[发明专利]一种电缆局部放电在线定位方法

权利要求书

1.一种电缆局部放电在线定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：通过实验模拟局部放电脉冲信号在电缆中的传播，得到局部放电脉冲信号在电缆中的传播规律，并建立局部放电脉冲信号脉宽与传输距离对应关系；

步骤2：选择合适的脉冲函数，模拟原始局部放电脉冲信号，通过多次时域与频域变换，推导出理想情况下，考虑频率特性的局部放电脉冲信号脉宽变化与传输距离间的函数关系式；

步骤3：在线监测电缆的电压变化，通过监测到的信号，判断电缆的运行状态，即判断电缆是否发生了局部放电现象；当电缆发生局部放电故障时，监测电缆故障时的脉冲电压信号，提取局部放电电压信号的脉宽参数；

步骤4：将步骤3中的脉宽参数，分别代入步骤1中的数据库与步骤2中的函数关系式，分别求解出各对应的故障距离，按照迭代方法，对求解结果进行迭代计算，直至迭代结果满足误差要求；

步骤5：根据局部放电源位置求解公式，求解局部放电源故障距离。

2.根据权利要求1所述一种电缆局部放电在线定位方法，其特征在于：所述步骤1中，基于PSCAD/EMTDC建立了一条频率相关相域模型的电缆，根据仿真实验结果，利用MATLAB将脉冲信号各参数与传输距离进行拟合，得到了完整的脉冲幅值变化拟合曲线，为得到脉冲随传输距离变化的衰减情况，按以下步骤对两者进行拟合：

S11：沿电缆线设置n个监测点，分别表示为N1、N2、……、Nn，距电缆故障点的距离分别为l1、l2、……、ln；

S12：按高斯函数形式，在电缆本体上设置局部放电源与故障发生时间；

S13：分析在每个监测点获取的脉冲信号，计算并提取相应的脉冲电压幅值U(x)；

S14：分别用不同类型的函数，对电压幅值U(x)与故障距离l(x)进行拟合，根据拟合度，选择最佳拟合函数为最终函数。

3.根据权利要求1所述一种电缆局部放电在线定位方法，其特征在于：所述步骤2中，利用高斯函数，模拟局部放电脉冲信号，其数学表达式为：

式中，u_(t)为局部放电脉冲信号的瞬时电压值，U₀为初始脉冲电压幅值，σ为时间尺度因子，a为位置参数；

考虑频率特性的局部放电信号脉宽变化与传输距离间的函数关系式的推导步骤为：

S21：为便于分析，取a＝0,利用Fourier变换将式(1)所示的高斯脉冲变换到频域，得到局部放电信号的频域表达式：

S22：考虑局部放电信号在频域中的衰减，将局部放电频域表达式(2)乘以衰减系数函数e^-ωαx，得到完整的频域衰减公式：

式中，α为衰减常数；

S23：利用Fourier逆变换将式(3)变换到时域，得到完整的考虑频率衰减特性的局部放电信号时域传播表达式：

S24：为得到脉冲信号与传输距离x之间的变化关系，将式(4)中t设置为0，得到局部放电脉冲的电压随传输距离间的表达式为：

局部放电信号脉冲宽度W_L(x)随传输距离x的变化为：

同理得到从电缆末端计算的脉冲宽度W_R(l-x)与脉冲传播距离l-x的函数关系式，即:

式中，l为所监测的电缆的全长。

4.根据权利要求1所述一种电缆局部放电在线定位方法，其特征在于：所述步骤3中，选用高频霍尔电压传感互感器监测电缆电压信号的变化；它能够测量任意波形的电流和电压。