摘要：在改革开放的新时期，我国的综合国力在不断的加强，社会在不断的进步，针对波浪发电孤岛供电系统中电力电缆在海洋环境下容易出现绝缘故障问题，为实现其绝缘状态的实时监测，采用基于局部放电信号的绝缘监测算法，建立电缆和局部放电信号的数学和仿真模型．通过小波变换和Sqtwolog阈值策略完成局部放电信号的去噪重构，最后提取其特征量对输电电缆绝缘状态进行在线监测．高压现场实验数据表明，3种不同电缆绝缘破坏程度的局部放电量分别为16．7，34．2和46．5pC，放电量增长趋势与实验情况相符，从而验证了此绝缘监测算法的实用性和可行性．
关键词：波浪发电;电力电缆;局部放电;小波变换
引言
随着我国经济实力的不断增长，人们对电力的需求日渐提高，供电质量也成为电力部门重要的考核指标。电力电缆作为电网运行不可或缺的组成部分，其举足轻重的地位不言而喻。由于大多数电缆铺设在地下，不仅不容易查找故障点位置，如果不能及时排除还会造成停电的风险。电缆绝缘在线监测可以实时监控电缆的运行状态，及时发现故障隐患，进行绝缘老化趋势分析，并预测电缆寿命，对电缆的可靠运行有深远的影响。因此，电力电缆绝缘在线监测势在必行。电缆绝缘在线监测系统需根据电缆的分布情况布置监测点，监测点数量相对较多，与之匹配的监控终端和系统通信节点都要相应增加，这从设备成本上就限制了该技术的发展。更有一些监测点需要在铺设电缆的同时布置，增加了老旧线路的改造困难。由于现场强电磁场的干扰，系统对通信设备的抗干扰能力、精度、响应时间都有着较高的要求；同时，要实现多点实时监测，这就对通信技术的高速传输和系统的稳定性提出了更高的要求。
1电力电缆和局部放电模型
1.1电力电缆模型
具体参数为:耐压等级10kV，导体标称截面25mm2，绝缘层厚3．4mm，电缆外径40．5mm，直流电阻0．727Ω/km．电缆的实际结构比较复杂，从数学建模的角度出发，在确保精度的情况下，Ｒ为电缆每单位长度的有效电阻，Ω/km;L为电缆每单位长度有效电感，H/km;G为每单位长度电缆对地电导，S/km;C为每单位长度电缆对地电容，F/km;M为长度，m．电缆各芯线之间还存电磁耦合，因此需利用时谐磁场和静电场计算其电感电容矩阵．如果激励电流分布在一定的空间域内，且假设矢量磁位Az在无限远处为零.
1.2使用余弦方波构建低频交流叠加法
余弦方波法在一定范围内能够综合直流、交流的诸多优点，避免空间电荷积累，减少交流源的容量限制。因此设想在在线监测中，也使用余弦方波替代交流叠加法的信号源，施加于高压母线上。依照一般的推测，余弦方波信号源只需要工频下１／３的储备容量，故能有效地缩小装置的体积，集成与电压互感器中。通过调制过渡期间的余弦信号，可以将其定位在对ＸＬＰＥ最敏感的１０１．４Ｈｚ。这样如果电缆存在缺陷，被测电流就会有很明显的显示。余弦信号只出现在过渡的瞬间，因此在信号接收端，需要添加一种能够延时采集信号该方法在信号处理阶段将比普通交流叠加更为复杂，ＰＬＬ可以使用ＦＰＧＡ实现，信号的解调需要单片机或者ＤＳＰ完成。目前电子技术的发展已经能够保证全套信号处理的实现，并稳定工作，所以相信其是可行的。
1.3局部放电法
电缆发生局部放电时，我们可以利用放电点处产生的物理现象来评估电缆的绝缘状况。如监测电磁波和电脉冲及其反射信号的差分法、电磁耦合法、方向耦合法、超高频电容法和超高频电感法，监测声信号的超声波法，监测热信号的温度传感器法，监测化学信号的化学监测法等。
该方法通过不同类型的传感器收集不同的特征局部放电信号，经过去噪处理，提取局部放电信号特征数据，然后通过比对局部放电特征数据库，判断绝缘故障类型，并通过局部放电量的变化分析绝缘老化的趋势，进而判断电缆寿命。优点：采用传感器获取局放信号，不需改变电网的原有接线方式，检测设备安装简便；可以采用多种监测方法和多种类型的局部放电传感器联合检测，以减少误差，提高监测数据准确率。缺点：强电磁场干扰源很多；采集的信号量微弱；缺少现场测量数据以及绝缘劣化的评估标准。
2小波变换去噪
2.1局部放电放电去噪仿真和实验
在实际环境中对PD脉冲信号采集时，空间电磁噪声会对其产生干扰，所以需去噪处理．现场电磁干扰主要包括:①来源于通信线路的白噪声，可以用分布为(0，0．52)的高斯白噪声来描述;②来源于载波通讯和无线电的窄带噪声信号，其数学模型为式中，An，fi和φi分别为噪声信号幅值、频率和初始相位．在原始局部放电信号中叠加周期窄带干扰信号和白噪声．从图中可以看出，局部放电信号已经完全淹没在电磁噪声中，要采集原始信号对高压电缆绝缘状态分析，必须对其去噪．为此，本文先通过小波算法分解PD脉冲信号，获得各尺度下的小波系数，再依据PD信号和电磁噪声在不同尺度下的相异表现，采用合适阈值对其去噪重构，最终通过计算去噪后PD脉冲信号的放电量实现电缆绝缘的在线监测．基于小波变换的去噪方法主要包括相关法、模极大值法和阈值法等，本文考虑到芯片硬件运算资源和去噪效果，故选用对硬件要求不高的阈值去噪法．经实验发现，利用db5小波9层分解，并选择Sqtwolog阈值软作用方法，去噪效果较好，原始PD脉冲信号损失较小．阈值计算公式为式中，为噪声标准差估计;N为细节层的小波系数个数．
2.2消除操作箱防跳继电器辅助触点的时间
操作箱防跳回路中电压继电器２ＴＢＵＪ的常闭辅助触点和常开辅助触点存在时间竞争问题，这一特性不容忽视，操作箱生产厂商在生产操作箱时，应改进工艺，解决此类问题。后台微机管理程序在线检测系统上位机程序采用的是ＬａｂＶＩＥＷ软件编程，该软件编程可以实现传感器的测量与控制、图形显示与操作、数据采集与处理、数据存储与管理等功能，得到了广大的应用并且取得了较好的效果。ＬａｂＶＩＥＷ软件设计采用模块化框架结构，共划分为３个层次，分别是主界面层、功能支持层知应用层。
2.3“手拉手”线路
“手拉手供电”是一种结构简单环网供电方式，再配上自动化系统和相关的自动化设备，将会极大地提高供电可靠性。这种结构是在有联络的两条馈线的中间，加装一台联络开关，形成线路的“背靠背”形式。属于环网结构开环运行，实行两条独立的放射式线路分别管理，当其中一条出现故障时，合上联络开关将剩余负荷转至另一条正常线路，在线监测系统会根据被检测线路运行方式的变化而同步变化，当被检测线路的运行方式变化后，在线监测系统的后台诊断系统会根据新的运行方式应用所测数据并计算诊断结果，避免因现场运行方式的变化发生误判断。
结语
1)通过局放信号应用于波浪发电孤岛供电系统的水下电缆进行在线绝缘监测，建立了高压电缆和PD脉冲信号的数学仿真模型．2)针对PD信号容易被噪声干扰的特点，利用小波阈值算法对其去噪重构，然后提取出特征值．3)通过实验室模拟和现场高压实验，3种不同电缆绝缘破坏程度的局部放电量分别为16．7，34．2和46．5pC，放电量增长趋势与实验情况相符．
参考文献
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［2］唐炬，李伟，欧阳有鹏．采用小波变换奇异值分解方法的局部放电模式识别［J］．高电压技术，2010，36(7):1686-1691．DOI:10．13336/j．1003-6520．hve．2010．07．031．