基于在線電流數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的地下電纜故障預(yù)診斷的研究.pdf

1、地下電纜運(yùn)行的可靠性直接影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和用戶體驗(yàn)。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外幾十年的研究，地下電纜故障診斷和定位已經(jīng)取得了很多成果。然而，為了避免意外停電和節(jié)約維修費(fèi)用，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)地下電纜故障的在線預(yù)診斷還需要進(jìn)一步的研究。因此，本論文在已有的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行了基于在線電流數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的地下交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜故障預(yù)診斷的研究。文中所使用的數(shù)據(jù)是從實(shí)際運(yùn)行的配電網(wǎng)中在線持續(xù)采集了3年多的地下電纜相電流和中性線電流數(shù)據(jù)。
　　通過(guò)對(duì)電纜的絕緣

2、老化機(jī)理進(jìn)行深入分析并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，確定可以從電纜的電流數(shù)據(jù)中獲取絕緣老化信息，再結(jié)合其它領(lǐng)域的預(yù)診斷方法，從累積效應(yīng)的角度去理解電纜的絕緣老化。本文提出的故障預(yù)診斷方法原理為:從訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中提取或?qū)ふ业娇梢员憩F(xiàn)電纜絕緣累積老化效果的特征參數(shù);在電纜運(yùn)行的當(dāng)前時(shí)刻，通過(guò)預(yù)測(cè)其累積量的進(jìn)一步發(fā)展，預(yù)測(cè)到其發(fā)展到某閾值的時(shí)刻;進(jìn)而得到電纜絕緣損壞故障的預(yù)測(cè)發(fā)生時(shí)間，即預(yù)測(cè)到電纜的剩余使用壽命。本文所研發(fā)的基于在線電流數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的地下電纜故障

3、預(yù)診斷系統(tǒng)，可針對(duì)所監(jiān)測(cè)的運(yùn)行中的電纜，以在線電流數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，進(jìn)行非破壞性的和非侵入式的在線預(yù)診斷。
　　本論文主要工作如下:
　　(1)首先，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了重采樣、去除直流偏移和小波去噪的預(yù)處理，之后，構(gòu)建規(guī)則分類(lèi)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，識(shí)別出諸如正常開(kāi)關(guān)操作等產(chǎn)生難以分辨的干擾的情況，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)清理工作。最后，將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測(cè)試數(shù)據(jù)集。
　　(2)不同于基于老化機(jī)理直接選定特征參數(shù)的傳統(tǒng)方法，本文中，應(yīng)用數(shù)

4、據(jù)挖掘的方法，從訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中提取并選擇有用的特征參數(shù)。首先，對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的每一段信號(hào)從時(shí)域、頻域和小波域等角度進(jìn)行分析來(lái)提取盡可能多的特征參數(shù)構(gòu)成特征參數(shù)池，以便充分的描述信號(hào)的特征;然后，綜合過(guò)濾型和封裝型兩種特征參數(shù)選擇方法，使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，從特征參數(shù)池中選取潛在有用的特征參數(shù);最后，對(duì)所選出的特征參數(shù)依據(jù)絕緣老化機(jī)理來(lái)驗(yàn)證其合理性，通過(guò)驗(yàn)證后的特征參數(shù)才被選定為可用于電纜故障預(yù)診斷的特征參數(shù)。
　　(3)提出滑窗回歸分析法

5、來(lái)預(yù)測(cè)所選特征參數(shù)的累積量的發(fā)展，預(yù)測(cè)到該累積量到達(dá)閾值的時(shí)間，進(jìn)而獲得所監(jiān)測(cè)電纜的絕緣故障的預(yù)測(cè)發(fā)生時(shí)間，即預(yù)見(jiàn)到該電纜的剩余使用壽命。在預(yù)診斷系統(tǒng)的訓(xùn)練過(guò)程中，從訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中獲得閾值等系統(tǒng)參數(shù)。
　　(4)使用測(cè)試數(shù)據(jù)集，測(cè)試預(yù)診斷系統(tǒng)的適用性和通用性。提出預(yù)診斷結(jié)果可靠性評(píng)估方法，即以評(píng)估時(shí)間窗內(nèi)預(yù)診斷結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差為評(píng)估參數(shù)。應(yīng)用此可靠性評(píng)估方法可以近乎同步地提供預(yù)診斷結(jié)果的可靠性評(píng)估參考。
　　(5)在預(yù)診斷系統(tǒng)的訓(xùn)

6、練過(guò)程中，衍生出基于電纜相電流和中性線電流對(duì)電纜局部放電進(jìn)行間接監(jiān)測(cè)的方法。此方法通過(guò)對(duì)電流數(shù)據(jù)應(yīng)用本文的故障預(yù)診斷系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分類(lèi)和特征參數(shù)提取技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜局部放電的在線監(jiān)測(cè)。通過(guò)交流加壓實(shí)驗(yàn)與脈沖電流法進(jìn)行同步對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)本文所提出的電纜局部放電的間接監(jiān)測(cè)方法具有可行性。該方法是可在線的、非破壞性和非侵入式的，其所需的電流數(shù)據(jù)方便在線測(cè)量。
　　本文的主要結(jié)論包括:在電纜的運(yùn)行期間，本預(yù)診斷系統(tǒng)可以隨著時(shí)