基于先期故障判定認(rèn)知的電纜維護(hù)檢修解析

張義均

（國(guó)網(wǎng)攀枝花供電公司,四川 攀枝花 617000）

基于先期故障判定認(rèn)知的電纜維護(hù)檢修解析

張義均

（國(guó)網(wǎng)攀枝花供電公司,四川 攀枝花 617000）

隨著電纜應(yīng)用的增多，其安全問(wèn)題越來(lái)越受重視，其故障判定工作顯得日益重要，必須做好維護(hù)檢修工作。在此主要介紹了小波變換方法和貝葉斯法，以供參考。

電纜先期故障判定；貝葉斯法；小波變換方法

0 引言

電纜通常是指由若干相互絕緣的導(dǎo)線絞合而成的相似于繩索的纜線，主要負(fù)責(zé)電力或信息的傳遞工作，有電力電纜、通訊電纜、防火電纜、核級(jí)電纜很多類。由于多埋于地下，在實(shí)際運(yùn)行中，受內(nèi)外因素影響，極易因絕緣破損而引起電纜故障，如環(huán)境潮濕、負(fù)荷過(guò)重、化學(xué)腐蝕等，導(dǎo)致電纜溫度升高、性能下降、絕緣損壞，不能正常運(yùn)行。因此，必須做好維護(hù)檢修工作，以減少因故障帶來(lái)的損失。

1 關(guān)于電纜的先期故障判定

1.1 特點(diǎn)

電弧是一種放電現(xiàn)象，有時(shí)會(huì)有瞬間的火花出現(xiàn)，在電纜早期故障中時(shí)?？梢?jiàn)。早期故障帶有隨機(jī)性，而且電阻變動(dòng)較大，所以其發(fā)生很不規(guī)律。電力系統(tǒng)中都會(huì)設(shè)置有電流保護(hù)裝置，但電纜早期故障時(shí)電流極不穩(wěn)定，所以保護(hù)裝置往往并不能掌控電流的實(shí)際大小。電壓對(duì)電纜早期故障也有很大影響，一般來(lái)說(shuō)，電壓在10KV以下，電纜極易發(fā)生早期故障，而電壓超過(guò)20KV時(shí)，發(fā)生率就大幅降低了。其早期故障多表現(xiàn)為單相接地，進(jìn)而造成相間接地故障。

1.2 早期故障模型

為減少早期故障造成的各種損失，需結(jié)合故障特點(diǎn)建立起相關(guān)模型，通過(guò)對(duì)故障加以分析，采取解決措施。結(jié)合前面對(duì)電纜早期故障的產(chǎn)生和特點(diǎn)分析，構(gòu)建起相應(yīng)的模型。影響電弧電阻的因素主要包括固定電阻、時(shí)間常數(shù)、早期故障電阻、電弧初始長(zhǎng)度和電弧伸展率。同時(shí)結(jié)合Bergeron Model電纜模型，構(gòu)建起相應(yīng)的配電網(wǎng)模型，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜運(yùn)行中早期故障的仿真。

共有4條電纜，最后一條電纜長(zhǎng)60Km，而且在離母線18Km的位置安裝有一開(kāi)關(guān)BRK1，接入早期故障模塊。圖中的BRK2開(kāi)關(guān)則用來(lái)控制電容器的投切。從構(gòu)建的兩個(gè)模型分析得知，當(dāng)固定電阻為零值時(shí)，即可模仿出電弧故障，合理設(shè)計(jì)仿真時(shí)間和故障時(shí)間，便可進(jìn)一步求出電弧的電壓、電流和電阻值。根據(jù)電纜早期故障的特點(diǎn)和表現(xiàn)，利用構(gòu)建的仿真模型可完成電纜早期故障的模擬和判定工作。

2 小波變換方法在電纜早期故障檢測(cè)中的應(yīng)用

在實(shí)際運(yùn)行中，受內(nèi)外諸多因素影響，很有可能會(huì)有各種故障發(fā)生，帶來(lái)嚴(yán)重的后果，所以必須采取適宜的方法加以檢測(cè)。小波變換就是比較有效的一種，因?yàn)樾盘?hào)很多特征都可以從時(shí)域和頻域中反映出來(lái)，所以該檢測(cè)方法也主要是通過(guò)對(duì)信號(hào)時(shí)域分析，來(lái)獲取電纜的狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，在高頻部分，小波變換的頻率分辨率較低，時(shí)間分辨率相對(duì)較高，但在低頻部分則正好相反。信號(hào)中常會(huì)帶有一些瞬間的反常，小波變換能夠?qū)ζ溥M(jìn)行精確地探測(cè)分析。可以這樣來(lái)理解電纜早期故障，即某段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)觀測(cè)時(shí)間發(fā)生變動(dòng)，這一時(shí)間點(diǎn)為變點(diǎn)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分析可實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)。

信號(hào)如果在某一個(gè)間斷的點(diǎn)上出現(xiàn)斷節(jié)，則稱其為該點(diǎn)上的奇異性。數(shù)學(xué)上常用李氏指數(shù)來(lái)表示信號(hào)的奇異性，從其原理中可知，當(dāng)尺度發(fā)生變化時(shí)，奇異點(diǎn)的小波變換系數(shù)的極大幅值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。所以在檢測(cè)奇異點(diǎn)時(shí)就很方便，可利用小尺度小波變換結(jié)果的極大值來(lái)判斷是否存在信號(hào)奇異點(diǎn)。

3 貝葉斯方法在電纜早期故障監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

貝葉斯方法的原理為：在某固定時(shí)刻，如果樣本服從某特定的概率分布，假設(shè)為正態(tài)分布，如果原序列與正態(tài)分布矛盾，那么就可以用一個(gè)數(shù)學(xué)變化來(lái)產(chǎn)生與正態(tài)分布相符的新序列。如果序列在某一時(shí)刻發(fā)生變化，在這一時(shí)刻點(diǎn)的前后，對(duì)樣本服從正態(tài)分布的參數(shù)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，這些參數(shù)也必然會(huì)發(fā)生變化。

關(guān)于其算法分析，可做如下理解：當(dāng)電纜出現(xiàn)早期故障時(shí)，監(jiān)測(cè)序列會(huì)因故障而明顯變動(dòng)。那么就把這一點(diǎn)視為變點(diǎn)，時(shí)間序列被其分為特征截然不同的兩部分。在分析變點(diǎn)時(shí)，主要是為了計(jì)算出它出現(xiàn)率最高的時(shí)間點(diǎn)，即出現(xiàn)在某一位置的后驗(yàn)概率密度函數(shù)的最大值點(diǎn)。通過(guò)建立貝葉斯變點(diǎn)分析模型，對(duì)變點(diǎn)進(jìn)行抽樣評(píng)估，因?yàn)樨惾~斯分析方法在一組數(shù)據(jù)中只能對(duì)一個(gè)變點(diǎn)進(jìn)行估計(jì)，因此對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，開(kāi)始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻要兩組數(shù)據(jù)，對(duì)開(kāi)始時(shí)刻進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要截取故障前的多周波數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)束時(shí)刻進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要截取故障后的多周波數(shù)據(jù)。從實(shí)際檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，貝葉斯變點(diǎn)分析對(duì)突變的敏感性較強(qiáng)，但是在變化不明顯時(shí)的檢測(cè)準(zhǔn)確性較差，所以在實(shí)際檢測(cè)中要根據(jù)故障的表現(xiàn)強(qiáng)度來(lái)合理選擇故障檢測(cè)方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

電纜在電力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，受地下環(huán)境及周圍環(huán)境影響，可能會(huì)出現(xiàn)各種故障，影響到電纜的正常運(yùn)行。尤其是早期故障，若不及時(shí)處理，可能會(huì)演變成永久性故障。所以必須進(jìn)行先期故障判定，此處介紹了兩種方法，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體選擇。

[1]趙榮.電纜的維護(hù)檢查與定期檢查[J].科技風(fēng)，2011（06）：143-144.

[2]李桂蘭，馬桂榮.電纜的檢修維護(hù)和故障判定方法[J].煤礦機(jī)電，2009（04）：176-178.