位，该方法对于靠近电缆接头或终端的PD源无法定位。

本发明目的在于克服传统局放定位方法的不足，提出一种基于结构相似性算法的单芯电缆局放定位方法。该方法实时监测电缆接头处金属护层的PD信号，并进行数据分析，应用SSIM算法比对线路两端脉冲信号的相似度，实现对PD源的精确定位，为后续的故障控制、清除提供可靠的保护动作依据。

本发明所采用的技术方案是：通过离线测定对某一特定型号的电缆测量出相关实验参数，为后续分析计算做铺垫；再通过安装在接头处金属护层接地端的高频电流互感器实时监测可能出现的PD信号，并传回控制中心分析计算脉冲信号的SSIM值，当该值大于设置的阈值时，判断为外部源，反之为内部源；最后在判定为内部源的情况下，应用SSIM算法比对进行局放源的精确定位。

附图说明

附图1是电力电缆等效模型

附图2是基于SSIM算法的PD源定位流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步描述。

首先参见图1，当在电缆1内部设置PD源时，规定PD源相对于电缆接头1和2属于外部源，相对于电缆接头1和3属于内部源。在每个电缆接头处的金属护层接地端安装高频电流互感器，实时监测PD脉冲信号。图中L为一节电缆的长度，U为流经电缆接头的局放电压信号，I为电缆接头接地点的电流信号，I_RS为电缆接头接地点电流的模变换值。

参见图2,本发明所述的一种基于结构相似性算法的单芯电缆局放定位方法包括以下步骤：

(1)离线测定传输函数A，计算步长Δt，电缆的单位长度L_min，传播时延τ等实验参数，并选取合适的数据窗口(DataWindows，DW)

DW＝min{DW₁,DW₂}

其中式中的τ_C和τ_S分别为线芯和金属护层两种模态下的传播时延；