基于偏振控制算法的电缆局部放电光纤传感定位

摘" 要：为提高长距离高压电缆局部放电信号光纤检测的可靠性和定位精度，解决分布式光纤传感系统中的偏振衰弱和相位漂移问题，搭建接入偏振控制器的光纤传感检测系统模型对电缆局部放电超声特性进行分析，提出了一种基于改进偏振控制的自适应矩估计最大值优化算法（adaptive moment estimation max， Adamax）.通过调整偏振控制器的驱动电压以减小偏振衰弱，基于MATLAB对算法的衰减率、噪声幅度、控制精度等参数进行仿真计算，结果表明改进算法比Adam算法平均迭代步数降低了约35%，控制收敛精度可达到10-4级.在15 km高压电缆系统进行了光纤传感局部放电定位检测实验，结果表明改进的偏振控制算法定位精度为±12 m.验证了分布式光纤传感系统中偏振控制器和改进算法的可靠性和定位精度，为基于大数据的高压输电设备绝缘状态监测提供技术支撑.

关键词：光纤传感系统；偏振衰弱；改进Adamax算法；高压电缆；定位精度

中图分类号：TM855""" 文献标志码：A""" 文章编号：10001565（2024）05052114

DOI：10.3969/j.issn.10001565.2024.05.009

Optical fiber sensing and location of cable partial discharge based on polarization control algorithm

LIU Zhiheng1，2，YANG Sen1，CHEN Qian1，HAO Lei1，LIU Zhibin1，MENG Xiaokai3

（1.College of Electronic Information Engineering， Hebei University， Baoding 071002， China; 2. Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology， Ministry of Education， Tianjin University， Tianjin 300072， China; 3. State Grid Shanxi Electric Power Research Institute， Taiyuan 032100， China）

Abstract： In order to improve the reliability and positioning accuracy of optical fiber detection of partial discharge signals in long distance high-voltage cables， the problems of polarization attenuation and phase drift in distributed optical fiber sensing systems and overcome， the model of optical fiber sensing detection system connected with polarization controller is built. An improved polarization control algorithm （Adamax） is proposed based on the analysis of the ultrasonic characteristics of cable partial discharge. By adjusting the driving voltage of the polarization controller to reduce polarization attenuation， the attenuation rate， noise amplitude， control accuracy and other parameters of the algorithm are simulated based on MATLAB. The results show that the average iterative steps of the improved algorithm are reduced by about 35% compared with Adam algorithm， and the control convergence accuracy can reach 10-4.

收稿日期：20230308;修回日期：20231023

基金项目：

中央引导地方科技发展资金项目（236Z4411G）；河北省高层次人才资助项目（B2020005004）；教育部产学研协同育人项目（220606517133928;22090423222205）

第一作者：刘志恒（1984—），男，河北大学副教授，博士，主要从事智能高压电器绝缘检测、先进光纤检测技术等研究.E-mail： liuzhiheng17@126.com

通信作者：郝雷（1978—），男，河北大学副教授，博士，主要从事智能高压电器绝缘检测、智能制造与工业大数据技术研究.E-mail： 13066687@qq.com

The experiment of optical fiber sensing partial discharge location and detection is carried out in a 15 km high-voltage cable system. The results show that the location accuracy of the improved polarization control algorithm is within ± 12 m. The reliability and positioning accuracy of polarization controller and improved algorithm in distributed optical fiber sensing system are verified， which provides technical support for insulation condition monitoring of high-voltage transmission equipment based on big data.

Key words： optical fiber sensing system; polarization fading; improved Adamax algorithm; high voltage cable; positioning accuracy

为实现更高额定电压、更远距离地输电，高压直流输电技术得以快速发展.在直流电场环境下，空间电荷会随时间积聚引发绝缘介质的局部放电现象［1-2］.光纤的应用范围十分广泛，文献［3-4］分别通过光纤传感器对压力和温度进行实时测量.为防止局部放电造成严重后果，基于分布式光纤传感技术监测距离长、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点［5］，对长距离电力电缆本体与接头的绝缘状态进行检测，可以有效防止局部放电［6-7］.当出现配电网电缆绝缘故障时，可使用实时仿真器检测［8］.文献［9］对φ-OTDR分布式光纤传感器在电缆附件局放测量中的应用特性进行研究，在728 m的测量线路中对局放位置的定位误差不超过2.6 m，但其系统结构相对复杂，采集和处理数据量大，对光源性能、系统器件稳定性等硬件要求高.文献［10］基于局放超声特性对长距离高压电缆进行局放定位研究，搭建基于超声特性的Sagnac光纤检测系统实现6 km局放信号定位精度达80 m.文献［11］通过使用基于距离的互相关算法对电缆的局部放电点进行检测，提高了定位精度.基于后向散射型的分布式光纤传感系统在长距离的扰动定位、高压输电线路的覆冰、雷击、闪络、风害、弧垂和断股等问题的监测领域具有明显优势［12］，但要解决光纤传感中的偏振衰弱问题仍具有较高的挑战性.

在光纤传感偏振衰弱研究方面，已开展了诸多研究.陈锴等［13］通过分步逼近算法和比例-微分算法对波片型偏振控制器进行控制，将响应速度提高到10 ms量级.粟荣涛等［14］提出使用随机并行梯度下降法的偏振控制器对窄线宽激光器进行偏振控制，得到良好控制效果.马兵斌等［15］以中频信号幅值作为反馈信号提出单粒子优化算法控制光的偏振态，使光混频器的混频效率提高了64%，但是快速复位方式会使信号产生较大波动.徐中原等［16］将支持向量机（SVM）算法应用于对光的偏振态的判别，将算法写入FPGA实现分类器对系数的迭代求解，平均识别率达93.25%.尤阳等［17］基于遗传退火算法建立了激光偏振控制数学模型，引入蒙特卡罗思想，增加算法搜索能力，改善了搜索时间长、易陷入局部最优等问题.张猛等［18］提出了相位跟踪反馈算法补偿干涉传感系统中的相位变化，抑制了18 Hz以下噪声相位衰落问题.夏骞等［19］使用Adam算法去解决偏振衰弱的问题，相比于梯度下降法有更好的偏振控制效果.朱浩亮等［20］利用嵌入式技术，通过偏振调制模块对激光的偏振态进行调制，使激光的测量精度得到改善.综上可知，针对电缆局部放电的检测方法已做了较多研究，分布式光纤传感系统定位精度高，计算量小，经济性好，系统稳定性和抗干扰能力强，如何抑制偏振相移和偏振信号衰落是光纤传感高精度定位检测的关键问题.

本文分析电缆局部放电机理和超声波特性，对分布式光纤传感光路、相位、偏振态特性进行研究，提出了改进Adamax算法对偏振状态进行控制，搭建了分布式Sagnac局部放电超声检测系统，对长距离高压电缆的局部放电超声特性及局部放电点的定位进行研究，实验验证偏振控制算法的可靠性和定位精度，为长距离电缆局部放电信号提供了一种光纤传感检测方法.

1" 电缆局部放电超声特性分析

高压输电系统中，电缆发生局部放电时会产生超声波信号，可通过检测超声波的频率、振幅、发生时间等特征量对电缆绝缘故障进行辨别［21］.局部放电的等效方程可用一个二阶方程表示.当电缆绝缘层中存在气泡时，受到电场力和相反的弹性力平衡，当发生局部放电后会使外部电场力消失，平衡气泡破裂，所受到弹力、摩擦力和惯性力穿过力顺元件Cm、力阻元件Rm和惯性力元件，在气泡壁上合并、终止.气泡局部放电的力学过程类似于二阶电路的零输入响应，因此满足

LmCmd2ucdt2+RmCmducdt+uc=0，（1）

其中：uc为气泡壁对外的作用力；Lm为等效电路的电感；q为气泡中局部放电的放电量；E为击穿场强，与击穿前气泡的电场力初始值U0的关系可表示为

U0=Uc=qE.（2）

由此可见，局放产生超声波振幅与放电量成正比.电力电缆的分布参数模型如图1所示.

图1中R0、L0、G0、C0分别表示电缆单位长度的电阻、电感、电导和对地电容，电缆的相应传输特性由这些参数决定.并且

U1=u+uxdx，I1=ixdx.（3）

用传输常数γ表征均匀传输线的传输定律.

U0=Uie-γi=Uie-αle-jβl=Uie-（α+jβ）l ，（4）

其中：α为固有衰减损耗常数；β为固有相位移动参数，随着局部放电信号的频率增加，局部放电信号的相移会变得严重；l为电缆的长度，局部放电信号在传输过程中随着电缆长度增长而逐渐减弱.

2" 分布式光纤传感及定位

2.1" Sagnac分布式光纤传感检测原理

本文采用操作简单、灵敏度高的Sagnac光纤传感系统对长距离电缆进行局部放电检测.光纤传感通过光纤环路进行信息传输，当光纤受到局部放电的信号扰动时，光纤传感检测原理如图2所示.

LW为光波；α为光纤初始路径的入射角；β为基于振动干扰影响所产生的新入射角；γ为光路的折射率

局部放电过程产生的超声波信号引起光纤的机械振动，由于光弹性效应，使原光纤的光波位置发生偏移，从而导致光波的折射率、相位改变，最终导致光功率的变化，可以由此检测和鉴别出局部放电信号.

2.2" Sagnac分布式光纤传感定位

本文基于局部放电超声特性和Sagnac光纤传感技术，构建了如图3所示的局部放电超声特性光纤传感检测系统.

图3中PBS为偏振分束器，将光分成2个正交的单偏振光，端口Y的光通过传感光纤传输，端口Z发出的光被光功率计接收.WDM为波分复用器，进行分光和合光.系统通过耦合器实现光信号分路/合路，与用于信号延时的延时光纤TDF、信号传输的传感光纤等形成光纤环路，光源A发出宽带激光，经过隔离器到达3×3耦合器B，之后进入光纤回路形成4条传播路径［22］.

路径1：Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ-Ⅶ-Ⅷ-Ⅸ;

路径2：Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅵ-Ⅶ-Ⅷ-Ⅸ;

路径3：Ⅸ-Ⅷ-Ⅶ-Ⅵ-Ⅲ-Ⅱ-Ⅰ；

路径4：Ⅸ-Ⅷ-Ⅶ-Ⅵ-Ⅴ-Ⅳ-Ⅲ-Ⅱ-Ⅰ.

电缆局放超声信号基于信号发生器模拟产生，获取标准超声信号后，可通过2个回路的干涉获得2个光束的光程差和相位差，基于光的干涉原理，路径1和路径4两个光纤环路在3 × 3耦合器B处发生有效干涉.相位的多样性转变为光强的多样性，携带局部放电信息的光信号通过光电探测器E转换为电信号，之后数据采集卡F对该信号进行采集分析，最后由上位机G显示输出信号.

当周围环境发生机械振动时，会引起光波相位发生偏移，干扰光功率及折射率等参数发生变化，通过检测光波在传输过程中产生的光程差［23］，设计相应的位置定位算法，基于分布式光纤传感可确定长距离电缆局部放电点.

3" 光偏振态建模及其偏振控制

由于光纤无法保证绝对的圆对称性，所以当传感光纤感应到局部放电的超声波信号时，光在光纤中传播会出现双折射现象［24］，使光波的偏振态随机变化，引起偏振衰弱，干涉光的偏振态因此发生变化，即Sagnac干涉仪的偏振态是不稳定的.当光的偏振态变化很大时，干涉对比度会明显降低，不利于光纤传感系统的解调，影响定位算法通过信号相位确定零频点的定位计算，进而影响局放点定位的精度.因此，本文在光纤传感检测系统中添加偏振补偿模块，并使用Adamax算法进行偏振控制，以补偿超声波信号引起的偏振态变化，基于LiNbO3偏振控制器采集传感光纤中干涉光的偏振态，实现对偏振态的实时感知.

3.1" 偏振控制方法

光纤传感局放检测系统中偏振控制算法的应用原理如图4所示.

当传感光纤检测到超声波信号时，光纤中光的偏振态和从功率计接收到的光功率值会发生变化.光功率计通过计算机连接到LiNbO3偏振控制器，LiNbO3偏振控制器根据功率值的变化进行调整，通过改变偏振控制器的施加电压来改变LiNbO3的折射率，从而改变透射光的相位，使光路恢复到局部放电信号干扰前的状态，最终达到反馈控制的目的，实现对光纤传感偏振态的控制.线路连接如图4中偏振控制模块部分所示.

3.2" 光偏振态表示

光是横波，偏振是横波的特有现象.按照振动方向和传播方向之间的关系，光的偏振态可分为5种，分别为线偏振光、自然光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光.为了能够在偏振控制算法中表示光的偏振状态，便于对算法进行仿真，选取斯托克斯矢量和邦加球对光的偏振态进行数学表示.光通过光学元件后的偏振状态决定于光学元件的特性，光学元件的性质可以通过Muller矩阵［15］描述，并且Muller矩阵运算在一定程度上可以解决消偏在内的问题.

斯托克斯矢量法可以准确描述偏振光的各种状态，之后使用邦加球法将斯托克斯矢量归一化，邦加球通过球面上某点的经纬度表示椭圆偏振光的2个方位角，以此来决定其偏振态，球上的点与光的偏振态一一对应.邦加球可以显现从输入偏振态到目标偏振态的中间偏振控制过程，以便于对偏振状态的控制过程进行观察分析.

3.3" Adamax偏振控制算法

本文应用Adamax算法提高偏振控制效果.该算法对Adam算法的学习率上限进行改进，保持原算法主要参数不变，简化修正二阶距偏差的学习率范围，改进的偏振控制算法流程如图5所示.

Adamax算法推导过程：

1）设目标函数由f（θ）表示，则时间步序列上的梯度可表示为gt=▽θft（θ），其中▽θ表示f（θ）对θ向下求偏导，ft（θ）表示时间t的随机函数值；

2）将gt代入一阶矩梯度的指数移动均值mt，mi=β1mt-1+（1-β1）gt，β1为一阶矩估计衰减率；

3）计算二阶矩梯度平方指数均值Mt，Mt=β2Mt-1+（1-β2）g2t，β2为二阶矩估计衰减率；

4）对mt进行偏差修正，m′t=mt/（1-βt1）；

5）对Mt进行偏差修正，M′t=Mt/（1-βt2）；

6）更新参数θt，θt=θt-1-α·mt（Mt+ε），式中α为学习率或步长因子，ε为防止算法在运行中陷入0循环而设置的参数，通常设置为10-8.

在对二阶梯度的平均指数均值Mt的偏差进行修正时，学习率范围上限较复杂，为对其进行简化，引入一个指数参数p，将式中的衰减项β2用βp2替换，梯度gt用gpt替换，令p趋于无穷，从而使过程简化，具体推导过程如下.

Mt=limp→∞（Mt）1/p=limp→∞（（1-βp2）∑ti=1βp（t-i）2|gi|p）1/p=limp→∞（∑ti=1β（t-i）2|gi|p）1/p=

max（βt-12|g1|，βt-22|g2|，…，β2|gt-1|，|gt|）（5）

将式（5）进一步简化，得

Mt=max（β2·Mt-1，|gt|）. （6）

将原算法中的Mt表达式用式（7）的二阶梯度平方指数均值进行替代，即为Adamax算法.当初始值M0=0时，该算法只对一阶矩偏差进行修正，简化了计算过程.

选取邦加球上的5个常见点进行Adamax算法仿真验证，偏振控制过程在邦加球上显示，如图6.输入偏振态选取邦加球上的上下极点A（0， 0， 1）和B（0， 0， -1），代表圆偏振光；赤道上的点C（1， 0， 0）和D（-1， 0， 0），代表线偏振光；任意一点E（0.62， 0.58， 0.53），此点需满足3个坐标平方和为1；输出偏振态选取点（0， 1， 0）.

a.点A；b.点B；c.点C；d.点D；e.点E

由图6可知，该算法可以对任一偏振进行有效的偏振控制，可以准确地达到目标偏振态.分别使用Adamax算法和Adam算法，对上述5种偏振态输入进行偏振控制，得出2种算法的迭代步数，如表1所示，对2种算法收敛速度进行对比分析.

由表1可知，在相同条件下，与Adam算法相比，Adamax算法同样的5个点的平均迭代步长减少近35%，证明Adamax算法可以更快地收敛到目标偏振态，算法优化效果明显.

3.4" 不同条件下2种算法性能分析

噪声幅度、控制精度、衰减率等是判断偏振控制算法性能指标的重要体现.为了证明改进算法的优越性，本文通过Matlab仿真软件采用控制变量法分别对上述因素进行研究分析.

3.4.1" 偏振算法衰减率对比

步长因子α为控制权重的更新比率.α越大，更新速度越快；α越小，收敛性能越好.对2种算法进行控制效果对比，令参量β1=0.9，β2=0.999，ε=10-8，保持推荐值不变，噪声幅度控制参数γ=0.07，α分别取0.01、0.02、0.03、0.04，Adamax算法与原算法不同衰减率下的迭代对比曲线如图7所示，其中Adam算法和Adamax算法中衰减率分别用α1和α2表示.

通过图7对比可知，在相同的衰减、同等的控制精度下，Adamax算法的迭代步数更少，曲线的斜率、单步的迭代步长会随α的增大而增大，迭代速度会明显加快，但是收敛性能会有所降低.

3.4.2" 偏振算法噪声幅度对比

为模拟实际情况中的噪声干扰状态，在Adamax算法中加入γ，通过改变γ的大小来检验算法性能.令γ分别取0.03、0.05、0.07，衰减率α=0.01，控制精度Sth=10-4，观察从输入偏振态（1， 0， 0）到输出偏振态（0， 1， 0）的迭代控制效果，研究γ对整个算法的性能影响，并且与Adam算法进行对比，2种算法在不同噪声幅度的迭代曲线如图8所示，其中gama1为Adam算法中的γ值，gama2为Adamax算法中的γ值.

由图8可知，偏振控制中所需的迭代次数随着噪声幅度γ的增大而缓慢增加，最终可收敛到目标偏振态；相同条件下，相比于Adam算法，Adamax算法的迭代速度快大约40%，并且迭代曲线平稳，没有发生振荡，即使噪声幅度达到0.07，也能将偏振迭代目标偏振态，体现了Adamax算法面对噪声进行偏振控制的优越性.

图9为Adamax算法在不同噪声幅度下的偏振控制过程.图9可知该算法在不同的噪声幅度下，均可使设定的输入偏振态稳定迭代到目标偏振态.

3.4.3" 偏振算法控制精度对比

系统的控制精度会直接影响控制效率，是衡量一个控制系统性能的重要指标之一.为研究控制精度对偏振控制系统的影响，验证算法的控制效果，令γ=0.03，α取0.01、0.02、0.03、0.04两种算法进行偏振控制时可实现的控制精度Sth及迭代步数，如表2、表3所示.

表2、表3对比，当控制精度和衰减率相同时，Adamax算法的迭代步数小，控制效果更优；当控制精度相同、衰减率不同时，Adamax算法可以更快速、准确地进行偏振控制，控制精度可以达到10-4.说明该算法在偏振控制方面可达到更高的控制精度，具有较大优势.

4" 高压电缆局部放电光纤检测

4.1" 电缆局部放电光纤检测平台

基于图4建立如图10所示的光纤传感局部放电检测系统实验装置，用于验证分布式光纤传感系统对长距离电缆超声信号检测的准确性，以及局部放电点的定位精度.2束相干光先后经过M点，局部放电信号对2束光的调制作用使得路径2和路径4两束光的相位发生变化，导致光强发生变化.携带局部放电信号的光信号经过平衡探测器E转化为电信号，由数据采集模块F对此电信号进行采集与分析处理，最后由上位机显示输出信号.

A.光源;B.3×3耦合器;C.2×1耦合器;D.1×2耦合器;E.平衡检测器;F.数据采集卡;G.上位机;H.局部放电模拟装置;M.光纤传感探头

4.2" 基于Adamax算法的超声信号检测

在高压电缆局部放电光纤检查平台上对标准超声信号进行检测，以检验基于Adamax算法的高压电缆局部放电光纤检测系统的性能.基于超声换能器检测标准的超声信号，保持超声换能器与光纤传感探头之间的检测距离为4 cm，同时电缆局部放电超声信号的驱动电压维持不变，光纤检测系统分别对超声换能器发出的25、58 kHz的标准超声信号进行检测，结果如图11、图12所示.

由图11、图12可知，该系统检测到的超声信号的时域信号与信号发生器的超声信号波形一致，但信号的峰值明显降低，主要是因为传输过程中能量会产生损耗，驱动电压的振幅随着光纤传感距离的增加而降低.

为对超声信号中心频率检测的准确性进行验证，保持超声换能器与光纤传感探头之间的检测距离和局部放电超声信号的驱动电压维持不变，光纤检测系统分别对超声换能器发出的25、58和175 kHz的标准超声信号进行检测，将检测到的不同频率标准超声信号的时域信号进行傅里叶变换，得到的超声频率中心频率如图13所示，这与标准超声换能器的中心频率一致.证明使用Adamax算法的电缆局部放电光纤检测系统可以准确地检测出局放所产生的超声波信号以及信号的中心频率，为研究该系统对局部放电点位置的定位计算提供了良好的信号检测基础.

a.25 kHz;b.58 kHz; c.175 kHz

4.3" 局部放电定位精度验证

4.3.1" 局部放电点的定位方法

当光纤传感系统中产生外界振动时，形成干涉的2个路径的光会产生相位差.本文选用零频点定位法进行局部放电点的定位计算，通过Sagnac分布式光纤传感系统得到局部放电的时域信号，经傅里叶变换后所得的频域曲线中的极小值点（零频点）具有周期性.周期与振动位置存在一定的关系.因此根据零频点以及所对应的频率值，即可求得局部放电点的位置.局放信号的频率f和从局部放电位置到1×2耦合器D的距离L2之间的关系为

f=（2K-1）c4nL2 ，（7）

其中：c为光速；n为折射率；k取正整数.当局放超声信号频率满足式（8）时，光信号的光强会产生一个最小值.通过该值得到零频点，对零频点解调实现对局部放电点的定位.

设ε为每个零频点对应频率值的离散化误差，当k=1时，

L21=c4n（f2+ε），（8）

当k等于任意正整数a时，定位距离为

L2a=（2a-1）c4n（fm+ε）.（9）

若第N个零频点的频率为fN，第1个零频点的频率为f1，已知fN与f1的关系可表示为

fN=（2k-1）f1.（10）

因为采集到的光强变化是离散的，所以转化之后的频域信号具有离散性，设第n个零频点对应的定位距离与实际距离的偏差为ΔLN=L2N-L2，则第α和第α+1个零频点的定位偏差如下：

ΔLα=L2α-L2=c4nf1·-ε（2α-1）f1+ε，（11）

ΔLα+1=L2（α+1）-L2=c4nf1·-ε（2α+1）f1+ε.（12）

分别对式（12）和式（13）求平方和后相减，得到α+1零频点与α零频点定位偏差的大小关系，即

ΔLΦ=ΔL2α+1-ΔL2α=

cεrnf21（2a+1）f1+ε+1（2a-1）f1+ε×

-2ε［（2a+1）f1+ε］［（2a-1）f1+ε］， （13）

其中，

X=cεrnf2，

Y=1（2a+1）f1+ε+1（2a-1）f1+ε，

Z=-2ε［（2a+1）f1+ε］［（2a-1）f1+ε］.（14）

因为X≥0，Ygt;0，Z≤0，所以ΔLφ≤0，即第α+1个零频点的定位偏差始终小于第α个零

频点的定位偏差，当ε=0时等号成立，使用高倍的零频点对局放点的定位优于低倍零频点.所以本

文选择第n个（ngt;1）零频点进行局放点的定位计算.

4.3.2" 试验与结果分析

为验证基于Adamax算法的局放定位准确度，搭建15 km光纤传感系统进行试验验证，该系统由电缆终端设备、测试电缆、分压器以及搭建的光纤传感系统组成.高压电缆局部放电信号的产生和采集如图14所示.

对采集到的局部放电信号进行傅里叶变换，得到局部放电信号的频谱，对频谱信号进行曲线拟合，如图15所示.进行局部放电点距光纤头端的长度通过各级零频点计算.

由图15可以看出，零频点分别为3.71、19.62、26.81和32.72 kHz.通过各级零频点法得出的电缆局部放电点分别为在10.05、10.52、10.10和10.48 km处，所求得的放电点均值10.287 5 km与实际局部放电位置10.299 5 km的定位偏差约为±12 m.

之后进行多次实验，分别在1、6和12 km 3个位置施加局部放电信号，使用原光纤传感系统和搭载Adamax算法的系统分别对局放信息进行采集并进行局部放电点的定位计算，如图16所示.由此可以看出局部放电超声特性光纤传感检测系统的零频点定位方法可以实现15 km局部放电点的单点定位.

由图16可知，原系统对于3个位置的局部放电点的最大偏差分别为85、95、110 m，定位偏差范围较大，且波动明显.使用Adamax算法后，可有效降低定位偏差范围，使其在小范围内波动，且未出现大的分散性，对于3个位置的局部放电点的最大偏差分别为5、8和12 m.可见，基于Adamax算法的局部放电光纤传感检测系统可有效提高局部放电点的定位精度.

5" 结论

1）基于分布式光纤传感检测技术，提出一种改进的自适应矩估计最大值优化算法，通过MATLAB对改进算法前后的噪声幅度、控制精度、衰减率等参数进行仿真对比.当噪声幅度γ=0.07时，可得到目标偏振态的稳定输出，控制收敛精度可达到10-4级.

2）基于15 km高压电缆系统局部放电超声波定位检测，验证了基于改进Adamax算法的光纤传感系统对超声信号检测的准确性以及局部放电点定位精度的有效性，定位偏差小于±12 m.

3）有效解决了分布式光纤传感系统中偏振衰弱和相位漂移问题，提高了检测信号可靠性，在高压输电设备绝缘检测方面具有较强的工程实用价值.

参" 考" 文" 献：

［1］" 宣耀伟，胡凯，杨丰源，等.XLPE直流电缆典型缺陷局部放电特性研究［J］.高压电器， 2019， 55（7）： 173-180.

［2］" 孙廷玺，陈浩，钱森，等.光纤传感技术在局部放电检测的研究进展［J］.高压电器， 2018， 54（11）： 1-8. DOI： 10.13296/j.1001-1609.hva.2018.11.001.

［3］" 祝彦，潘亚涛，刘光辉，等.MEMS光纤压力传感器压力膜片的仿真与分析［J］.河北师范大学学报（自然科学版）， 2020， 40（2）： 132-136. DOI： 10.3969/j.issn.1000-1565.2020.02.004.

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（责任编辑：王兰英）