基于光纤传感的电缆及附件绝缘状态评估及缺陷定位

• 机 构: 河北大学
• 发表日期: 2023年01期

保障高压电缆线路的运行安全已成为保障国家经济建设的关键。高压电缆及附件是电能传输的重要载体,及时发现其绝缘故障,对于提高线路运行稳定性具有重大意义。因此,本文对电缆及附件的绝缘状态进行评估,基于Sagnac分布式光纤传感对长距离高压电缆局部放电位置进行定位算法研究,并进行实验验证。首先对电缆及附件的典型缺陷进行介绍,分析了电力设备运行状态评估的常用方法,构建了电缆及附件的指标评估体系,基于在线监测数据、离线检测数据和环境信息及运行年限,选取了8个特征量作为评价指标,采用模糊综合评价方法对其绝缘状态进行综合评价,以模糊层次分析法和熵权法分别作为指标的主观权重和客观权重的计算方法,利用乘法合成法计算指标综合权重,最后通过状态评估结果将其运行状态分为正常、注意、异常、故障四级,为电缆线路的状态检修及故障定位提供理论支撑。其次,由于局部放电信号受外界噪声影响较大,为增加状态评估的准确性,提高系统的定位精度,对局放信号的去噪算法进行研究。分析了局部放电信号的四种数学模型,构造了一段混合着噪声的局部放电复合信号,分别采用小波变换、经验小波变换以及改进的基于尺度空间理论的经验小波变换三种去噪方法对复合信号进行处理,并选用信噪比、均方根误差和波形相似系数作为评价指标进行去噪效果验证。结果显示尺度空间理论的经验小波变换去噪算法的效果更好,且具有较强的自适应性。最后,分析了高压电缆及附件的局部放电信号的超声特性,阐述了基于分布式光纤传感系统的局部放电超声信号的检测原理,基于Sagnac光纤传感系统对电缆线路的局部放电进行检测,并对局部放电点的定位算法进行研究。搭建了直线型和双回路型Sagnac分布式光纤传感系统,为提高定位精度,在系统中设计了偏振控制模块及局部放电信号去噪算法,并利用该系统对定位算法的准确性进行实验论证,最后进行数据处理及结果分析。实验结果表明,双回路型Sagnac系统的定位效果要优于直线型,可以实现5 km长距离干扰信号的精确定位,定位偏差小于±4.85 m。