[精品]基于聚类分析的电缆局部放电分析

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1、基于聚类分析的电缆局部放电分析基丁聚类分析的电缆局部放电分析【摘耍】高压电缆在电力系统中占有重要地位，由于其适合于地下分布，尤其是在城市里应用广泛，然而由于地下复杂的因素作用，可能造成其绝缘层损坏，从而发生局部放电，文章根据电缆局部放电的特点，结合聚类分析法对其局部放电进行了相应的分析。【关键词】高压；聚类分析；特点；研究1•引言高压电缆是电力系统中重耍的设备，由于其适合于地下走线方式在城市电网中得到了大量的应用，节约了大量的空间资源，然而市于地下潮湿等因素以及布线过程中人为的损坏都可能造成电缆绝缘层的损坏，在运行电压的长期作用下，可能造成局部放电的发生，如果得不到

2、及时的处理，最终会导致电缆短路，从而引发停电事故，造成经济损失，所以，对电缆进行局部放电检测是必要的，基于此，文章分析了电缆局部放电的特点，然后根据聚类分析对放电进行了分析。2.电缆局部放电信号传播特性仿真在对电缆进行局部放电检测之前，需要对影响其局部放电信号传播特性的参数进行分析。为了得到其原理，我们假设其长度很长，同时由于电缆局部放电信号含有丰富的信息［7］,其波长与线路长度相比非常短，因此在研究局部放电信号传播规律时,需要利用电缆的分布参数模型来分析［8］,图1所示为电缆的分布简化模型。图1电力电缆的分布参数模型图1中，RO、L0、CO、GO分别为电缆单位长度

3、的电阻、电感、对地电容和对地电导，上这些基本参数决定了电缆屮的相应特性［9-11］o结合上图，可以得到一个新的二次参数特性阻抗Zc,Zc表示均匀传输线上任一点的电压和电流之间的关系。(1)可见，这个公式就决定了相应的参数之间的关系。由于阻抗是一个复数，电压和电流的绝对值之比决定了其相对值；电压和电流的相位差决定了其陌值的大小，这个参数就可以反映出相应的特性参数。Zc重新表述为：(2)那么，IZc

4、和就是其中所含有的信息。Zc反映了电缆上一点的特性［12］。对于脉冲信号来说，可以用传输常数来描述。在传输常数中，包含两个常数：固有衰耗常数和固有相移常数。固有衰耗常数反映

5、了处于匹配连接的线路上[13],能量损耗方面的传输规律，固有相移常数则反映了信号传播过程屮和位的变化。因此线路的传输规律可用式（3）表示，其中1是电缆的长度。（3）根据上述的分析，我们得到了如下的结论：（1）由电缆的一次参数所决定，越大，就说明了信号的衰减会越大。（2）小于1,那么，局部放电信号将会呈指数规律衰减，并冃其衰减程度取决于电缆的长度，线路越长，衰减情况越严重。式（3）中的反映的则是信号传输的相移，它影响的是局部放电信号的相位，并且随着信号频率的升高八均随之增大。经过上述分析，可以看出：电缆长度越长，局部放电信号在传播过程中的衰减越严重。局放信号的频率越高

6、，则与之对应的、也越大，即信号的幅度衰减及相位移动也越严重。3.聚类分析聚类是根据放电的性质不同，将具有相同性质的特征量进行聚合的算法。由于其具有直观的特点在许多领域得到大量的使用。基于聚类分析的工具已经被加入到许多统计分析软件包或系统屮，如S-Plus>SPSS,以及SAS。总体说来，包括如下儿个方面的内容：（1）分化方法。假设一个数据集含有n个对象或数据行，相应的分化就是将数据集划分为k个子集（划分）。其中每个子集均代表一个聚类（k[n]）o（2）层次方法。该方法就是通过分解所给定的数据对象集來创建一个层次。它存在的缺陷就是在进行（组）分解或合并Z后无法回溯。将

7、循环再定位与层次方法结合起来使用常常是有效的,如BIRCH和CURE,就是基于这种组合方法设计的。（3）基于密度的方法。只要临近区域的密度（对象或数据点的数目）超过某个阈值，就继续聚类。DBSCAN是一个有代表性的基于密度的方法。它根据一个密度阈值來控制簇的增长。（4）基于网格的方法。基于网格方法将对象空间划分为有限数冃的单元以形成网格结构。其主要优点是它的处理速度很快，其处理时间独立于数据对象的数目，只与量化空间中每一维的单元数目有关。STING就是一个典型的基于网格的方法。（5）基于模型的方法。该方法就是为每个聚类假设一个模型，然后再去发现符合相应模型的数据对象

8、。它根据标准统计方法并考虑到噪声或异常数据，可以自动确定聚类个数；因而它可以产生很鲁棒的聚类方法。数据挖掘在不同领域对聚类算法提出了各自特殊的要求。定义：数据对象i与j的相异度为。其中，dijk2是第k个值距离的平方，对每个变量根据其重要性赋予一个权重，运用加权的欧儿里得距它决定笫k个值的重要性。根据局部放电的特点,可以得到相应的聚类效果。聚类分析也可以进行孤立点的分析。经常存在一些数据对象，它们不符合数据的…般模型，这些数据对象被称为孤立点。结合实地的电缆局部放电特性，根据聚类方法，得到了如下的结果：表1最终的判断结果故障类型训练样本测试样本正确率(%)150