XLPE直流电缆典型缺陷局部放电特性研究

局部放电是表征电力设备绝缘状态的最有效的手段之一,然而关于直流电压下XLPE电缆典型绝缘缺陷局部放电特征的研究较少。文中首先深入分析了直流下复合绝缘材料局部放电机理,总结了XLPE电缆常见缺陷类型及其原因。使用单芯XLPE电缆及其预制式接头制作了金属毛刺电晕缺陷、应力锥处半导电层沿面放电缺陷以及绝缘交界面气隙放电缺陷,在直流电压下进行阶梯式加压试验。基于高频电流法采集局部放电数据,获得了各缺陷不同放电严重阶段的多种典型特征,包括放电量-时间间隔-放电重复率三维图谱,前序放电量、前序放电时间间隔与当前放电量相关性散点图。提取了典型统计图谱的28个指纹特征,并使用RBF神经网络进行模式识别获得了较好识别正确率,从而验证了特征有效性。

直流XLPE电缆绝缘泄漏电流与局部放电试验特征研究

目前,直流电缆制造技术及工程空前发展,然而,国内外关于直流电压下XLPE电缆故障特征及劣化规律研究极少。局部放电和泄漏电流是电缆绝缘状态的两种重要表征手段。文中搭建了局部放电和泄漏电流联合检测试验平台,研究了绝缘内部气隙、主绝缘表面划伤以及金属毛刺电晕3种缺陷的局部放电和泄漏电流试验特征。结合理论分析及仿真,首先研究了放电量、放电重复率以及泄漏电流幅值间的相关性。之后,基于Shannon熵、互信息等分析手段,研究了不同极性电压下泄漏电流和施加电压间相关特征。综合来看,正常电缆、气隙缺陷、电晕缺陷在负极性电压下的泄漏电流-电压曲线,比正极性电压下的呈现更强线性相关性;划伤缺陷在正、负极性下的泄漏电流-电压间线性相关性均比较明显。该研究对电缆现场状态检测策略的研究具有重要价值。

直流XLPE电缆泄漏电流的测试与分析

目前,国内外直流电缆工程及制造技术空前发展,而直流XLPE电缆运行情况、故障特征及劣化规律研究尚在起步阶段。泄漏电流是电缆绝缘状态的重要表征手段。搭建了直流XLPE电缆泄漏电流检测实验平台,设计并制造了XLPE电缆绝缘划痕缺陷模型,研究了其电场畸变特性及不同电压幅值、不同电压极性及测试时间下泄漏电流变化特征。结果表明,在运行电压下,通过对比正常状态与缺陷状态的泄漏电流值,可有效区分电缆的状态,且泄漏电流随外施电压升高变化显著,在相同的缺陷模型及电压下,负极性泄漏电流比正极性高,绝缘含有划痕缺陷时的泄漏电流存在衰减趋势。研究验证了运行条件下通过泄漏电流带电检测直流电缆状态的可行性,对电缆现场状态检测策略的研究具有重要价值。

基于卷积神经网络的直流XLPE电缆局部放电模式识别技术

针对现有的直流交联聚乙烯(XLPE)电缆局部放电模式识别对强随机性信号的特征提取缺乏一定自适应能力的问题,该文提出基于卷积神经网络(CNN)的模式识别算法,采用卷积神经网络框架CAFFE进行网络训练和识别检测。首先采集四种典型绝缘缺陷电缆的局部放电信号作为样本,再利用自适应的卷积核进行特征提取,池化层进行特征映射,非线性多分类器进行回归分类,最终得到训练完成的CAFFE网络。通过设置不同求解器参数、网络结构和训练样本数量对缺陷识别结果进行对比分析,发现利用改进的Alexnet网络,采用衰减学习率方式的模式识别框架的平均识别正确率最高,达到了91.32%,相比于传统模式识别算法至少提高了8.97%。该方法具有强大的自适应学习能力,为应用于直流电缆故障诊断的模式识别提供了新的思路。

直流XLPE电缆局部放电模式识别技术研究

本文为解决传统直流XLPE电缆局部放电模式识别查准率低的问题,提取局部放电行为特征,处理局部放电行为特征描述子,基于行为特征,将局部放电模式分类,建立局部放电模式识别矩阵,实现局部放电模式识别。设计实例分析,结果表明,实验组识别查准率明显高于对照组,能够解决传统技术识别查准率低的问题。

基于压缩感知的高压直流电缆局部放电模式识别

目前,高压直流电缆工程空前开展,但电缆及其附件带电检测和模式识别技术研究尚处于初级阶段。使用交联聚乙烯电缆设计制作了绝缘内部气隙、绝缘表面划伤、外半导电层爬电、高压端毛刺电晕4种绝缘缺陷模型。提出将基于压缩感知理论的稀疏表示分类技术应用于直流下局部放电信号模式识别。使用放电重复率图谱作为分类样本,将训练样本集组成过完备字典,利用测试样本在其上投影的稀疏性,通过1范数最小进行稀疏表示从而实现分类。在不同样本维数下,采用同伦、非负最小二乘以及正交匹配追踪3种算法解决1范数最小问题。结果表明:较低维度(10×10维、15×15维)时,3种方法识别正确率近似,随着维度增大,同伦法识别率明显优于另外两者,20×20维时最大识别率可达92.31%,非负最小二乘法识别率稍次,但运算时间过长。综合比较,同伦法具有识别率高和运算速度快的优点,取20×20维即可满足识别精度和计算效率的要求。

500kV直流XLPE海缆的热场及电场仿真研究

由于交联聚乙烯的电导率受温度和场强的影响,计算高压直流电缆绝缘在实际工况下的电场分布时,需要综合考虑热场与电场。另外,在实际运行中,电缆绝缘不仅需要耐受稳态直流电压,还需要经受连续升压、极性反转及叠加操作冲击等暂态电压的作用。文中采用有限元计算软件Comsol Multi-physics,首先对500 kV直流海缆XLPE绝缘中的稳态温度分布进行计算;然后通过对XLPE绝缘电导率实测数据进行拟合,获得电导率随温度及场强的变化公式,并在此基础上,仿真研究了绝缘中的稳态及暂态电场分布。研究结果表明:绝缘介质发热功率远小于线芯焦耳损耗功率;海底电缆的载流量瓶颈为其登陆段,可能导致线路允许载流量达不到设计要求;XLPE绝缘的稳态场强沿径向近似呈线性分布,且在额定负载下电场分布较为均匀;连续升压下绝缘内侧会产生较高的暂态电场,该值与电压上升速率以及绝缘的松弛时间常数有关;极性反转直流电压下的场强分布可根据叠加原理,采用阻性及容性场强叠加的方式进行估计;在相同的复合电压幅值下,直流叠加异极性操作冲击相比于叠加同极性冲击在绝缘内侧引发的暂态场强幅值更高。

典型直流电缆放电缺陷的电场分析

如今的直流电缆在电缆铺设中扮演的角色越来越重要,需求量也越来越大,但国内外对直流电压XLPE电缆故障特性的研究较少。本文用仿真软件构建了电缆模型,通过施加200kV电极得到了气泡和金属杂质缺陷下的电场分布云图。该实验对于减少电缆绝缘层故障的研究具有重要的参考价值。