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

1、地下電纜運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。經(jīng)過國內(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)約維修費用，如何實現(xiàn)對地下電纜故障的在線預(yù)診斷還需要進一步的研究。因此，本論文在已有的研究基礎(chǔ)上，進行了基于在線電流數(shù)據(jù)驅(qū)動方法的地下交聯(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)是從實際運行的配電網(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)。
　　通過對電纜的絕緣

2、老化機理進行深入分析并經(jīng)過實驗驗證后，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);在電纜運行的當(dāng)前時刻，通過預(yù)測其累積量的進一步發(fā)展，預(yù)測到其發(fā)展到某閾值的時刻;進而得到電纜絕緣損壞故障的預(yù)測發(fā)生時間，即預(yù)測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)動的地下電纜故障

3、預(yù)診斷系統(tǒng)，可針對所監(jiān)測的運行中的電纜，以在線電流數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，進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，對數(shù)據(jù)進行了重采樣、去除直流偏移和小波去噪的預(yù)處理，之后，構(gòu)建規(guī)則分類器對數(shù)據(jù)進行分類，識別出諸如正常開關(guān)操作等產(chǎn)生難以分辨的干擾的情況，并進行了數(shù)據(jù)清理工作。最后，將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集。
　　(2)不同于基于老化機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，對訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的每一段信號從時域、頻域和小波域等角度進行分析來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的特征;然后，綜合過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，對所選出的特征參數(shù)依據(jù)絕緣老化機理來驗證其合理性，通過驗證后的特征參數(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、來預(yù)測所選特征參數(shù)的累積量的發(fā)展，預(yù)測到該累積量到達閾值的時間，進而獲得所監(jiān)測電纜的絕緣故障的預(yù)測發(fā)生時間，即預(yù)見到該電纜的剩余使用壽命。在預(yù)診斷系統(tǒng)的訓(xùn)練過程中，從訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中獲得閾值等系統(tǒng)參數(shù)。
　　(4)使用測試數(shù)據(jù)集，測試預(yù)診斷系統(tǒng)的適用性和通用性。提出預(yù)診斷結(jié)果可靠性評估方法，即以評估時間窗內(nèi)預(yù)診斷結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差為評估參數(shù)。應(yīng)用此可靠性評估方法可以近乎同步地提供預(yù)診斷結(jié)果的可靠性評估參考。
　　(5)在預(yù)診斷系統(tǒng)的訓(xùn)

6、練過程中，衍生出基于電纜相電流和中性線電流對電纜局部放電進行間接監(jiān)測的方法。此方法通過對電流數(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)分類和特征參數(shù)提取技術(shù)來實現(xiàn)對電纜局部放電的在線監(jiān)測。通過交流加壓實驗與脈沖電流法進行同步對比，實驗結(jié)果證實本文所提出的電纜局部放電的間接監(jiān)測方法具有可行性。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)方便在線測量。
　　本文的主要結(jié)論包括:在電纜的運行期間，本預(yù)診斷系統(tǒng)可以隨著時