高壓電纜在電力系統(tǒng)的輸電配電過(guò)程中扮演著重要的角色。在高壓電纜中一個(gè)重要的現(xiàn)象——局部放電(簡(jiǎn)稱局放)是指電纜絕緣部分在高壓下的局部范圍內(nèi)產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。局放往往是由于電纜絕緣部分的生產(chǎn)工藝或是內(nèi)部缺陷造成的。局放的類型很多,包括電暈放電、內(nèi)部空穴放電、沿面表面放電等。
局部放電雖然只是區(qū)域內(nèi)的絕緣結(jié)構(gòu)受到破壞,主絕緣并沒(méi)有發(fā)生貫穿性的擊穿,但如果局放長(zhǎng)期存在,在一定條件下就會(huì)造成主絕緣的電氣強(qiáng)度下降甚至破壞。為了在生產(chǎn)和生活中快速判斷電纜的缺陷類型,保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行,通常采用在線識(shí)別獲取信號(hào)信息并通過(guò)分析處理進(jìn)行判斷的監(jiān)測(cè)技術(shù)。
對(duì)局放類型進(jìn)行判斷,首先需要在獲得的信號(hào)中提取特征,并構(gòu)建特征值。當(dāng)前,提取構(gòu)建特征的方法不勝枚舉,統(tǒng)計(jì)參數(shù)、小波震蕩波形、小波轉(zhuǎn)換分析法、圖像分析中的矩分析、分形特征提取等分析方法已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。在信號(hào)中可以選擇和提取出的特征參數(shù)種類有很多,龐大的特征參數(shù)數(shù)目使局放信號(hào)的識(shí)別效率大幅下降。在大量的特征參數(shù)中挑選出極具代表性的重要參數(shù),能夠大幅度提高識(shí)別缺陷類型的速度。
國(guó)網(wǎng)漢中供電公司、上海電力大學(xué)、國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司、國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院的研究人員李程、李強(qiáng)、張啟超、劉子瑞、李偉,在2020年第1期《電氣技術(shù)》雜志上撰文(論文標(biāo)題為“基于支持向量機(jī)遞歸特征消除的電纜局部放電特征尋優(yōu)”),采用了支持向量機(jī)遞歸特征消除(support vector machine recursive feature elimination, SVM-RFE)與K均值聚類算法結(jié)合的方法,對(duì)局放構(gòu)建的一維、二維特征進(jìn)行權(quán)重排序,最后根據(jù)排序的順序挑選出能夠快速區(qū)分不同缺陷類型的有效特征變量。
圖1 K-SVM-RFE算法流程圖
圖2 電纜樣品結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 實(shí)驗(yàn)缺陷類型示意圖
作者的研究表明,特征值排序在L1正則化算法和L2正則化算法下被證明是有效的。K-SVM-RFE算法可準(zhǔn)確識(shí)別不同類型的局放信號(hào),特別是在精選少量特征上,性能更佳。不足的是,文中提到的數(shù)據(jù)均為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),在實(shí)際應(yīng)用中識(shí)別局放信號(hào)不理想,不同類型的缺陷所產(chǎn)生信號(hào)之間相互干擾會(huì)加大原始數(shù)據(jù)的噪聲,需要對(duì)局放信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步降噪,才能實(shí)現(xiàn)K-SVM-RFE算法在電纜缺陷快速識(shí)別中的應(yīng)用。