[发明专利]基于稀疏分解的矿用XLPE电缆绝缘电树枝生长阶段识别方法

说明书

本发明提供一种基于稀疏分解的矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段的识别方法，包括建立矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段过完备原子字典和识别矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段两个步骤。本发明将稀疏分解理论引入到矿用XLPE电缆绝缘在工频电压下的电树枝生长阶段识别中，建立电树枝生长阶段过完备原子字典，实际使用过程中，不必采集电树枝生长影像数据，直接使用偏斜度S_k⁺、陡峭度K_u^‑、1‑范数||S||₁、2‑范数||S||₂、∞‑范数||S||_∞等数据，采用匹配追踪算法对待测试样进行电树枝生长阶段识别，降低了电树枝生长阶段识别难度。

技术领域

本发明涉及电缆绝缘故障识别技术领域，尤其涉及一种基于稀疏分解的矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段的识别方法。

背景技术

大采高综采工作面采煤技术的发展促进了煤矿供电电压等级的提高，越来越多的矿井采用10kV电压入井。交联聚乙烯绝缘(Cross-linked Polyethylene，XLPE)电缆是煤矿井下常用的固定敷设电力电缆，由于其在制造和安装过程中不可避免的存在一些缺陷，如杂质、半导体层突起、气泡等。在长期遭受煤矿井下电、热、环境等应力联合作用时，这些缺陷易引发电树枝。同时，井下环境潮湿，电缆受潮后易形成水树枝，水树枝最终会转化为电树枝，并伴随着局部放电的产生。电树枝发展到一定程度后将导致绝缘击穿，造成单相接地故障，甚至引发煤矿事故。工频电压下交联聚乙烯电缆绝缘中由缺陷引发的电树枝呈阶段式生长，不同生长阶段的电树枝形貌变化及局部放电特性各不相同。研究矿用交联聚乙烯电缆绝缘电树枝生长阶段的识别方法可为煤矿井下电缆绝缘状态监测和寿命评估提供理论数据和技术手段。

截至目前，国内外针对交联聚乙烯绝缘中的电树枝生长已开展了较多研究，其主要集中在电树枝生长过程形貌及局部放电特性变化。如郑晓泉教授等分析了影响电树枝生长的因素，研究了工频电压下电树枝生长过程中的形貌变化，归纳了电树枝生长过程中局部放电量的变化趋势，提出了工频电压下交联聚乙烯绝缘中电树枝生长过程中的形貌的变化特性；廖瑞金教授等分析了温度和电压对电树枝生长的影响，提出将电树枝的生长分为4个阶段，并且分析了不同阶段的放电量变化。

虽然前人对于工频电压下电树枝的形貌变化及局部放电特性变化进行了描述，但未提出电树枝生长阶段的划分方法，也未涉及到电树枝生长阶段的识别方法。因此，本文提出一种基于稀疏分解的矿用XLPE电缆绝缘电树枝生长阶段模式识别方法。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种基于稀疏分解的矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段的识别方法，包括建立矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段过完备原子字典和识别矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段两个步骤。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种基于稀疏分解的矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段的识别方法，包括建立矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段过完备原子字典和识别矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段两个步骤，具体步骤如下所示：

(1)建立矿用XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段过完备原子字典，包括矿用XLPE电缆绝缘工频电压下电树枝培养实验、划分电树枝生长阶段、建立电树枝生长阶段特征原子字典。

①划分电树枝生长阶段为根据电树枝生长长度和生长速度，将电树枝划分为阶段I起树阶段、阶段II缓慢生长阶段、阶段III快速生长阶段和阶段IV持续生长阶段。