CN110108983A - 一种智能电缆状态在线测控管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能电缆状态在线测控管理方法，包括以下步骤：S1、获取电缆温度数据，进行实时状态监控，建立原始温度数据库；S2、载流量调控逻辑启动，并分析载流量使用率，实现动态增容；S3、电缆故障点定位分析，进行预警；S4、对电缆生命周期进行分析，并得出结论。本发明的优点是：实现对电缆故障预警、检测、定位、导航，运行容量动态调控，全生命周期的老化状态评估，以及电缆系统运行管理、检修指引功能。

Description

一种智能电缆状态在线测控管理方法

技术领域

本发明涉及一种智能电缆状态在线测控管理方法。

背景技术

交联聚乙烯电力电缆凭借其诸多优势已在国内电网系统中广泛敷设，未来有进一步增长趋势。但目前对运行中的电缆并没有有效技术手段监测其运行状态，故障发生也没有有效的实时检测手段和预警机制；而且出于安全考虑，运行中的电缆往往工作在极为保守的载流量下，容量被大大浪费。然而，盲目提高电缆的最大运行电流值又存在极大风险，电网公司调度部门不敢轻易尝试。本发明提出了用于实时监控电缆线路运行状况，同时进行电缆故障定位、运行管理及检修管理、动态增容、运行状态评估、风险预警的智能电缆测控系统。利用该测控系统目的在于提升电网公司运行管理维护的效率。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种智能电缆状态在线测控管理方法，本发明的技术方案是：

一种智能电缆状态在线测控管理方法，包括以下步骤：

S1、获取电缆温度数据，进行实时状态监控，建立原始温度数据库；

S2、载流量调控逻辑启动，并分析载流量使用率，实现动态增容；

S3、电缆故障点定位分析，进行预警；

S4、对电缆生命周期进行分析，并得出结论。

所述的步骤S1具体为：基于电缆导体内置测温光纤，通过智能电缆状态在线测控系统实时监测电缆导体温度，通过数据采集卡采集电网系统电流互感器和电压互感器模拟输出值，将实时电流和电压值集中到智能测控系统中，获取电缆运行实时电流及电压，形成原始温度数据库，使电缆状态可视化和数据化。

所述的步骤S2具体为：每隔30分钟遍历检索环境温度、电流和电缆导体温度数据库，环境温度取值范围-40摄氏度至60摄氏度，以每2 摄氏度为一个取值区间，作为一次检索的条件；获得每次检索条件下不同环境温度运行电流和导体温度的极高值，建立核心数据库；

首次运行核心数据库为空值，运行30分钟后获得数据；随后每隔 30分钟进行数据库值的更新，数据更新依据判据执行，判据规则如下：

a.如T_t-peak(i)>T_peak(i)，则T_peak(i)＝T_t-peak(i)，I(i)＝I_t(i),，E(i)＝E_t(i)，N(i)＝N_t(i)

b.如T_t-peak(i)＝T_peak(i)，且I(i)>I_t(i)，则T_peak(i)不变，I(i)＝I_t(i)，E(i)＝E_t(i)，N(i)＝N_t(i) 设当前遍历数据库中的环境温度Ten(i)时，电缆导体轴向最大温度值为Tt-peak(i),其中i表示温度序列及其对应的物理量序列；

其中，Ten为电缆所在地域的气象环境温度，Tpeak是电缆长度方向的导体温度最大值，I为对应Tpeak时刻电缆运行电流值，即电缆载流量；E和N分别为电缆导体轴向温度最高值点的地理信息，采用E表示经度值，N表示纬度值；

所述的载流量使用率分析如下：根据载流量分析获得不同线路的载流量阈值Imax，采用当前载流量Inow与阈值比值定义为线路载流量使用率：

若，η≤70％正常状态，可长期运行；70％＜η≤90％，一级预警状态，可长时间运行；90％＜η≤100％，二级预警状态，可短时间运行；η＞ 100％，三级预警状态，提示做供电转换。

所述的步骤S3具体为：根据测温光纤中温度值位置确定故障点；设置3个电缆系统故障阈值温度分别为T_threshold1,T_threshold2, T_threshold3T_threshold1<T_threshold2<T_threshold3，如果从测控系统获得的实时电缆轴向最高温度为T_current-peak，则当T_current-peak>T_threshold1,设置为一级预警提示；当 T_current-peak>T_threshold2，设置为二级预警提示；当T_current-peak>T_threshold3，设置为三级预警提示。

所述的步骤S4具体为：定义电缆最高温度电缆绝缘老化因子为α，某一时刻测得的电缆轴向温度序列记为T(n)，当线路总长度为L米，取每隔l米的轴向温度均值为一个区段温度判值可表示为

式中x为区段数，其最大值为L/l，

计算α同时，将该时刻的运行电流值做为参考量共同存储，将相同运行电流值的老化系数α按时序排列，通过α大小判定绝缘老化程度，α越大绝缘老化越剧烈。

本发明的优点是：实现对电缆故障预警、检测、定位、导航，运行容量动态调控，全生命周期的老化状态评估，以及电缆系统运行管理、检修指引功能。目的在于充分利用实时监测的电缆导体温度、电流、电压以及环境温度等数据，提升电缆的运行可靠性，并根据测量出来的电缆导体温度确定最大输送容量，有效提高电缆的输送容量，以及合理分配区域内(网架内)相关联电缆的容量平衡，通过提升技术管理能力进而获得最大的经济效益。

附图说明

图1是本发明的载流量算法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

本发明涉及一种智能电缆状态在线测控管理方法，包括以下步骤：

S1、获取电缆温度数据，进行实时状态监控，建立原始温度数据库；

S2、载流量调控逻辑启动，并分析载流量使用率，实现动态增容；

S3、电缆故障点定位分析，进行预警；

S4、对电缆生命周期进行分析，并得出结论。

所述的步骤S1具体为：基于电缆导体内置测温光纤，通过智能电缆状态在线测控系统实时监测电缆导体温度，通过数据采集卡采集电网系统电流互感器和电压互感器模拟输出值，获取电缆运行实时电流及电压，形成原始温度数据库，使电缆状态可视化和数据化。

参见图1，所述的步骤S2具体为：每隔30分钟遍历检索环境温度、电流和电缆导体温度数据库，环境温度取值范围-40摄氏度至60摄氏度，以每2摄氏度为一个取值区间，作为一次检索的条件；获得每次检索条件下不同环境温度运行电流和导体温度的极高值，建立核心数据库；

首次运行核心数据库为空值，运行30分钟后获得初始关系表；随后每隔30分钟进行数据库值的更新，数据更新依据判据执行，判据规则如下：

a.如T_t-peak(i)>T_peak(i)，则T_peak(i)＝T_t-peak(i)，I(i)＝I_t(i),，E(i)＝E_t(i)，N(i)＝N_t(i)

b.如T_t-peak(i)＝T_peak(i)，且I(i)>I_t(i)，则T_peak(i)不变，I(i)＝I_t(i)，E(i)＝E_t(i)，N(i)＝N_t(i) 设当前遍历数据库中的环境温度Ten(i)时，电缆导体轴向最大温度值为Tt-peak(i),其中i表示温度序列及其对应的物理量序列；

其中，Ten为电缆所在地域的气象环境温度，Tpeak是电缆长度方向的导体温度最大值，I为对应Tpeak时刻电缆运行电流值，即为电缆载流量值；E和N分别为电缆导体轴向温度最高值点的地理信息，采用 E表示经度值，N表示纬度值；

根据现运行电缆的环境温度值可匹配线路此刻的最大安全运行电流(该环境温度值往往高于目前对电缆最大负载电流的规定值)。该可调最大运行电流值是依靠电缆历史运行状况和线芯温度值而获得，避免了盲目增容带来超负荷运行造成绝缘破坏的风险，电网公司调度工作人员可根据该值对电缆负荷进行增容。同时，温度值的实时监控，且和设置的温度阈值比较，可及时发现运行电缆中的局部高负荷区域，探明潜伏性故障的存在。经纬度数据匹配可使运维第一时间赶往潜伏故障区域进行勘察。

所述的载流量使用率分析如下：根据载流量分析获得不同线路的载流量阈值Imax，采用当前载流量Inow与阈值比值定义为线路载流量使用率：

若，η≤70％正常状态，可长期运行；70％＜η≤90％，一级预警状态，可长时间运行；90％＜η≤100％，二级预警状态，可短时间运行；η＞ 100％，三级预警状态，提示做供电转换。

区域电网输出源唯一，各个线路实时载流量容易出现局部集中的非平衡状态，个别线路的载流量过高容易导致线路优先老化。通过降低高载流率线路载流量，分容给低载流率线路的载流量，可调整每条线路的使用率，达到整个区域各个线路的负荷平衡。

所述的步骤S3具体为：根据测温光纤中温度值位置确定故障点；设置3个电缆系统故障阈值温度分别为T_threshold1,T_threshold2, T_threshold3T_threshold1<T_threshold2<T_threshold3，如果从测控系统获得的实时电缆轴向最高温度为T_current-peak，则当T_current-peak>T_threshold1,设置为一级预警提示；当 T_current-peak>T_threshold2，设置为二级预警提示；当T_current-peak>T_threshold3，设置为三级预警提示。

所述的步骤S4具体为：定义电缆最高温度电缆绝缘老化因子为α，某一时刻测得的电缆轴向温度序列记为T(n)，当线路总长度为L米，取每隔l米的轴向温度均值为一个区段温度判值可表示为

式中x为区段数，其最大值为L/l，

计算α同时，将该时刻的运行电流值做为参考量共同存储，将相同运行电流值的老化系数α按时序排列，通过α大小判定绝缘老化程度，α越大绝缘老化越剧烈。

Claims (5)

1.一种智能电缆状态在线测控管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取电缆温度数据，进行实时状态监控，建立原始温度数据库；

S2、载流量调控逻辑启动，并分析载流量使用率，实现动态增容；

S3、电缆故障点定位分析，进行预警；

S4、对电缆生命周期进行分析，并得出结论。

2.根据权利要求1所述的一种智能电缆状态在线测控管理方法，其特征在于，所述的步骤S1具体为：基于电缆导体内置测温光纤，通过智能电缆状态在线测控系统实时监测电缆导体温度，通过数据采集卡采集电网系统电流互感器和电压互感器模拟输出值，将实时电流和电压值集中到智能测控系统中，获取电缆运行实时电流及电压，形成原始温度数据库，使电缆状态可视化和数据化。

3.根据权利要求1所述的一种智能电缆状态在线测控管理方法，其特征在于，所述的步骤S2具体为：每隔30分钟遍历检索环境温度、电流和电缆导体温度数据库，环境温度取值范围-40摄氏度至60摄氏度，以每2摄氏度为一个取值区间，作为一次检索的条件；获得每次检索条件下不同环境温度运行电流和导体温度的极高值，建立核心数据库；

首次运行核心数据库为空值，运行30分钟后获得数据；随后每隔30分钟进行数据库值的更新，数据更新依据判据执行，判据规则如下：

a.如T_t-peak(i)>T_peak(i)，则T_peak(i)＝T_t-peak(i)，I(i)＝I_t(i),，E(i)＝E_t(i)，N(i)＝N_t(i)

b.如T_t-peak(i)＝T_peak(i)，且I(i)>I_t(i)，则T_peak(i)不变，I(i)＝I_t(i)，E(i)＝E_t(i)，N(i)＝N_t(i)设当前遍历数据库中的环境温度Ten(i)时，电缆导体轴向最大温度值为Tt-peak(i),其中i表示温度序列及其对应的物理量序列；

其中，Ten为电缆所在地域的气象环境温度，Tpeak是电缆长度方向的导体温度最大值，I为对应Tpeak时刻电缆运行电流值，即电缆载流量；E和N分别为电缆导体轴向温度最高值点的地理信息，采用E表示经度值，N表示纬度值；

所述的载流量使用率分析如下：根据载流量分析获得不同线路的载流量阈值Imax，采用当前载流量Inow与阈值比值定义为线路载流量使用率：

若，η≤70％正常状态，可长期运行；70％＜η≤90％，一级预警状态，可长时间运行；90％＜η≤100％，二级预警状态，可短时间运行；η＞100％，三级预警状态，提示做供电转换。

4.根据权利要求1所述的一种智能电缆状态在线测控管理方法，其特征在于，所述的步骤S3具体为：根据测温光纤中温度值位置确定故障点；设置3个电缆系统故障阈值温度分别为T_threshold1,T_threshold2,T_threshold3T_threshold1<T_threshold2<T_threshold3，如果从测控系统获得的实时电缆轴向最高温度为T_current-peak，则当T_current-peak>T_threshold1,设置为一级预警提示；当T_current-peak>T_threshold2，设置为二级预警提示；当T_current-peak>T_threshold3，设置为三级预警提示。

5.根据权利要求1所述的一种智能电缆状态在线测控管理方法，其特征在于，所述的步骤S4具体为：定义电缆最高温度电缆绝缘老化因子为α，某一时刻测得的电缆轴向温度序列记为T(n)，当线路总长度为L米，取每隔l米的轴向温度均值为一个区段温度判值可表示为式中x为区段数，其最大值为L/l，

计算α同时，将该时刻的运行电流值做为参考量共同存储，将相同运行电流值的老化系数α按时序排列，通过α大小判定绝缘老化程度，α越大绝缘老化越剧烈。