本發(fā)明涉及高壓電纜在線監(jiān)測，具體是一種基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法、系統(tǒng)及介質。

背景技術：

1、高壓電纜在城市輸電網(wǎng)絡中占有越來越大的比重,其運行狀態(tài)直接影響電力系統(tǒng)供電網(wǎng)絡的可靠性。高壓電纜在外力破壞、出廠潛在缺陷、長期大電流運行等因素下易發(fā)生電纜絕緣擊穿事故，其絕緣情況直接影響電力系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。局部放電（簡稱局放）是電纜絕緣劣化初期和內在缺陷的重要表現(xiàn)特征，從而局放檢測技術是有效評估高壓電纜絕緣運行狀態(tài)評估的重要手段，放電缺陷的定位對于絕緣缺陷的評估以及高效的故障檢修具有重要的指導意義。當前，由于放電信號在電纜線路中復雜的傳播衰減以及折反射的影響，現(xiàn)有局部放電定位方法的準確性仍無法滿足實際工程需求。

2、現(xiàn)有的高壓電纜局放檢測方法主要為高頻電流法、電容耦合法、超聲檢查和特高頻法等，幾乎所有的檢測方法均需在高壓電纜中安裝傳感器，這就導致了局放信號的測量只能在有限幾個點進行，理論上高壓電纜中的局部放電故障可能存在于任何位置（高壓電纜中間接頭或者本體），這就導致了現(xiàn)有高壓電纜局放檢測方法定位精度低、局部放電信號波速不確定的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種基于多點同步分布式檢測的局放定位方法、系統(tǒng)及介質，利用多點同步分布式局部放電檢測技術，提出了基于相位差算法的高精度局部放電信號定位方法，有效解決了局部放電信號波速不確定性和定位精度較低的問題，即使在低信噪比環(huán)境下仍能具有較高的定位精度。

2、為了解決所述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法，包括以下步驟：

3、s01、在電纜上安裝傳感器，傳感器包括安裝在電纜中間接頭處的高頻電流互感器和安裝在電纜本體內的內置式電流傳感器，傳感器用于檢測局放脈沖；

4、s02、接收各傳感器檢測的局放脈沖，選擇檢測局放脈沖最大和次大的兩個傳感器，初步定位局放源位于這兩個傳感器之間，這兩個傳感器分別記為a1、a2，它們之間的距離記為，則局放源與傳感器a1的距離計算公式為：

5、????（1），

6、其中為傳感器a1、a2檢測到局放信號的時間差，為局放脈沖在高壓電纜中的傳播速度；

7、s03、計算來自局放源的兩個局放信號的互相關密度函數(shù)在頻域上的相位差，根據(jù)相位差與局放信號的到達時間差的關系估算傳感器a1、a2檢測到局放信號的時間差，將估算出的傳感器a1、a2檢測到局放信號的時間差帶入公式（1），從而計算局放源的位置。

8、進一步的，步驟s03具體為：

9、s31、選取在時間窗口t的局放信號和，經(jīng)過傅里葉變換得到在頻域上的局放信號、：

10、，

11、其中f為局放信號的頻率，n為局放信號采集次數(shù)；

12、s32、計算兩個局放信號的互譜密度函數(shù),公式為：

13、，

14、其中為的最優(yōu)解；

15、s33、將互譜密度函數(shù)寫成復數(shù)表達式，公式為：

16、，

17、其中表示局放信號、的相位差，根據(jù)該公式解算出；

18、s34、與局放信號的到達時間差的關系公式為：

19、；

20、則局放源的位置為：

21、。

22、進一步的，通過互譜密度函數(shù)中頻率與相位關系求得局放信號之間的相位差，當計算的局放信號相位值范圍不在時，由于實際的相位值超出這個范圍時，它們會被“折疊”回到范圍內，這導致相位在邊界處出現(xiàn)不連續(xù)的跳變，那么認為出現(xiàn)了相位被折疊現(xiàn)象，則利用相位展開算法消除相位折疊現(xiàn)象，以得出最優(yōu)相位差，得出最優(yōu)相位差的過程為：

23、a、計算的第二個點與前一個點之差；

24、b、若絕對值差小于，則不改變兩個點數(shù)值；

25、c、若絕對值差大于或等于，則在其中一個數(shù)值點增加，直至絕對值差小于；

26、d、重復上述步驟，直至遍歷。

27、進一步的，時間窗口t的確定公式為：

28、，

29、其中、分別為起始采樣點數(shù)和結束采樣點數(shù)，為補償系數(shù)，為采樣率。

30、進一步的，,

31、其中為傳感器a3與傳感器a1的距離，傳感器a3是另一個與傳感器a2相鄰的傳感器，為傳感器a2、a3檢測到局放信號的時間差。

32、進一步的，a1、a3是安裝在電纜中間接頭處的高頻電流互感器，a2是位于a1、a3之間的內置式電流傳感器。

33、本發(fā)明還公開一種基于多點同步分布式檢測的局部放電定位系統(tǒng)，包括處理器和存儲有程序指令的存儲器，所述處理器被配置為在運行所述程序指令時，執(zhí)行如上所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法。

34、本發(fā)明還公開一種存儲介質，存儲有程序指令，所述程序指令在運行時，執(zhí)行如上所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法。

35、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用分布式手段能夠實現(xiàn)長距離的高壓電纜故障監(jiān)測，能夠更精準、及時地發(fā)現(xiàn)高壓電纜運行中存在的安全隱患,對預防事故發(fā)生具有重要的工程實用價值?；谙辔徊畹木址判盘枙r延估計通過計算來自同一源頭的兩個局放信號的互相關密度函數(shù)在頻域上的相位差，實現(xiàn)對局放信號的到達時間差估計，有效避免了對局放信號到達時間的估計和環(huán)境中噪聲的影響。多點同步局放定位技術是一種不需要事先測定行波波速或使用經(jīng)驗波速的故障定位方法，有效地解決了因電纜結構以及信號特?征因素引起的電纜局放波速不確定問題。

技術特征：

1.一種基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法，其特征在于：步驟s03具體為：

3.根據(jù)權利要求2所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法，其特征在于：通過互譜密度函數(shù)中頻率與相位關系求得局放信號之間的相位差，當計算的局放信號相位值范圍不在時，認為出現(xiàn)了相位被折疊現(xiàn)象，利用相位展開算法消除相位折疊現(xiàn)象，以得出最優(yōu)相位差，得出最優(yōu)相位差的過程為：

4.根據(jù)權利要求2所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法，其特征在于：時間窗口t的確定公式為：

5.根據(jù)權利要求1所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法，其特征在于：,

6.根據(jù)權利要求5所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法，其特征在于：a1、a3是安裝在電纜中間接頭處的高頻電流互感器，a2是位于a1、a3之間的內置式電流傳感器。

7.一種基于多點同步分布式檢測的局部放電定位系統(tǒng)，包括處理器和存儲有程序指令的存儲器，其特征在于，所述處理器被配置為在運行所述程序指令時，執(zhí)行如權利要求1至6任一項所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法。

8.一種存儲介質，存儲有程序指令，其特征在于，所述程序指令在運行時，執(zhí)行如權利要求1至6任一項所述的基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法。

技術總結
本發(fā)明涉及高壓電纜在線監(jiān)測技術領域，具體是一種基于多點同步分布式檢測的局部放電定位方法、系統(tǒng)及介質。本發(fā)明首先利用多點同步分布式安裝的傳感器初定確定局放源的位置，然后提出了基于相位差算法的高精度局部放電信號定位方法，基于相位差的局放信號時延估計通過計算來自同一源頭的兩個局放信號的互相關密度函數(shù)在頻域上的相位差，實現(xiàn)對局放信號的到達時間差估計，有效避免了對局放信號到達時間的估計和環(huán)境中噪聲的影響，有效解決了局部放電信號波速不確定性和定位精度較低的問題，即使在低信噪比環(huán)境下仍能具有較高的定位精度。

技術研發(fā)人員：于曉霜,王怡爽,劉喻明,張強,王培侖,欒蘭,劉倩倩,殷秀紅,金吉振,王坤,張猛,王新剛,秦源,李玉坤
受保護的技術使用者：山東電工電氣集團數(shù)字科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6