Technologia lokalizacji defektów kabli dystrybucyjnych zasilania oparta na metodzie spektralnej maksymalnej entropii

Podsumowanie

Protokół ten przedstawia metodę opartą na maksymalnej entropii na estymacji spektralnej do precyzyjnej lokalizacji defektów w długich kablach dystrybucji energii, wykorzystującą reflektometrię w dziedzinie częstotliwości. Szczegółowo opisuje modelowanie kabli wysokich częstotliwości, analizę widma współczynników odbicia, ekstrapolację spektralną oraz walidację za pomocą symulacji i eksperymentów, osiągając wyższą dokładność w porównaniu z konwencjonalnymi podejściami FFT.

Streszczenie

Wraz ze wzrostem odległości układania kabli we współczesnych miejskich sieciach dystrybucyjnych, dokładność lokalizowania uszkodzeń za pomocą reflektometrii w dziedzinie częstotliwości (FDR) znacznie maleje wraz ze wzrostem długości. Aby poprawić precyzję dla długich kabli, badanie proponuje metodę opartą na maksymalnej entropii i estymacji spektralnej. Opracowano model rozproszonych parametrów o wysokiej częstotliwości dla kabli dystrybucyjnych, aby ilościowo ocenić wpływ starzenia się izolacji i uszkodzeń mechanicznych na pojemność i indukcyjność na jednostkę długości. Opierając się na teorii linii transmisyjnych, wyznacza się związek między widmem współczynników odbicia a pozycją defektu, wraz z kryterium optymalizacji częstotliwości krokowej w celu zwiększenia rozdzielczości widmowej. Aby ograniczyć wycieki widmowe i ograniczoną rozdzielczość w analizie częstotliwości opartej na szybkiej transformacie Fouriera (FFT), stosuje się metodę spektralną maksymalnej entropii do wysokowierności estymacji widma, co zwiększa dokładność lokalizacji odległości usterki. Symulacje pokazują, że w porównaniu do konwencjonalnego FFT proponowana metoda zmniejsza błędy lokalizacyjne o 2–4,5 razy w typowych obudowach z długim kablem. Wyniki eksperymentów potwierdzają względny błąd poniżej 0,25% dla podejścia maksymalnej entropii, przekraczając błąd konwencjonalnej metody poniżej 0,55%, co potwierdza jej skuteczność i wyższość w praktyce inżynieryjnej.

Wprowadzenie

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na niezawodność i bezpieczeństwo dostaw energii w nowoczesnych systemach elektroenergetycznych, kable zostały szeroko przyjęte w miejskich sieciach dystrybucyjnych. Wśród nich szeroko stosuje się kable z polietylenu krzyżowego (XLPE) ze względu na wyjątkowe zalety autora ^1,2. Kable dystrybucyjne są zazwyczaj instalowane pod ziemią, gdzie warunki pracy są surowe. Wraz ze wzrostem czasu eksploatacji, wahaniami obciążenia i przeciążeniami, starzenie się kabli staje się bardziej widoczne. W konsekwencji mogą stopniowo pojawiać się lokalne wady, takie jak drzewa wodne, drzewa elektr....

Protokół

UWAGA: Wszystkie pomiary kabla testowego należy przeprowadzać w stanie offline (beznapięciowym). Należy użyć wektorowego analizatora sieci (VNA) lub równoważnego instrumentu do reflektometrii w dziedzinie częstotliwości, zdolnego do wstrzykiwania sygnału o zmiennej częstotliwości i pozyskiwania współczynnika odbicia. Należy upewnić się, że daleki koniec kabla pozostaje w obwodzie otwartym, chyba że określono inaczej. Aby zminimalizować odbicia na złączach, należy stosować krótkie, bezpośrednie połączenia koncentryczne oraz taśmę przewodzącą w celu zapewnienia pewnego kontaktu. Zalecany sprzęt i oprogramowanie znajdują się w Tabeli materiałów.

Wyniki

Widmo współczynnika odbicia oraz wyniki lokalizacji defektów uzyskano zarówno w drodze symulacji, jak i eksperymentów, stosując spektralną metodę maksymalnej entropii, a następnie porównano je z konwencjonalnymi podejściami opartymi na FFT. Prawidłowa lokalizacja defektu charakteryzuje się gładkim widmem mocy z ostrym, wyraźnym pikiem w dokładnym położeniu defektu, minimalną liczbą pików pozornych (pseudopików spowodowanych listkami bocznymi lub wyciekiem) oraz niskim błędem względnym (zazwyczaj <0.3%). W przeciwieńst.......

Dyskusja

W niniejszym badaniu autorzy przedstawili szczegółowy protokół lokalizacji defektów w kablach dystrybucji energii za pomocą reflektometrii w dziedzinie częstotliwości (FDR) wzbogaconej metodą spektralnej entropii (MES). Wcześniejsze badania często opierały się na konwencjonalnej analizie opartej na szybkiej transformacie Fouriera (FFT), która boryka się z wyciekiem spektralnym, ograniczoną rozdzielczością w długich kablach oraz fałszywymi pikami, które komplikują identyfikację defektów³⁴. Dodatkow.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Przewodząca taśma miedziana, dwustronna	Nieokreślona	Nie ma	Używany do łączenia przewodów testowych z rdzeniem kabla i osłoną, aby zminimalizować zakłócenia odbicia na końcu przewodu https://www.shcenxin.com/metaltape/93.html
YJLV22-8,7/10 kV-3& 70 kabli średniego napięcia	Nieokreślona	YJLV22-8,7/10 kV-3& 70	Osieciowany z polietylenu (XLPE) z rdzeniem aluminiowym, stalowa taśma, opancerzona z PVC kabel zasilający; całkowita długość 171 m; Używany jako obiekt testowy z zewnętrznie indukowanym defektem http://www.xmdl518.com/jspn01-Products-6234877/
Urządzenie lokalizujące wady kabla 10 kV	Nieokreślona	Nieokreślona	Instrument reflektometryczny w dziedzinie częstotliwości; pasmo częstotliwości 100 kHz & dash; 50 MHz; skonfigurowany z 5 001 punktami próbkowania do pozyskiwania widma współczynnika odbicia https://www.163.com/dy/article/K6OHFJOO0552X57P.html