CN109978391A - 一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法及评估系统 - Google Patents
一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法及评估系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法，包括：首先获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。本申请提供的技术方案不会对电缆本身造成损伤，能够针对电缆的运行状态进行全面有效的评估，准确有效的判断电缆的损伤状态提醒及时更换，防止缺陷发展造成电力线路故障，减少电力线路故障对国民经济和人民安全的损害。
Description
技术领域
本发明涉及电缆故障测评技术领域，特别涉及一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法及评估系统。
背景技术
近年来，随着城市电网改造的进行，交联电缆由于其具有优良的介电性能、良好的耐热性能、安装敷设等特点，其应用越来越多，电缆在制作、运输、敷设等过程中，可能会使主绝缘产生机械损伤等，这些绝缘损伤的典型模型是针刺模型。当这种典型缺陷出现时，常规的如绝缘电阻测量、泄露电流测量等方法是破坏性方法，会对电缆本身造成损伤，并且只能针对局部缺陷，难以对电缆的运行状态进行全面有效的评估，一旦缺陷发展造成电力线路故障，会对国民经济和人民安全造成严重损害。
发明内容
本申请提供了一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法及系统，以解决现有的评估方法会对电缆本身造成损伤，并且只能针对局部缺陷，难以对电缆的运行状态进行全面有效的评估，一旦缺陷发展造成电力线路故障，会对国民经济和人民安全造成严重损害的问题。
为了解决上述技术问题本发明第一方面提供一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法，所述方法包括：
获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量；
根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；
判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。
优选的，所述根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数包括：
根据所述目标电缆原参量，利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子；
根据所述目标电缆原参量，利用电缆风险因子模型计算电缆风险因子；
根据所述目标电缆原权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆原敏感系数；
根据所述目标电缆损伤参量，利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子；
根据所述目标电缆损伤权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆损伤敏感系数；
根据所述电缆风险因子、所述目标电缆原敏感系数以及所述目标电缆损伤敏感系数，利用电缆受损系数模型计算电缆受损系数；
根据所述电缆受损系数，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。
优选的，所述目标电缆损伤原参量包括：电缆缆芯至内半导电层长度R、缆芯至外半导电层长度d以及目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容；
所述目标电缆损伤参量包括：目标电缆出现非贯穿型针刺缺陷后在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容。
优选的，所述评估方法还包括：
判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第二阈值的大小关系；
所述电缆损伤程度安全系数第二阈值小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值；
如果所述电缆受损安全系数小于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，则确定所述目标电缆处于安全状态；
如果所述电缆受损安全系数大于所述所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，且小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述电缆处于轻微受损状态。
相应于本申请实施例的第一方面，根据本申请实施例的第二方面，提供一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估系统，所述系统包括：
获取单元，用于获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量；
计算单元，用于根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；
第一判断单元，用于判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。
优选的，所述计算单元包括：
原权重因子计算模块，用于根据所述目标电缆原参量，利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子；
电缆风险因子计算模块，用于根据所述目标电缆原参量，利用电缆风险因子模型计算电缆风险因子；
原敏感系数计算模块，用于根据所述目标电缆原权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆原敏感系数；
损伤权重因子计算模块，用于根据所述目标电缆损伤参量，利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子；
损伤敏感系数计算模块，用于根据所述目标电缆损伤权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆损伤敏感系数；
电缆受损系数计算模块，用于根据所述电缆风险因子、所述目标电缆原敏感系数以及所述目标电缆损伤敏感系数，利用电缆受损系数模型计算电缆受损系数；
电缆受损安全系数计算模块，用于根据所述电缆受损系数，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。
优选的，所述系统还包括：
第二判断单元，用于判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第二阈值的大小关系；
所述电缆损伤程度安全系数第二阈值小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值；
如果所述电缆受损安全系数小于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，则确定所述目标电缆处于安全状态；
如果所述电缆受损安全系数大于所述所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，且小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述电缆处于轻微受损状态。
本申请实施例提供的技术方案，首先获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。本申请提供的技术方案不会对电缆本身造成损伤，能够针对电缆的运行状态进行全面有效的评估，准确有效的判断电缆的损伤状态提醒及时更换，防止缺陷发展造成电力线路故障，减少电力线路故障对国民经济和人民安全的损害。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估系统的整体示意图。
具体实施方式
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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明实施例提供的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法的流程示意图。一般情况下，电缆发生贯穿型针刺缺陷的概率极小，所以本申请实施例的方法只针对非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性进行评估，所述方法包括：
步骤S101，获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量。
其中，所述目标电缆损伤原参量包括：电缆缆芯至内半导电层长度r、缆芯至外半导电层长度d以及目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容，在介质损耗检测中，低频段区域具有更好的灵敏度，在对数坐标中0.036约位于0.01和0.1的中点位置，便于计算。
所述目标电缆损伤参量包括：目标电缆出现非贯穿型针刺缺陷后在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容。
所需评估的目标电缆原参量可以通过出厂报告或型式实验获得，目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容可以表示为：
0.01Hz下介质损耗值记为tanδ0.01，电容实部C＇0.01，电容虚部C〞0.01；0.036Hz下介质损耗值记为tanδ0.036，电容实部C＇0.036，电容虚部C〞0.036；0.1Hz下介质损耗值记为tanδ0.1，电容实部C＇0.1，电容虚部C〞0.1。
所需评估的目标电缆损伤参量可以在出现非贯穿型针刺缺陷后使用介质损耗测试仪测试。目标电缆出现非贯穿型针刺缺陷后在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容可以表示为：
0.01Hz下介质损耗值记为tanδ0.01A，电容实部C＇0.01A，电容虚部C〞0.01A；0.036Hz下介质损耗值记为tanδ0.036A，电容实部C＇0.01A，电容虚部C〞0.036A；0.1Hz下介质损耗值记为tanδ0.1A，电容实部C＇0.01A，电容虚部C〞0.1A。
步骤S102，根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。
具体的，所述根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数包括：
根据所述目标电缆原参量，利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子；
根据所述目标电缆原参量，利用电缆风险因子模型计算电缆风险因子；
根据所述目标电缆原权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆原敏感系数；
根据所述目标电缆损伤参量，利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子；
根据所述目标电缆损伤权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆损伤敏感系数；
根据所述电缆风险因子、所述目标电缆原敏感系数以及所述目标电缆损伤敏感系数，利用电缆受损系数模型计算电缆受损系数；
根据所述电缆受损系数，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。
下面结合具体的实施例对计算电缆受损安全系数进行说明。
第一步，根据所述目标电缆原参量，利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子，目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz三处测试点利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子的具体公式为：
其中，f0为工频频率，e为自然常数；μ0.01、μ0.036、μ0.1分别为目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz三处测试点的原权重因子即未发生损伤时的权重因子。
第二步，根据所述目标电缆原参量：电缆缆芯至内半导电层长度R、缆芯至外半导电层长度d，利用电缆风险因子模型计算电缆风险因子，目标电缆电缆风险因子模型的具体公式为：
第三步，根据所述目标电缆原权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆原敏感系数，原敏感系数的具体公式为：
第四步，根据所述目标电缆损伤参量，利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子，目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz三处测试点利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子的具体公式为；
其中，μ0.01A、μ0.036A、μ0.1A分别为目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz三处测试点的原权重因子即发生损伤时的权重因子。
第五步，根据所述目标电缆损伤权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆损伤敏感系数，损伤敏感系数的具体公式为：
第六步，根据所述电缆风险因子、所述目标电缆原敏感系数以及所述目标电缆损伤敏感系数，利用电缆受损系数模型计算电缆受损系数。电缆受损系数σ的计算公式为：
第七步，根据所述电缆受损系数，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。电缆受损安全系数计算公式为：
将将第一步中得到的损伤后在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值tanδ0.01A，tanδ0.36A，tanδ0.1A，电缆受损系数σ，电缆风险因子k，代入上述电缆受损安全系数计算公式中，得到目标电缆的损伤程度安全系数γ。
步骤S103，判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。
其中，所述电缆损伤程度安全系数第一阈值可以根据大量的实验进行预先的设定。
另外，示意性的实施例中评估方法还可以包括：
判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第二阈值的大小关系；
所述电缆损伤程度安全系数第二阈值小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值；
如果所述电缆受损安全系数小于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，则确定所述目标电缆处于安全状态；
如果所述电缆受损安全系数大于所述所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，且小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述电缆处于轻微受损状态。
即设定两个阈值：第一阈值f1，第二阈值f2；
当γ<f2时,判断电缆处于安全状态，可以继续使用；
当f2≤γ≤f1时，判断电缆处于轻微受损状态，需注意监控；
当γ>f1时，判断电缆处于严重损伤状态，需要及时更换。
其中，经过试验f1优选取值11.92，f2优选取值4.57。这种评估方法可以得到多种不同的电缆安全状态，比如管理多根电缆时如果某根电缆当前处于安全状态，则不需要对该电缆进行监控，如果某根电缆处于轻微受损状态，则对其进行监控，这样能够更好的放线受损的电缆，不仅能够提高维护电缆的效率，而且能够准确有效的判断电缆的损伤状态提醒及时更换，防止缺陷发展造成电力线路故障。
本申请实施例第一方面提供的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法，首先获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。本申请提供的技术方案不会对电缆本身造成损伤，能够针对电缆的运行状态进行全面有效的评估，准确有效的判断电缆的损伤状态提醒及时更换，防止缺陷发展造成电力线路故障，减少电力线路故障对国民经济和人民安全的损害。
图2为本发明实施例提供的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估系统的整体示意图。所述系统包括：
获取单元U1001，用于获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量；
计算单元U1002，用于根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；
第一判断单元U1003，用于判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。
其中，所述计算单元U1002，可以包括：
原权重因子计算模块，用于根据所述目标电缆原参量，利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子；
电缆风险因子计算模块，用于根据所述目标电缆原参量，利用电缆风险因子模型计算电缆风险因子；
原敏感系数计算模块，用于根据所述目标电缆原权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆原敏感系数；
损伤权重因子计算模块，用于根据所述目标电缆损伤参量，利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子；
损伤敏感系数计算模块，用于根据所述目标电缆损伤权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆损伤敏感系数；
电缆受损系数计算模块，用于根据所述电缆风险因子、所述目标电缆原敏感系数以及所述目标电缆损伤敏感系数，利用电缆受损系数模型计算电缆受损系数；
电缆受损安全系数计算模块，用于根据所述电缆受损系数，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。
所述系统还可以包括：第二判断单元，用于判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第二阈值的大小关系；
所述电缆损伤程度安全系数第二阈值小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值；
如果所述电缆受损安全系数小于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，则确定所述目标电缆处于安全状态；
如果所述电缆受损安全系数大于所述所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，且小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述电缆处于轻微受损状态。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量；
根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；
判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。
2.如权利要求1所述的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法，其特征在于，所述根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数包括：
根据所述目标电缆原参量，利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子；
根据所述目标电缆原参量，利用电缆风险因子模型计算电缆风险因子；
根据所述目标电缆原权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆原敏感系数；
根据所述目标电缆损伤参量，利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子；
根据所述目标电缆损伤权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆损伤敏感系数；
根据所述电缆风险因子、所述目标电缆原敏感系数以及所述目标电缆损伤敏感系数，利用电缆受损系数模型计算电缆受损系数；
根据所述电缆受损系数，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。
3.如权利要求2所述的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法，其特征在于，所述目标电缆损伤原参量包括：电缆缆芯至内半导电层长度R、缆芯至外半导电层长度d以及目标电缆在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容；
所述目标电缆损伤参量包括：目标电缆出现非贯穿型针刺缺陷后在0.01Hz，0.036Hz，0.1Hz处的介质损耗值和复电容。
4.如权利要求1所述的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估方法，其特征在于，所述评估方法还包括：
判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第二阈值的大小关系；
所述电缆损伤程度安全系数第二阈值小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值；
如果所述电缆受损安全系数小于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，则确定所述目标电缆处于安全状态；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，且小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述电缆处于轻微受损状态。
5.一种非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估系统，其特征在于，所述系统包括：
获取单元，用于获取所需评估的目标电缆原参量和目标电缆损伤参量；
计算单元，用于根据所述目标电缆原参量和目标电缆损伤参量，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数；
第一判断单元，用于判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第一阈值的大小关系；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述目标电缆处于严重损伤状态。
6.如权利要求5所述的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估系统，其特征在于，所述计算单元包括：
原权重因子计算模块，用于根据所述目标电缆原参量，利用权重因子模型计算目标电缆原权重因子；
电缆风险因子计算模块，用于根据所述目标电缆原参量，利用电缆风险因子模型计算电缆风险因子；
原敏感系数计算模块，用于根据所述目标电缆原权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆原敏感系数；
损伤权重因子计算模块，用于根据所述目标电缆损伤参量，利用权重因子模型计算目标电缆损伤权重因子；
损伤敏感系数计算模块，用于根据所述目标电缆损伤权重因子，利用敏感系数模型计算目标电缆损伤敏感系数；
电缆受损系数计算模块，用于根据所述电缆风险因子、所述目标电缆原敏感系数以及所述目标电缆损伤敏感系数，利用电缆受损系数模型计算电缆受损系数；
电缆受损安全系数计算模块，用于根据所述电缆受损系数，利用电缆受损安全系数评估模型计算电缆受损安全系数。
7.如权利要求5所述的非贯穿型针刺缺陷下电缆运行安全性的评估系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二判断单元，用于判断所述电缆受损安全系数与电缆损伤程度安全系数第二阈值的大小关系；
所述电缆损伤程度安全系数第二阈值小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值；
如果所述电缆受损安全系数小于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，则确定所述目标电缆处于安全状态；
如果所述电缆受损安全系数大于所述电缆损伤程度安全系数第二阈值，且小于所述电缆损伤程度安全系数第一阈值，则确定所述电缆处于轻微受损状态。
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