高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法与流程

本发明涉及高频局部放电测量，是一种高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法。

背景技术：

1、xlpe电力电缆由于其合理的工艺和结构、优良的电气性能、安全可靠的运行、较强的耐腐蚀能力、简单的安装敷设、运行维护工等特点，已经被广泛的应用到输电线路和配电网中，且使用率日益提高。

2、预制式中间接头多为多层固体复合介质绝缘结构，近十年来全国xlpe电力电缆运行故障类型和数量的统计分析表明，电缆中间接头击穿故障的比例约占电缆运行故障总数的30％左右。因此，中间接头是电力电缆绝缘的薄弱环节和运行故障的典型部位。

3、中间接头在生产和安装过程中，不可避免地存在杂质或半导体层尖端突起等现象，从而引起电场集中，产生绝缘缺陷，在长期电压作用下导致绝缘故障。

4、在投运电缆线路中，由于各种原因导致的中间接头故障屡见不鲜，如何通过有效的监测手段准确、实时掌握电缆线路关键部位的运行状态，避免因击穿导致的大面积停电事故，是保障电力安全输送的关键性课题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决如何通过有效的监测手段准确实时掌握电缆线路关键部位的运行状态，避免因击穿导致的大面积停电事故的问题。

2、本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，包括以下步骤：

3、设计中间接头屏蔽层尖刺缺陷模型；

4、对中间接头进行加压，测量缺陷起始放电直至绝缘击穿全过程的局部放电信号；根据局部放电能量变化趋势，划分尖刺缺陷局部放电的发展阶段；

5、分析各阶段局部放电测量信号的统计特征，提取局部放电特征量；

6、对中间接头尖刺缺陷的局部放电严重程度进行评估。

7、下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

8、设计中间接头屏蔽层尖刺缺陷模型时，可在中间接头的轴向中心位置，将一根铜针径向插入接头，以此模拟中间接头屏蔽层尖刺缺陷。

9、对中间接头进行加压的过程中，可缓慢升高电压直至出现稳定的局部放电信号，再通过升压法加速缺陷劣化，劣化程度加剧后对试品施加恒定电压直至绝缘失效。

10、可统计单位时间内局部放电能量的变化趋势，根据局部放电发展过程中局部放电能量幅值的发展规律，划分尖刺缺陷局部放电的发展阶段。

11、可提取局部放电相位宽度、灰度图空穴面积、放电能量增长率作为局部放电特征量。

12、可研究各阶段局部放电的统计特征，构建各阶段表征放电重复率、平均放电量相位分布特征的二维谱图以及局部放电灰度图，灰度图中放电幅值分别采用极差归一化和最大值归一化两种方法进行处理，分别生成极差归一化灰度图和最大值归一化灰度图。

13、可采用极差归一化方法进行处理时，以各阶段放电量的极值为基准对本阶段放电量进行归一化处理；采用最大值归一化方法进行处理时，以实验全过程的最大放电量为基准对所有放电量数据进行归一化处理。

14、灰度图空穴面积的计算具体可包括以下步骤：

15、对灰度图进行边缘检测，基于小波变换模局部极大值的多尺度边缘检测方法对1～5阶段极差归一化灰度图进行处理；对图像进行采样，进而拟合出各阶段灰度图空穴轮廓曲线；

16、对灰度图空穴轮廓曲线进行6阶多项式拟合，建立拟合函数如下：

17、

18、式中，i＝1，2，3，4，5；为自变量，从空穴所在相位区间内取值；a0～a6为拟合函数的各阶系数；

19、使用自适应lobatto积分计算各阶段空穴轮廓曲线与轴围成封闭图形的面积即空穴面积，将空穴面积定义为q·d，空穴面积的计算公式为：

20、

21、计算各阶段的q·d值，建立q·d的变化曲线。

22、可对各阶段的局部放电能量曲线进行线性拟合，以拟合曲线的斜率表征各阶段局部放电能量增长率。

23、可根据严重程度将局部放电分为起始阶段、发展阶段和严重阶段。

24、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过升压法激发出缺陷的局部放电信号并加速其发展，在绝缘劣化严重后改用恒压法直至击穿，使用同轴柱面传感器测量了局部放电起始直至绝缘击穿全过程的局部放电信号，生成了单位时间内局部放电能量随实验时间的变化曲线，观察并解释了放电对绝缘的破坏现象。基于局部放电能量的发展变化规律，将局部放电发展全过程划分为5个阶段，得到了各阶段局部放电相位特征谱图，在此基础上提取了放电相位宽度、灰度图空穴面积以及放电能量增长率3个局部放电特征量。在屏蔽层尖刺缺陷局部放电的发展过程中，相位特征谱图的形貌特征发生明显变化，3个特征量呈现单一增大的趋势，且在局部放电后期陡然增大，由此建立了屏蔽层尖刺缺陷局部放电严重程度评估的方法。本发明可以掌握电缆线路关键部位的运行状态，防止中间接头在长期电压作用下导致绝缘故障，避免因击穿导致的大面积停电事故，可以有效地保障电力的安全输送和电力系统的稳定运行。

技术特征：

1.一种高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于设计中间接头屏蔽层尖刺缺陷模型时，在中间接头的轴向中心位置，将一根铜针径向插入接头，以此模拟中间接头屏蔽层尖刺缺陷。

3.根据权利要求1或2所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于对中间接头进行加压的过程中，缓慢升高电压直至出现稳定的局部放电信号，再通过升压法加速缺陷劣化，劣化程度加剧后对试品施加恒定电压直至绝缘失效。

4.根据权利要求1或2所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于统计单位时间内局部放电能量的变化趋势，根据局部放电发展过程中局部放电能量幅值的发展规律，划分尖刺缺陷局部放电的发展阶段。

5.根据权利要求1所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于提取局部放电相位宽度、灰度图空穴面积、放电能量增长率作为局部放电特征量。

6.根据权利要求5所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于研究各阶段局部放电的统计特征，构建各阶段表征放电重复率、平均放电量相位分布特征的二维谱图以及局部放电灰度图，灰度图中放电幅值分别采用极差归一化和最大值归一化两种方法进行处理，分别生成极差归一化灰度图和最大值归一化灰度图。

7.根据权利要求6所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于采用极差归一化方法进行处理时，以各阶段放电量的极值为基准对本阶段放电量进行归一化处理；采用最大值归一化方法进行处理时，以实验全过程的最大放电量为基准对所有放电量数据进行归一化处理。

8.根据权利要求5或6或7所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于灰度图空穴面积的计算具体包括以下步骤：

9.根据权利要求5或6或7所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于对各阶段的局部放电能量曲线进行线性拟合，以拟合曲线的斜率表征各阶段局部放电能量增长率。

10.根据权利要求1或2或5或6或7所述的高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其特征在于根据严重程度将局部放电分为起始阶段、发展阶段和严重阶段。

技术总结
本发明涉及高频局部放电测量技术领域，是一种高压电缆中间接头尖刺缺陷局部放电严重程度评估方法，其包括以下步骤：设计中间接头屏蔽层尖刺缺陷模型；对中间接头进行加压，测量缺陷起始放电直至绝缘击穿全过程的局部放电信号；根据局部放电能量变化趋势，划分尖刺缺陷局部放电的发展阶段；分析各阶段局部放电测量信号的统计特征，提取局部放电特征量；对中间接头尖刺缺陷的局部放电严重程度进行评估。本发明可以掌握电缆线路关键部位的运行状态，防止中间接头在长期电压作用下导致绝缘故障，避免因击穿导致的大面积停电事故，可以有效地保障电力的安全输送和电力系统的稳定运行。

技术研发人员：陈文涛,丁杨,董文娟,庄亚杰,林孟豪,王新刚,王宇巍,宋辉,德丽努尔·阿赞,刘洋,王阳,卢俊
受保护的技术使用者：国网新疆电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14