论文部分内容阅读
随着城市的发展和城镇化的建设,电力电缆在电网的建设中发挥了重要的作用。相较于架空线路,电缆安装于电缆沟等隐蔽处,免受外力破坏,运行故障率低,不受雷击等恶劣气象条件的影响。虽然电缆不易受到破坏,但是发生故障后不易查找、定位,且容易烧毁外绝缘和周围布线,造成更大的停电事故。因此,对电缆状态进行在线监测以及时发现故障隐患对电缆和系统的安全可靠运行具有重要意义。
本文围绕电缆状态监测技术,在全面分析了现有方案的优势与不足后,选择电缆发生初期故障时较为显著的波形来反映电缆的绝缘状态。区别于现有的从负荷电流中检测初期故障扰动的方法,本文直接从屏蔽层接地点检测电缆初期故障引起的扰动电流,具体完成了以下工作:
首先建立了电缆初期故障模型。对单芯电缆、三芯电缆的结构及屏蔽层接地方式进行了详细研究,分析了电缆初期故障发生机理,在此基础上建立了电缆芯线、屏蔽层和初期故障电阻模型;然后分析了影响初期故障电阻非线性的影响因素,建立了表征初期故障电阻线性化程度的指标,确定了适用于线性模型和非线性模型场景的电弧参数;最后在ATP-EMTP中建立了三种屏蔽层接地方式电缕初期故障模型,验证了从屏蔽层监测初期故障的可行性。
针对从屏蔽层电流检测初期故障的技术,建立了电缆初期故障屏蔽层扰动电流波形典型特征。首先,基于模型的线性场景建立了三种屏蔽层接地方式电缆初期故障模型,推导了初期故障时屏蔽层扰动电流波形的暂态表达式,建立了面向扰动辨识的时域、频域扰动典型特征;然后,基于模型的非线性场景,改进了现有的特征选择方法,建立了面向小波域扰动典型特征;最后,对比分析了系统中其他扰动源引起的屏蔽层电流扰动特征,建立了初期故障辨识特征向量。
为准确地进行电缆初期故障的辨识,本文研究了基于改进多核支持向量机的智能辨识算法。首先,详细分析了现有单核支持向量机和多核支持向量机的基本原理,在此基础上引入样本全散度矩阵的迹优化多核支持向量机核函数权重的选择,构造了改进多核支持向量机;然后建立了基于改进多核支持向量机的电缆初期故障辨识步骤,搭建了电缆初期故障仿真算例,验证了基于改进多核支持向量机的电缆初期故障辨识算法的有效性。
本文通过屏蔽层波形数据分析监测电缆绝缘状态,建立了电缆初期故障在屏蔽层接地点处产生的扰动电流波形时域、频域以及小波域典型特征以用于辨识,为后续电缆绝缘状态评估提供支持,对电缆的安全可靠运行具有积极意义。
本文围绕电缆状态监测技术,在全面分析了现有方案的优势与不足后,选择电缆发生初期故障时较为显著的波形来反映电缆的绝缘状态。区别于现有的从负荷电流中检测初期故障扰动的方法,本文直接从屏蔽层接地点检测电缆初期故障引起的扰动电流,具体完成了以下工作:
首先建立了电缆初期故障模型。对单芯电缆、三芯电缆的结构及屏蔽层接地方式进行了详细研究,分析了电缆初期故障发生机理,在此基础上建立了电缆芯线、屏蔽层和初期故障电阻模型;然后分析了影响初期故障电阻非线性的影响因素,建立了表征初期故障电阻线性化程度的指标,确定了适用于线性模型和非线性模型场景的电弧参数;最后在ATP-EMTP中建立了三种屏蔽层接地方式电缕初期故障模型,验证了从屏蔽层监测初期故障的可行性。
针对从屏蔽层电流检测初期故障的技术,建立了电缆初期故障屏蔽层扰动电流波形典型特征。首先,基于模型的线性场景建立了三种屏蔽层接地方式电缆初期故障模型,推导了初期故障时屏蔽层扰动电流波形的暂态表达式,建立了面向扰动辨识的时域、频域扰动典型特征;然后,基于模型的非线性场景,改进了现有的特征选择方法,建立了面向小波域扰动典型特征;最后,对比分析了系统中其他扰动源引起的屏蔽层电流扰动特征,建立了初期故障辨识特征向量。
为准确地进行电缆初期故障的辨识,本文研究了基于改进多核支持向量机的智能辨识算法。首先,详细分析了现有单核支持向量机和多核支持向量机的基本原理,在此基础上引入样本全散度矩阵的迹优化多核支持向量机核函数权重的选择,构造了改进多核支持向量机;然后建立了基于改进多核支持向量机的电缆初期故障辨识步骤,搭建了电缆初期故障仿真算例,验证了基于改进多核支持向量机的电缆初期故障辨识算法的有效性。
本文通过屏蔽层波形数据分析监测电缆绝缘状态,建立了电缆初期故障在屏蔽层接地点处产生的扰动电流波形时域、频域以及小波域典型特征以用于辨识,为后续电缆绝缘状态评估提供支持,对电缆的安全可靠运行具有积极意义。