基于时延估计的海底电力电缆局部放电点定位研究

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海底电力电缆的长期使用会使绝缘层损害而导致局部放电,局部放电的产生不仅影响电缆的正常使用,对周边的海洋生物也造成了不利的影响。因此,海底电力电缆局部放电点的定位检测仍是重点。本文以海底电力电缆为研究对象,针对其局部放电点的定位问题,利用放电时伴随产生的超声信号,采用时间延迟估计方法和技术,结合定位算法对局部放电点的定位进行模拟仿真研究。论文介绍了海底电力电缆局部放电的数学理论模型,分析了放电点的信号,并针对海底电力电缆实际所处的环境影响,对海洋环境噪声进行分析和建模,采用Janicki-Weron(JW)算法建立稳定分布下海洋环境噪声模拟信号,并采用对数矩分数低阶统计量进行噪声参数的估计。时间延时估计方法和技术可以应用于声源定位。本文在广义加权自适应时延估计算法以及基于最小均方误差的自适应时延估计算法的基础上,针对其在非高斯环境中有很大的局限性且受限于信号与噪声的环境条件,将最小平均P范数(LMP)与广义加权函数相结合,提出了一种基于最小平均P范数的广义加权自适应时延估计算法,能使算法适用于非高斯环境下,且保留传统算法能有效抑制谐波的优点。针对最小平均P范数存在迭代速度慢以及计算量大的缺点,本文引入Sigmoid函数对算法进一步改进。MATLAB仿真实验表明,本文提出的算法与经典方法相比,在非高斯环境中既能有效抑制谐波的存在,且收敛较快,时延估计精确度较高,可应用于非高斯环境下的时延估计。本文结合时延估计算法对海底电力电缆局部放电点定位分析,讨论了传统五元十字定位方法,并针对其俯仰角误差大的缺点,提出建立三次五元十字定位模型以及定位融合算法,并进行算法误差分析和性能分析。通过几何解算,计算声源位置,并可视化定位结果。
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