基于先期故障判定認知的電纜維護檢修解析

張義均

（國網攀枝花供電公司,四川 攀枝花 617000）

基于先期故障判定認知的電纜維護檢修解析

張義均

（國網攀枝花供電公司,四川 攀枝花 617000）

隨著電纜應用的增多，其安全問題越來越受重視，其故障判定工作顯得日益重要，必須做好維護檢修工作。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線絞合而成的相似于繩索的纜線，主要負責電力或信息的傳遞工作，有電力電纜、通訊電纜、防火電纜、核級電纜很多類。由于多埋于地下，在實際運行中，受內外因素影響，極易因絕緣破損而引起電纜故障，如環境潮濕、負荷過重、化學腐蝕等，導致電纜溫度升高、性能下降、絕緣損壞，不能正常運行。因此，必須做好維護檢修工作，以減少因故障帶來的損失。

1 關于電纜的先期故障判定

1.1 特點

電弧是一種放電現象，有時會有瞬間的火花出現，在電纜早期故障中時?？梢?。早期故障帶有隨機性，而且電阻變動較大，所以其發生很不規律。電力系統中都會設置有電流保護裝置，但電纜早期故障時電流極不穩定，所以保護裝置往往并不能掌控電流的實際大小。電壓對電纜早期故障也有很大影響，一般來說，電壓在10KV以下，電纜極易發生早期故障，而電壓超過20KV時，發生率就大幅降低了。其早期故障多表現為單相接地，進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，需結合故障特點建立起相關模型，通過對故障加以分析，采取解決措施。結合前面對電纜早期故障的產生和特點分析，構建起相應的模型。影響電弧電阻的因素主要包括固定電阻、時間常數、早期故障電阻、電弧初始長度和電弧伸展率。同時結合Bergeron Model電纜模型，構建起相應的配電網模型，逐步實現對電纜運行中早期故障的仿真。

共有4條電纜，最后一條電纜長60Km，而且在離母線18Km的位置安裝有一開關BRK1，接入早期故障模塊。圖中的BRK2開關則用來控制電容器的投切。從構建的兩個模型分析得知，當固定電阻為零值時，即可模仿出電弧故障，合理設計仿真時間和故障時間，便可進一步求出電弧的電壓、電流和電阻值。根據電纜早期故障的特點和表現，利用構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中的應用

在實際運行中，受內外諸多因素影響，很有可能會有各種故障發生，帶來嚴重的后果，所以必須采取適宜的方法加以檢測。小波變換就是比較有效的一種，因為信號很多特征都可以從時域和頻域中反映出來，所以該檢測方法也主要是通過對信號時域分析，來獲取電纜的狀態。一般來說，在高頻部分，小波變換的頻率分辨率較低，時間分辨率相對較高，但在低頻部分則正好相反。信號中常會帶有一些瞬間的反常，小波變換能夠對其進行精確地探測分析?？梢赃@樣來理解電纜早期故障，即某段時間內的信號觀測時間發生變動，這一時間點為變點，通過對其進行分析可實現故障檢測。

信號如果在某一個間斷的點上出現斷節，則稱其為該點上的奇異性。數學上常用李氏指數來表示信號的奇異性，從其原理中可知，當尺度發生變化時，奇異點的小波變換系數的極大幅值也會發生相應的變化。所以在檢測奇異點時就很方便，可利用小尺度小波變換結果的極大值來判斷是否存在信號奇異點。

3 貝葉斯方法在電纜早期故障監測中的應用

貝葉斯方法的原理為：在某固定時刻，如果樣本服從某特定的概率分布，假設為正態分布，如果原序列與正態分布矛盾，那么就可以用一個數學變化來產生與正態分布相符的新序列。如果序列在某一時刻發生變化，在這一時刻點的前后，對樣本服從正態分布的參數進行觀察發現，這些參數也必然會發生變化。

關于其算法分析，可做如下理解：當電纜出現早期故障時，監測序列會因故障而明顯變動。那么就把這一點視為變點，時間序列被其分為特征截然不同的兩部分。在分析變點時，主要是為了計算出它出現率最高的時間點，即出現在某一位置的后驗概率密度函數的最大值點。通過建立貝葉斯變點分析模型，對變點進行抽樣評估，因為貝葉斯分析方法在一組數據中只能對一個變點進行估計，因此對故障進行檢測時，開始時刻與結束時刻要兩組數據，對開始時刻進行檢測時要截取故障前的多周波數據，對結束時刻進行檢測時要截取故障后的多周波數據。從實際檢測結果來看，貝葉斯變點分析對突變的敏感性較強，但是在變化不明顯時的檢測準確性較差，所以在實際檢測中要根據故障的表現強度來合理選擇故障檢測方法。

4 結束語

電纜在電力系統中應用時，受地下環境及周圍環境影響，可能會出現各種故障，影響到電纜的正常運行。尤其是早期故障，若不及時處理，可能會演變成永久性故障。所以必須進行先期故障判定，此處介紹了兩種方法，實際應用時還應根據實際情況具體選擇。

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

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