CN109632695A - 一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法及装置，其中该方法包括：获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；在各个太赫兹时域谱中获取各个交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组信号参数进行计算得到各个交联聚乙烯电缆的折射率；根据各个交联聚乙烯电缆的折射率与各个交联聚乙烯电缆的老化状态确定折射率与老化状态之间的关系。本发明采用折射率来表征电缆绝缘老化状态，为电缆绝缘老化状态提供了一个新的表征量，且通过折射率评估电缆绝缘的老化状态，简单易行且评估准确。
Description
技术领域
本发明涉及电缆状态评估技术领域，尤其涉及一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法及装置。
背景技术
近年来，我国经济快速发展，作为城市输配电网络中的重要电力设施之一，电力电缆的需求也在逐年增加。截至2015年底，全国35kV以上高压电缆总长超过了70000公里，其中交联聚乙烯电缆具有性能优良、传输容量大、结构轻便、附件接头制作相对简单、安装敷设方便、不受高度落差限制等优点，得到日益广泛的应用。
在实际运行中，交联聚乙烯电力电缆绝缘不可避免地受到电、热、化学、机械、环境等多种因素作用发生老化，性能下降，严重时甚至引发事故。现有运维人员数量和技术水平难以满足电缆的运维需求，因此采用各种科学技术手段对电缆绝缘进行状态评估十分必要。
国内外电缆状态评估技术主要是通过各种检测技术获得一个或多个状态参数从而评估电缆的状态。通过拉伸试验得到的断裂伸长率是目前公认的一种有效的电缆绝缘状态表征量，断裂伸长率越小电缆老化越严重，然而拉伸试验是一种破坏性实验。现有的电学试验如绝缘电阻测试、交直流耐压测试、超低频测试、振荡波测试等也被用来评估电缆的老化状态，绝缘电阻测试容易受到分布电容的影响，测试结果不准确。直流耐压测试容易在电缆绝缘内残留空间电荷，导致电缆绝缘的进一步破坏；而交流测试需要大功率补偿设备补偿容性电流，现场测试复杂。超低频测试是一种破坏性试验，如果测试方案设置不当会对电缆绝缘造成进一步破坏。
由于现有技术中各种破坏性检测技术均存在各自的缺陷，究其根本是用于表征电缆老化状态的表征量难以获取，因此，提供一种简便易行、评估准确的新型非破坏性电缆状态表征方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法及装置，为交联聚乙烯电缆绝缘老化状态提供了新的表征量，且简便易行、评估准确。
根据本发明的一个方面，提供一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法，包括：
获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个所述交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个所述交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；
在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
根据各个所述交联聚乙烯电缆的所述折射率与各个所述交联聚乙烯电缆的老化状态确定所述折射率与所述老化状态之间的关系。
优选地，所述信号参数包括：试样信号的相位、参考信号的相位和信号频率。
优选地，所述在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率具体为：
在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数根据预置公式进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
其中，所述预置公式为：
式中，为试样信号和参考信号之间的相位差，ω为信号频率，c为光速，d为交联聚乙烯电缆的样品厚度。
优选地，所述折射率与所述老化状态之间的关系为所述折射率越大，老化程度越深。
根据本发明的另一方面，提供一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，包括：
测试模块，用于获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个所述交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个所述交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；
计算模块，用于在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
确定模块，用于根据各个所述交联聚乙烯电缆的所述折射率与各个所述交联聚乙烯电缆的老化状态确定所述折射率与所述老化状态之间的关系。
优选地，所述信号参数包括：试样信号的相位、参考信号的相位和信号频率。
优选地，所述计算模块还用于在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数根据预置公式进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
其中，所述预置公式为：
式中，为试样信号和参考信号之间的相位差，ω为信号频率，c为光速，d为交联聚乙烯电缆的样品厚度。
优选地，所述折射率与所述老化状态之间的关系为所述折射率越大，老化程度越深。
根据本发明的另一方面，提供一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如以上所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如以上所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法及装置，其中该方法包括：获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；在各个太赫兹时域谱中获取各个交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组信号参数进行计算得到各个交联聚乙烯电缆的折射率；根据各个交联聚乙烯电缆的折射率与各个交联聚乙烯电缆的老化状态确定折射率与老化状态之间的关系。本发明采用折射率来表征电缆绝缘老化状态，为电缆绝缘老化状态提供了一个新的表征量，且通过折射率评估电缆绝缘的老化状态，简单易行且评估准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法及装置，为交联聚乙烯电缆绝缘老化状态提供了新的表征量，且简便易行、评估准确。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法的一个实施例，包括：
101、获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；
102、在各个太赫兹时域谱中获取各个交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组信号参数进行计算得到各个交联聚乙烯电缆的折射率；
103、根据各个交联聚乙烯电缆的折射率与各个交联聚乙烯电缆的老化状态确定折射率与老化状态之间的关系。
本发明采用折射率来表征电缆绝缘老化状态，为电缆绝缘老化状态提供了一个新的表征量，且通过折射率评估电缆绝缘的老化状态，简单易行且评估准确。
以上为一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法的一个实施例，为进行更具体的说明，下面提供一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法的另一个实施例，请参阅图2，本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法的另一个实施例，包括：
201、获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；
在本实施例中，可以先将交联聚乙烯电缆切成若干片，清除切片表面杂质，取其中一个切片作为未老化的样本，其他的切片分别进行热老化处理，每一片老化的时间各不相同，作为老化状态表征的样本(如将切片放置于干燥箱中，在130℃下进行加热老化实验，老化时间分别为20天、30天、40天和50天，将老化后的四种切片分别作为老化状态表征的四种样本，加上未老化样本一共制备出五种样本)，这些切片即未老化和已老化的交联聚乙烯电缆。
然后将上述未老化和已老化的交联聚乙烯电缆放置在太赫兹时域光谱测试系统(采用CIP-TDS型太赫兹时域光谱测试仪，由飞秒激光器、太赫兹脉冲发射器、信号接收器、时间延迟控制系统和信号处理系统组合。测试温度为24℃，湿度为2.5％，测试模式为透射模式)中，在整个测试过程中通入高纯氮气消除测试腔内水汽的影响，测试温度保持恒定，脉冲激光垂直试样表面入射，分别测量样品和参考物的太赫兹时域谱，经快速傅立叶变化后获得各个切片(即各个交联聚乙烯电缆)的太赫兹频域谱。
202、在各个太赫兹时域谱中获取各个交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组信号参数根据预置公式进行计算得到各个交联聚乙烯电缆的折射率；
在本实施例中，由于目标是确定表征电缆老化状态的表征参数，因此，可以通过在太赫兹时域谱中获取各类信号参数，如试样信号和参考信号的幅值和相位信息，从而可以计算出样本的折射率、消光系数，进一步计算出试样的介电常数实部和介电常数虚部。发明人在对样本的折射率、消光系数、介电常数实部和介电常数虚部这四个表征参数进行试验后，根据四个参数与老化状态之间的试验关系结果，最终确定用于表征电缆老化状态的参数为折射率。
因此，以下将对折射率的计算过程进行介绍：
首先在各个太赫兹时域谱中获取各个交联聚乙烯电缆的信号参数，即在每个交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱中，可以提取出该交联聚乙烯电缆的信号参数，通常信号参数包括：试样信号的相位、参考信号的相位和信号频率。
每个交联聚乙烯电缆的信号参数即一组信号参数，然后逐一对各组信号参数根据预置公式进行计算得到各个交联聚乙烯电缆的折射率。
其中，预置公式为：
式中，为试样信号和参考信号之间的相位差，ω为信号频率，c为光速，d为交联聚乙烯电缆的样品厚度。
203、根据各个交联聚乙烯电缆的折射率与各个交联聚乙烯电缆的老化状态确定折射率与老化状态之间的关系。
在本实施例中，折射率与老化状态之间的关系为折射率越大，老化程度越深。
本发明采用折射率来表征电缆绝缘老化状态，为电缆绝缘老化状态提供了一个新的表征量，且通过折射率评估电缆绝缘的老化状态，简单易行且评估准确。
以上是对本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法进行的详细说明，以下将对本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置的结构和连接关系进行说明，请参阅图3，本发明提供的一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置的一个实施例，包括：
测试模块301，用于获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；
计算模块302，用于在各个太赫兹时域谱中获取各个交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组信号参数进行计算得到各个交联聚乙烯电缆的折射率；
确定模块303，用于根据各个交联聚乙烯电缆的折射率与各个交联聚乙烯电缆的老化状态确定折射率与老化状态之间的关系。
更进一步地，信号参数包括：试样信号的相位、参考信号的相位和信号频率。
更进一步地，计算模块还用于在各个太赫兹时域谱中获取各个交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组信号参数根据预置公式进行计算得到各个交联聚乙烯电缆的折射率；
其中，预置公式为：
式中，为试样信号和参考信号之间的相位差，ω为信号频率，c为光速，d为交联聚乙烯电缆的样品厚度。
更进一步地，折射率与老化状态之间的关系为折射率越大，老化程度越深。
根据本发明的另一方面，提供一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，包括处理器和存储器，存储器上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如以上所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如以上所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法，其特征在于，包括：
获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个所述交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个所述交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；
在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
根据各个所述交联聚乙烯电缆的所述折射率与各个所述交联聚乙烯电缆的老化状态确定所述折射率与所述老化状态之间的关系。
2.根据权利要求1所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法，其特征在于，所述信号参数包括：试样信号的相位、参考信号的相位和信号频率。
3.根据权利要求2所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法，其特征在于，所述在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率具体为：
在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数根据预置公式进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
其中，所述预置公式为：
式中，为试样信号和参考信号之间的相位差，ω为信号频率，c为光速，d为交联聚乙烯电缆的样品厚度。
4.根据权利要求1所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法，其特征在于，所述折射率与所述老化状态之间的关系为所述折射率越大，老化程度越深。
5.一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，其特征在于，包括：
测试模块，用于获取未老化和已老化的交联聚乙烯电缆，对各个所述交联聚乙烯电缆进行太赫兹时域光谱测试，得到各个所述交联聚乙烯电缆的太赫兹时域谱；
计算模块，用于在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
确定模块，用于根据各个所述交联聚乙烯电缆的所述折射率与各个所述交联聚乙烯电缆的老化状态确定所述折射率与所述老化状态之间的关系。
6.根据权利要求5所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，其特征在于，所述信号参数包括：试样信号的相位、参考信号的相位和信号频率。
7.根据权利要求6所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，其特征在于，所述计算模块还用于在各个所述太赫兹时域谱中获取各个所述交联聚乙烯电缆的信号参数，逐一对各组所述信号参数根据预置公式进行计算得到各个所述交联聚乙烯电缆的折射率；
其中，所述预置公式为：
式中，为试样信号和参考信号之间的相位差，ω为信号频率，c为光速，d为交联聚乙烯电缆的样品厚度。
8.根据权利要求5所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，其特征在于，所述折射率与所述老化状态之间的关系为所述折射率越大，老化程度越深。
9.一种交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求4中任一项所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求4中任一项所述的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态表征方法。
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