聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验方法及装置

1.一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验装置，包括无晕实验变压器(1)、感应调压器(2)、电容分压器(3)、试验电极(4)、宽频带电流传感器(5)、放大滤波器(6)、数字示波器(7)、微型计算机(8)，其特征在于试验电极(4)主要由玻璃钢外壳(10)、防晕罩(11)、圆头电极(12)、圆柱型铜电极(13)、压紧螺母(14)、电缆样品(15)、接线夹(16)、接地连线(17)、绝缘油(18)、放油阀(19)、绝缘支架(20)、支柱绝缘子(21)与金属圆盘底座(22)组成，所述的玻璃钢外壳为圆柱形外壳(10)，在玻璃钢外壳(10)的上端面设置顶盖，以便注入绝缘油(18)，在玻璃钢外壳(10)内中心的两端分别装设有圆柱型铜电极，在每一圆柱型铜电极(13)的两端部，分别设置有螺纹，在两圆柱型铜电极(13)的内端分别装设有压紧螺母(14)，两圆柱型铜电极(13)的另一端分别穿出玻璃钢外壳(10)，与防晕罩(11)和圆头电极(12)固接，两防晕罩(11)分别装设在玻璃钢外壳(10)的两端外侧，两防晕罩(11)的中心分别穿入两圆柱型铜电极(13)伸出玻璃钢外壳(10)的端部，两圆头电极(12)一端的中心内分别设置有螺纹，分别与两圆柱型铜电极(13)伸出玻璃钢外壳(10)的端部固接，并分别将两防晕罩(11)压紧固接，在玻璃钢外壳(10)内盛有绝缘油(18)，在玻璃钢外壳(10)的下端装设有放油阀(19)，玻璃钢外壳(10)放置于绝缘支架(20)上，绝缘支架(20)固接在支柱绝缘子(21)上，支柱绝缘子(21)放置于金属圆盘底座(22)上，电缆样品(15)两端的电缆线芯(23)分别通过试验电极(4)的压紧螺母(14)固接在试验电极(4)的两圆柱形铜电极(12)上，并将电缆样品(15)的铜屏蔽层(27)与接地连线(17)相连，接地连线(17)与放油阀(19)在施压电极(4)内的一端相连，放油阀(19)在试验电极(4)外的一端与接地线(29)相连，试验电极(4)放置于电热联合老化箱(9)内，试验电极(4)与电容分压器(3)并联联接，电容分压器(3)的一端与电阻串联后再与感应调压器(2)的副边并联，感应调压器(2)的原边与无晕试验变压器(1)的副边并联，试验电极(4)的接地线(29)穿过宽带电流传感器(5)，用来检测试验电极(4)中电缆样品(15)电树枝过程中所产生的局部放电信号，宽频带电流传感器(5)的副边与放大滤波器(6)连接，用以将检测的局部放电信号进行放大与滤波，放大滤波器(6)通过信号线与数字示波器(7)相连，数字示波器(7)将经过放大与滤波的局部放电信号存储并将数据传输至微型计算机(8)对数据进行分析与处理。
2.一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验方法，利用权利要求1所述的试验装置，通过程序对采集的局部放电数据进行数据处理，其特征在于具体步骤如下：
1)试验准备
首先将聚合物电力电缆截取一段，将其两端逐层剥去，并在电缆样品(15)中心的绝缘层(25)上人为制造一缺陷(28)，对制作出有绝缘缺陷(28)的电缆样品(15)，先将电缆样品(15)两端的电缆线芯(23)，分别通过试验电极(4)的压紧螺母(14)固接在试验电极(4)的两圆柱型铜电极(12)上，并将电缆样品(15)的铜屏蔽层(27)与接地连线(17)相连，按地连线(29)与放油阀(19)在施压电极内的一端相连，然后将电极系统(4)放置与电热联合老化箱(9)中，放油阀(19)在试验电极外的一端与接地线(29)相连，关闭电热联合老化箱(9)，将电热联合老化箱(9)内升温至试验所需的温度；
2)采集局部放电数据
第1)步完成以后，在本发明装置的无晕变压器(1)的原边施加380V工频交流电，再调整感应调压器(2)的输出电压至电缆样品(15)上的绝缘缺陷(28)产生局部放电，本发明装置的数字示波器(7)采集经过放大滤波器(6)放大和滤波后的局部放电信号，并传送给微型计算机(8)进行数据处理；
3)数据处理
第2)步完成后，对第2)步采集的局部放电信号，利用微型计算机(8)，通过程序进行以下数据处理：
(1)小波去噪
首先进行小波分解，对第2)步采集的局部放电信号按下式进行小波分解
式中： 为被分析的信号， 为 的低频分量， 为 的高
频分量，
将采集到的局部放电信号分解到不同频带内，得到各个频带内的小波系数；
再通过基于斯坦无偏估计的阈值算法或者极小极大方差阈值算法生成阈值，将小波分解步骤得到的各频带的小波系数，减去阈值生成步骤生成的阈值，得到新的小波系数，然后对经过小波系数处理得到的新的小波系数进行小波重构，生成小波去燥变换后信号的实部、虚部和相位信号，最后将小波去噪变换后的信号的实部、虚部和相位信号，按照实部虚部或实部相位或虚部相位方法生成复合信号；
(2)特征量提取
在第3)-(1)步完成后，对第3)-(1)步生成的复合信号提取其特征量，首先进行单次波形的频率提取，对单个放电脉冲按照下式进行快速傅立叶变换，得到放电脉冲的频谱分布，计单个放电脉冲的平均频率W为：
式中：fi为频率图谱中的能量分量，Xi(fi)为频率图谱中的频率分量，然后进行单次波形的相位提取，设置采样宽度等于一个工频周期，则所采取的波形就为一个周期内的局部放电，单个局部放电脉冲的相位Ph为：
式中：Ni为第i个脉冲中心的位置，Nai，Nbi为第i个脉冲的起始位置与终止位置，N0为采样总数；
(3)放电模式的识别
在第3)-(2)步完成后，对在第3)-(1)步提取出的特征量，采用可能性聚类算法，即FCM对其进行分类，其目标函数为：
式中：N为样本个数，C为聚类中心数，uij＝ui(xj)表示第j个样本属于第i类的隶属度，m为权重指数，表征模糊化程度，dij为第j个样本到第i个聚类中心的距离，第2项为惩罚函数，要求uij尽可能大，从而避免无效解，ηi为一合适的正数，其值为式中：K为调整系数，取K＝1，
聚类中心公式为
隶属度uij公式为
FCM算法流程如下：
①首先确定聚类中心数C，权重指数m，最大迭代次数l及迭代终止误差ε，并用FCM的聚类结果初始化其隶属度uij；
②其次按照(6)式计算出ηi；
③然后按照(7)式计算出聚类中心 并按照隶属度计算公式(8)得到隶属度④最后判断 满足条件则迭代终止，否则返回第③步，继续迭代；
4)切片与拍照
第3)步完成后，将感应调压器(2)的输出电压降为0，关闭无晕试验变压器(1)的电源，在试验电极(4)的圆头电极(12)处挂上接地棒，关闭电热联合老化箱(9)的电源，打开电热联合老化箱(9)，将电热联合老化箱(9)内温度降至室温，取出电缆样品(15)，在人工缺陷(28)处进行切片，切片厚度2-5mm，将切片放置于显微镜下进行拍照。

聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验方法及装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于聚合物电力电缆的绝缘监测技术领域，具体涉及监测聚合物电力电缆绝缘电树老化的试验方法及装置。\n背景技术\n[0002] 聚合物绝缘电力电缆特别是交联聚乙烯(XLPE)电缆由于其优越的电气、机械、力学性能，在电力系统中得到广泛的应用。聚合物电力电缆的绝缘在电、热、机械、水湿及环境应力的多重应力作用下，就会以水树枝、电树枝的老化形态表现出来，最终归结于电树枝而导致绝缘击穿。由于电树枝化是聚合物电力电缆长期安全运行的瓶颈，影响电力系统的安全可靠运行，对其树枝化特性的研究受到国际、国内的广泛关注。实践证明电树枝化是电、热、机械等单应力或多应力条件下的水树、电树枝的老化过程。因此，通过加速聚合物电力电缆绝缘老化的试验装置，研究聚合物电缆绝缘中电树枝的引发、生长机理和抑制方法，从而寻找聚合物电力电缆在运行中的潜在故障，为聚合物电力电缆的制造、绝缘老化的在线监测及诊断提供可靠的依据，从而提高聚合物电力电缆长期安全可靠运行的可靠性，保证电力系统的安全可靠运行。故研究聚合物电力电缆的电树枝化过程有非常重要的意义。\n[0003] 目前对聚合物电力电缆绝缘电树枝化的试验装置及方法主要有两种，一种是基于材料块的加速老化研究，偏重于是聚合物绝缘材料的电树枝特性的研究。如2007年6月第\n33卷第6期《高电压技术》中“XLPE电缆绝缘中的电树枝结构及其生长特性”一文公开的试验系统，包括由函数信号发生器和可变频高电压放大器组成的变频高电压发生器、高压电极、针-板电极、数字摄像与显微计算机系统、硅油等，试样为XLPE电缆制成的5mm空心圆盘，采用针-板模型试验系统。该试验系统与聚合物电力电缆的实际运行状况差别比较大，且无法估计电缆内外半导体屏蔽层等的影响，与实际运行电缆的电树枝生长过程的相差较大，试验数据的参照性较差。另一种是基于成品聚合物绝缘电缆的老化试验，即制造厂的产品试验，该方法与实际运行电缆的老化过程很接近，但加速老化难以实现，老化时间较长，且试验操作烦杂，耗材大，需要大型的试验场地，经济需求巨大。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是针对现有聚合物电力电缆绝缘电树枝化装置及方法的不足之处，提供一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验方法及装置，具有能模拟电场、热场、机械、水湿等多个使绝缘老化的应力条件，以达到既加速电缆试样的电树枝化，又不破坏电树枝化机理，较真实模拟电缆试样的电树枝化过程，同时可以方便地对电树枝化过程中的局部放电、泄漏电流等电气特性参量进行在线测量，保障便捷、安全地进行电树枝老化特性的试验的特点。\n[0005] 实现本发明目的的技术方案是：一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验装置，包括无晕实验变压器、感应调压器、电容分压器、试验电极、宽频带电流传感器、放大滤波器、数字示波器、微型计算机。其试验电极主要由玻璃钢外壳、防晕罩、圆头电极、圆柱型铜电极、压紧螺母、电缆样品、接线夹、接地连线、绝缘油、放油阀、绝缘支架、支柱绝缘子与金属圆盘底座组成。在玻璃钢外壳的上端面设置顶盖，以便装设试验电极和注入绝缘油，在玻璃钢外壳内中心的两端分别装设有圆柱型铜电极。在每一圆柱型铜电极的两端部，分别设置有螺纹，在两圆柱型铜电极的内端分别装设有压紧螺母，以便固接电缆样品，两圆柱型铜电极的另一端分别穿出玻璃钢外壳，以便与防晕罩和圆头电极固接。两防晕罩分别装设在玻璃钢外壳的两端外侧，两防晕罩的中心分别穿入两圆柱型铜电极伸出玻璃钢外壳的端部，两圆头电极一端的中心内分别设置有螺纹，分别与两圆柱型铜电极伸出玻璃钢外壳的端部固接，并分别将两防晕罩压紧固接。在玻璃钢外壳内盛有绝缘油，将电缆样品淹没，在玻璃钢外壳的下端装设有放油阀，以便放掉劣化的绝缘油，保证玻璃钢外壳内绝缘油的绝缘性能。玻璃钢外壳放置于绝缘支架上，绝缘支架固接在支柱绝缘子上，支柱绝缘子放置于金属圆盘底座上，以便对试验电极施加高压。试验电极放置于电热联合老化箱内，以便模拟聚合物电力电缆的实际运行环境。试验电极与电容分压器并联联接，电容分压器的一端与电阻串联后再与感应调压器的副边并联，感应调压器的原边与无晕试验变压器的副边并联，当无晕试验变压器的原边施加380V工频交流电时，就可为试验电极提供试验电压。试验电极的接地线穿过宽频带电流传感器，用来检测试验电极中电缆样品电树枝时过程中所产生的局部放电信号，宽频带电流传感器的副边与放大滤波器连接，用以将检测到的局部放电信号进行放大与滤波，放大滤波器通过信号线与数字示波器相连，数字示波器将经过放大与滤波的局部放电信号存贮并将数据传输至微型计算机对数据进行分析与处理。\n[0006] 实验过程是：在去保护铠甲后的成品电缆上取一定长度的一段电缆，除去铜屏蔽带和小段外半导体屏蔽层，切削出两边的端头，在电缆本体中部做上微小的应力缺陷，如插入一定深度的金属针或插一个针孔后渗入纯净水等，然后恢复铜屏蔽带到半导体屏蔽层处，利用绝缘胶带将两端的铜屏蔽带压紧，将其中的一个端头插入箱内的一个电极中，另一段用圆头螺母固定；将电极系统放于电热联合老化箱内升至所需的温度，调节感应调压器，升至实验所需电压，局部放电信号通过铜屏蔽层经过接地连线、放油阀，宽频带电流传感器感应流过接地线(的电流脉冲产生电压信号经过放大滤波器的放大滤波之后，由数字示波器采集波形信号，并送至微型计算机进行局部放电信号的分析与诊断；当局部放电发展到一定程度，降压并电缆样品切片，利用数码显微镜观测并记录电树枝形态，分析电树枝劣化区的物理化学特性。\n[0007] 一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验方法，利用本发明装置，先进行试验准备，后通过程序对采集到的局部放电数据进行数据处理，再经过切片与拍照，获得电缆样品绝缘电树枝化的图像和基础数据。具体步骤如下：\n[0008] 1)试验准备\n[0009] 首先将聚合物电力电缆截取一段，将其两端逐层剥去，并在样品中心的绝缘层上人为制造一缺陷，对制作出有绝缘缺陷的电缆样品。先将电缆样品两端的线芯，分别通过试验电极的压紧螺母固接在试验电极的两圆柱型铜电极上，并将电缆样品的铜屏蔽层与接地连线相连，接地连线与放油阀相连，然后将电极系统放置与电热联合老化箱中，放油阀与接地线相连，关闭电热联合老化箱，将电热联合老化箱内升温至试验所需的温度，以便加速电缆样品的绝缘老化。\n[0010] 2)采集局部放电数据\n[0011] 第1)步完成以后，在本发明装置的无晕变压器的原边施加380V工频交流电，再调整感应调压器的输出电压至电缆样品上的绝缘缺陷产生局部放电。本发明装置的数字示波器采集经过放大滤波器放大和滤波后的局部放电信号，并传送给微型计算机进行数据处理。\n[0012] 3)数据处理\n[0013] 第2)步完成后，对第2)步采集的局部放电信号，利用微型计算机，通过程序进行以下数据处理：\n[0014] (1)小波去噪\n[0015] 首先进行小波分解，对第2)步采集的局部放电信号按下式进行小波分解[0016] \n[0017] 式中： 为被分析的信号， 为 的低频分量， 为\n的高频分量。\n[0018] 将采集到的局部放电信号分解到不同频带内，得到各个频带内的小波系数。\n[0019] 再通过基于斯坦无偏估计的阈值算法或者极小极大方差阈值算法生成阈值，将小波分解步骤得到的各频带的小波系数，减去阈值生成步骤生成的阈值，得到新的小波系数。\n然后对经过小波系数处理得到的新的小波系数进行小波重构，生成小波去燥变换后信号的实部、虚部和相位信号，最后将小波去噪变换后的信号的实部、虚部和相位信号，按照实部虚部或实部相位或虚部相位方法生成复合信号。\n[0020] (2)特征量提取\n[0021] 在第3)-(1)步完成后，对第3)-(1)步生成的复合信号提取其特征量。首先进行单次波形的频率提取，对单个放电脉冲进行快速傅立叶变换，得到放电脉冲的频谱分布，计单个放电脉冲的平均频率W为：\n[0022] \n[0023] 式中：fi为频率图谱中的能量分量；Xi(fi)为频率图谱中的频率分量。\n[0024] 然后进行单次波形的相位提取，设置采样宽度等于一个工频周期，则所采取的波形就为一个周期内的局部放电，单个局部放电脉冲的相位Ph为\n[0025] \n[0026] \n[0027] 式中：Ni为第i个脉冲中心的位置；Nai，Nbi为第i个脉冲的起始位置与终止位置；\nN0为采样总数。\n[0028] (3)放电模式的识别\n[0029] 在第3)-(2)步完成后，对在第3)-(1)步提取出的特征量，采用可能性聚类算法(FCM)对其进行分类，其目标函数为：\n[0030] \n[0031] 式中：N为样本个数；C为聚类中心数；uij＝ui(xj)表示第j个样本属于第i类的隶属度；m为权重指数，表征模糊化程度；dij为第j个样本到第i个聚类中心的距离。第2项为惩罚函数，要求uij尽可能大，从而避免无效解。ηi为一合适的正数，推荐取值为：\n[0032] \n[0033] 式中K为正整数，通常取K＝1。\n[0034] 聚类中间公式为：\n[0035] \n[0036] 隶属度uij公式为：\n[0037] \n[0038] FCM算法流程如下：\n[0039] ①首先确定聚类中心数C，权重指数m，最大迭代次数1及迭代终止误差ε，并用FCM的聚类结果初始化其隶属度uij；\n[0040] ②其次根据(6)式计算出ηi；\nl\n[0041] ③然后根据(7)式计算出聚类中心vi，并根据隶属度计算公式(8)得到隶属度l+1\nuij ；\n[0042] ④最后判断 满足条件则迭代终止；否则返回第③步，继续迭代。\n[0043] 4)切片与拍照\n[0044] 第3)步完成后，将调压器的输出电压降为0，关闭试验电源，在试验电极的圆头电极处挂上接地棒，关闭电热联合老化箱，打开电热联合老化箱，将电热联合老化箱内温度降至室温，取出电缆样品，在人工区缺陷处进行切片，切片厚度2-5mm，将切片放置与显微镜下进行拍照。\n[0045] 本发明采用上述技术方案后，主要有以下技术效果：\n[0046] 1便捷性：电缆样品制作简单，无需应力锥终端，仅用电缆切削刀就既可完成；老化因子的选择方便，可随意组合，加热装置由外部老化箱提供，温度控制方便；局部放电、泄漏电流等电学参量可连续在线测量，老化结束后，除去屏蔽层即可对电缆样品进行物理化学性能的测试，便捷性好。\n[0047] 2经济性：每次试验仅需无铠甲成品电缆1米左右，制作工艺简单，材料费用节省；\n热老化时，利用试验老化箱加热，散热较慢，消耗功率小，经济性好。\n[0048] 3安全性：选玻璃钢材料耐高温，最高工作温度超过200℃，阻燃性好，且热膨胀系数小，方便密封，将本装置灌绝缘油后放入热老化箱，加压工频15kV，加温至130℃，维持1天时间，无漏油等异常想象发生，密封性好。\n[0049] 4耐压水平：无电缆样品时，室温下加工频电压40kV无异常现象，有电缆样品时，施加工频电压35kV无异常现象，耐压水平高。\n[0050] 5耐热水平：由于所有材料的选择都考虑了耐高温的条件，理论工作温度超过\n200℃，将本发明装置灌绝缘油后放入热老化箱，加温至150℃，维持1天时间，无漏油等异常情况发生，考虑到油的挥发，为保障装置的安全性，实际最高工作温度不超过130℃，耐热水平高。\n[0051] 6局部放电水平：无电缆试样时，工频电压30kV，局部放电量小于2pc，35kV以下无电晕声，加无缺陷电缆试样时，工频电压35kV，局部放电量小于5pc，本发明装置自身局部放电量小。\n[0052] 7本发明采用宽频带的电流传感器，具有监测频带宽，灵敏度高，准确性好的特点。\n[0053] 本发明广泛应用于监测电力电缆的绝缘老化，特别适用于监测聚合物电力电缆的绝缘老化。以保证电力电缆的安全可靠运行。\n附图说明\n[0054] 图1是本发明装置的原理结构图；\n[0055] 图2是本发明装置的试验点击结构图；\n[0056] 图3是本发明的电缆样品结构示意图；\n[0057] 图4是图3的A-A剖面图；\n[0058] 图5为本发明方法的数据处理流程图；\n[0059] 图6为本实施例的电缆样品在不同试验电压下产生的电树枝图；\n[0060] 图7为本实施例的电缆样品在不同试验电压和不同温度下产生的电树枝图；\n[0061] 图8为本实施例得到的局部放电单次放电的相频分布图谱\n[0062] 图中：1无晕试验变压器，2感应调压器，3电容分压器，4试验电极，5宽频带电流传感器，6放大滤波器，7数字示波器，8微型计算机，9电热联合老化箱，10玻璃钢外壳、11防晕罩、12圆头电极、13圆柱型铜电极、14压紧螺母、15电缆样品、16接线夹、17接地连线、\n18绝缘油、19放油阀、20绝缘支架、21支柱绝缘子、22金属圆盘底座、23电缆线芯、24内屏蔽层、25绝缘层、26外屏蔽层、27铜屏蔽层、28缺陷、29接地线\n具体实施方式\n[0063] 以下结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明：\n[0064] 实施例1\n[0065] 如图1～4所示，一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验装置，包括无晕实验变压器1、感应调压器2、电容分压器3、试验电极4、宽频带电流传感器5、放大滤波器\n6、数字示波器7、微型计算机8。其试验电极4主要由玻璃钢外壳10、防晕罩11、圆头电极\n12、圆柱型铜电极13、压紧螺母14、电缆样品15、接线夹16、接地连线17、绝缘油18、放油阀\n19、绝缘支架20、支柱绝缘子21与金属圆盘底座22组成。在玻璃钢外壳10的上端面设置顶盖，以便装设试验电极4和注入绝缘油18，在玻璃钢外壳10内中心的两端分别装设有圆柱型铜电极。在每一圆柱型铜电极13的两端部，分别设置有螺纹，在两圆柱型铜电极13的内端分别装设有压紧螺母14，以便固接电缆样品15，两圆柱型铜电极13的另一端分别穿出玻璃钢外壳10，以便与防晕罩11和圆头电极12固接。两防晕罩11分别装设在玻璃钢外壳10的两端外侧，两防晕罩11的中心分别穿入两圆柱型铜电极13伸出玻璃钢外壳10的端部，两圆头电极12一端的中心内分别设置有螺纹，分别与两圆柱型铜电极13伸出玻璃钢外壳10的端部固接，并分别将两防晕罩11压紧固接。在玻璃钢外壳10内盛有绝缘油18，将电缆样品15淹没，在玻璃钢外壳10的下端装设有放油阀19，以便放掉劣化的绝缘油18，保证玻璃钢外壳10内绝缘油18的绝缘性能。玻璃钢外壳10放置于绝缘支架20上，绝缘支架20固接在支柱绝缘子21上，支柱绝缘子21放置于金属圆盘底座22上，以便对试验电极4施加高压。试验电极4放置于电热联合老化箱9内，以便模拟聚合物电力电缆的实际运行环境。试验电极4与电容分压器3并联联接，电容分压器3的一端与电阻串联后再与感应调压器2的副边并联，感应调压器2的原边与无晕试验变压器1的副边并联，当无晕试验变压器1的原边施加380V工频交流电时，就可为试验电极4提供试验电压。试验电极4的接地线29穿过宽频带电流传感器5，用来检测试验电极4中电缆样品15电树枝时过程中所产生的局部放电信号，宽频带电流传感器5的副边与放大滤波器6连接，用以将检测到的局部放电信号进行放大与滤波，放大滤波器6通过信号线与数字示波器7相连，数字示波器\n7将经过放大与滤波的局部放电信号存贮并将数据传输至微型计算机8对数据进行分析与处理。\n[0066] 实施例2\n[0067] 一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验方法，具体步骤如下：\n[0068] 1)试验准备\n[0069] 首先将聚合物电力电缆截取一段，将其两端逐层剥去，并在电缆样品15中心的绝缘层25上人为制造一缺陷28，对制作出有绝缘缺陷28的电缆样品15。先将电缆样品15两端的电缆线芯23，分别通过试验电极4的压紧螺母14固接在试验电极4的两圆柱型铜电极12上，并将电缆样品15的铜屏蔽层27与接地连线17相连，接地连线29与放油阀19在施压电极内的一端相连，然后将电极系统4放置与电热联合老化箱9中，放油阀19在试验电极外的一端与接地线29相连，关闭电热联合老化箱9，将电热联合老化箱9内升温至试验所需的温度，以便加速电缆样品15的绝缘老化\n[0070] 2)采集局部放电数据\n[0071] 第1)步完成以后，在本发明装置的无晕变压器1的原边施加380V工频交流电，再调整感应调压器2的输出电压至电缆样品15上的绝缘缺陷28产生局部放电。本发明装置的数字示波器7采集经过放大滤波器6放大和滤波后的局部放电信号，并传送给微型计算机8进行数据处理。\n[0072] 3)数据处理\n[0073] 第2)步完成后，对第2)步采集的局部放电信号，利用微型计算机8，通过程序进行以下数据处理：\n[0074] (1)小波去噪\n[0075] 首先进行小波分解，对第2)步采集的局部放电信号按下式进行小波分解[0076] \n[0077] 式中： 为被分析的信号， 为 的低频分量， 为\n的高频分量。\n[0078] 将采集到的局部放电信号分解到不同频带内，得到各个频带内的小波系数。\n[0079] 再通过基于斯坦无偏估计的阈值算法或者极小极大方差阈值算法生成阈值，将小波分解步骤得到的各频带的小波系数，减去阈值生成步骤生成的阈值，得到新的小波系数。\n然后对经过小波系数处理得到的新的小波系数进行小波重构，生成小波去燥变换后信号的实部、虚部和相位信号，最后将小波去噪变换后的信号的实部、虚部和相位信号，按照实部虚部或实部相位或虚部相位方法生成复合信号。\n[0080] (2)特征量提取\n[0081] 在第3)-(1)步完成后，对第3)-(1)步生成的复合信号提取其特征量。首先进行单次波形的频率提取，对单个放电脉冲按照下式进行快速傅立叶变换，得到放电脉冲的频谱分布，计单个放电脉冲的平均频率W为：\n[0082] \n[0083] 式中：fi为频率图谱中的能量分量；Xi(fi)为频率图谱中的频率分量。\n[0084] 然后进行单次波形的相位提取，设置采样宽度等于一个工频周期，则所采取的波形就为一个周期内的局部放电，单个局部放电脉冲的相位Ph按照下式计算\n[0085] \n[0086] \n[0087] 式中：Ni为第i个脉冲中心的位置；Nai，Nbi为第i个脉冲的起始位置与终止位置；\nN0为采样总数。\n[0088] (3)放电模式的识别\n[0089] 在第3)-(2)步完成后，对在第3)-(1)步提取出的特征量采用可能性聚类算法(FCM)对其进行分类，其目标函数为：\n[0090] \n[0091] 式中：N为样本个数；C为聚类中心数；uij＝ui(xj)表示第j个样本属于第i类的隶属度；m为权重指数，表征模糊化程度；dij为第j个样本到第i个聚类中心的距离。第2项为惩罚函数，要求uij尽可能大，从而避免无效解。ηi为一合适的正数，其值为[0092] \n[0093] 式中：K为正整数，取K＝1。\n[0094] 聚类中间公式为：\n[0095] \n[0096] 隶属度uij公式为：\n[0097] \n[0098] FCM算法流程如下：\n[0099] ①首先确定聚类中心数C，权重指数m，最大迭代次数1及迭代终止误差ε，并用FCM的聚类结果初始化其隶属度uij；\n[0100] ②其次按照(6)式计算出ηi；\n[0101] ③然后按照(7)式计算出聚类中心vil，并按照隶属度计算公式(8)得到隶属度uijl+1；\n[0102] ④最后判断 满足条件则迭代终止；否则返回第③步，继续迭代。\n[0103] 4)切片与拍照\n[0104] 第3)步完成后，将感应调压器2的输出电压降为0，关闭无晕试验变压器1的电源，在试验电极4的圆头电极12处挂上接地棒，关闭电热联合老化箱9的电源，打开电热联合老化箱9，将电热联合老化箱9内温度降至室温，取出电缆样品15，在人工缺陷28处进行切片，切片厚度2-5mm，将切片放置于显微镜下进行拍照，如图6、7、8所示。