CN110133456B - 电缆绝缘超低频介损检测的判据体系构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种电缆绝缘超低频介损检测的判据体系构建方法，通过对配网电缆超低频介损测量数据的分析，在现有的电缆超低频介损检测三大判据的基础上，提取新的特征量：反向介损变化率和介损极差，并且吸纳韩国电力公司Skirt判据，从而形成更为完善的超低频介损检测判据体系，为我国配网电缆超低频介损老化状态评价规程的制定提供了参考。

Description

电缆绝缘超低频介损检测的判据体系构建方法

技术领域

本发明属于电缆运行状态评估领域，具体涉及配网电缆绝缘超低频介损检测判据体系领域。

背景技术

我国配网电缆线路敷设和运行环境较为恶劣。特别在南方沿海地区，气候多雨潮湿，致使电缆沟或隧道空气湿度大，严重时，甚至进水浸泡电缆，造成电缆的绝缘受潮老化，形成水树枝，长时间的运行，水树的不断生长则可能诱发电树的形成，最终导致电缆绝缘的击穿。因此，对配网电缆的绝缘水树老化情况进行检测是检修的重点。

近几年来，超低频介损测量技术在国外的广泛应用证明了其在电缆绝缘水树检测方面的优越性，IEEE 400.2-2013提出来的超低频介损三大判据(介损随时间稳定性(VLF-TD Stability)、介损变化率(DTD)、介损平均值(TD))可以对电缆绝缘整体水树老化缺陷及局部长水树的缺陷有所表征，因此也逐步在国内北京、成都等地展开试点应用，但是IEEE超低频介损判据是根据北美上万条不同类型的电缆实测数据进行威布尔分布统计得来的测量判据，是否适用于我国的XLPE电缆值得商榷。

韩国自2010年以来，进行0.1Hz超低频介损测量诊断中压地下电缆和建立数据库超过14000条数据，分析发现IEEE评判标准需要依据本土化电缆的特性和运行环境进行调整，因此，韩国电力公司根据现有的IEEE400.2-2013超低频介损检测判据进行了本地化修订，并提出了新的介损检测判据，定义为Skirt，值为同一电压下八个测量值中最大值与最小值之差。中国香港和新加坡也开展了自身的超低频介损评估方法的研究。

因此，本发明主要是对电缆超低频介损现场测量数据的分析和国外标准的研究，最终提出新的检测判据：反向介损变化率和介损极差，并吸纳韩国检测判据Skirt，完善了我国超低频介损判据体系，为我国电网制定“配网电缆超低频介损老化状态评价暂行规程”提供参考。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。主要是针对国内电缆的超低频介损评判仍参考IEEE判据，但其并不完全适用于我国本土化配网电缆。因此，本发明开展电缆超低频介损测量的研究，吸收国外标准先进性内容，提出新的超低频介损检测判据，完善电缆绝缘超低频介损检测判据体系。本发明的技术方案如下：

一种电缆绝缘超低频介损检测的判据体系构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集现有电缆超低频介损检测的原始数据，其中包括有0.5U₀、U₀、1.5U₀下每个测量周期的介损值，U₀表示测量电缆运行的额定电压。例如对于10kV交流线路，电缆额定电压等级为8.7/10kV，则U₀为8.7kV。并按照现有的IEEE400.2-2013超低频介损判据进行状态分级，分为正常状态(无需采取检修行动)、注意状态(建议进一步测试)和异常状态(需要采取检修行动)。

S2：对所测量得到的不同状态的电缆介损数据进行绘图分析，由于每次电缆的超低频介损测量会测量0.5U₀、U₀、1.5U₀三个电压下多个测量周期的数据，以奥地利保尔的介损测量系统为例，会在每个测量电压下测试8个周期的数据。因此绘制的图形是介损值随着测量次数，也是测量时间的变化规律。根据图形观察分析提取特征量；

S3：通过数据分析，提出反向介损变化率和介损极差两个新的介损检测判据，反向介损变化率，和介损极差。介损反向变化率定义为0.5U₀和1.5U₀的介损平均值之差(0.5U₀-1.5U₀)，为正值；介损极差定义为在3个测试电压24个测量周期介损最大值与最小值之差，又结合韩国电力公司Skirt判据，Skirt定义为1.5U0下所测8个周期介损最大值与最小值之差，配合现有的介损平均值、介损变化率和介损随时间稳定性，得到更为完善的超低频介损检测判据体系，共同对电缆绝缘状态进行评价。

进一步的，所述IEEE 400.2-2013是《有屏蔽电力电缆系统1Hz以下超低频方法现场试验指引》中超低频电缆绝缘测试评判表为：

进一步的，所述步骤S2在所测量的三种状态的电缆中，分别任意选取14条进行绘图分析介损数据变化规律，包括正常状态图、注意状态图及异常状态图，其中横坐标测量次数代表的是在进行电缆超低频介损测量时，会在0.5U0、U0和1.5U0每个电压下测量8个周期，一共24次，纵坐标为每次测量的介损值，通过对正常状态图、注意状态图及异常状态图中超低频介损测量数据的分析得到以下结论：

得出1.5U₀与U₀的介损变化率为负可以作为衡量电缆状态的一个判据。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明的主要优点：1.所提出的反向介损变化率，考虑介损变化率为负值的情况，普遍意义上来讲，大多数人认为对于电缆绝缘的受潮，随着外加电压的升高，升压时间的增长，绝缘内的水树生长应该变得更加恶劣，因此介损值也应该是越大的。根据现场经验来看，大部分人忽视了在介损测量过程中升压会导致绝缘水分的部分排出，因此存在介损下降的情况。目前的IEEE判据和韩国、新加坡等国家和地区的判据直接将介损变化率定义为绝对值，相对而言有些简单粗暴，难以准确评估电缆绝缘状态；2.在介损测量值偏小，现场干扰复杂下，所提出的介损极差，可更加清晰直观地反映电缆状态；3.本发明提供了一个更为完善的电缆绝缘超低频介损检测判据体系。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例了所测线路的IEEE评判结果状态分布图。

图2展示了不同状态下电缆线路介损变化情况图。

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、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

本发明提供的电缆绝缘超低频介损检测的判据体系，包括以下步骤：

步骤1：采集现有252组电缆超低频介损检测的原始数据，其中包括有0.5U₀、U₀、1.5U₀下每个测量周期的介损值，并按照现有的IEEE 400.2-2013超低频介损判据进行状态分级，其评估结果分布如图1所示，IEEE 400.2-2013《有屏蔽电力电缆系统1Hz以下超低频方法现场试验指引》中超低频电缆绝缘测试评判表如表1所示。

表1

步骤2：对所测量得到的不同状态的电缆介损数据进行绘图分析，提取特征量；

在所测量的三种状态的电缆中，分别任意选取14条进行绘图分析介损数据变化规律，正常状态的如图2(a)所示，注意状态的如图2(b)所示，异常状态的如图2(c)所示。其中横坐标“测量次数”代表的是在进行电缆超低频介损测量时，会在0.5U0、U0和1.5U0每个电压下测量8个周期，一共24次，纵坐标为每次测量的介损值。通过对图2超低频介损测量数据的分析得到表2，并得到以下结论：

表2

①正常状态的92.8％电缆介损数据随着测量时间的增长和电压的升高，保持缓慢上升或者基本不变。注意状态和异常状态不断上升的的电缆线路占比分别为71.4％和28.6％，可见电缆水树老化越严重，电缆介损的下降或者震荡可能性越大。

②异常状态中71.4％电缆线路介损数据随着测量时间和电压的升高而不断下降或震荡。注意状态和正常状态不断下降或震荡的的电缆线路占比分别为28.6％和7.1％。通过以上的分析得到介损变化率为负值的电缆线路处于注意或异常状态，且大多处于异常状态，但是在正常电缆介损变化率存在微小负值，可理解为测量的误差。因此，介损变化率为负可以作为衡量电缆状态的一个判据，目前的IEEE判据和韩国、新加坡等国家和地区的判据直接将介损变化率定义为绝对值，相对而言有些简单粗暴。因此本文提出了新的介损检测判据反向介损变化率(RDTD)。

③处于正常状态电缆的波动幅值(最大值与最小值之差)为0～2.3，注意状态为2～30，异常状态的为5～50，由此可见，电缆介损的波动值可更为清晰直观地反映电缆状态。韩国电力公司所提出的的Skirt判据，定义为每个测量电压下最大值和最小值的差，这和本文的数据特征相吻合，验证了Skirt判据的有效性。因此本文提出了介损极差(ETD)，定义为在不同测量时间内介损最大值和最小值的差。

步骤3：通过数据分析，提出反向介损变化率和介损极差两个新的介损检测判据，吸纳韩国电力公司Skirt判据，配合现有的介损平均值、介损变化率和介损随时间稳定性，最终得到更为完善的超低频介损检测判据体系，如表3。

表3

超低频介损六个检测判据的数据计算方法如下所示：

a)介损平均值。计算三相电缆在三个测量电压下的介质损耗因数的平均值

式中：

n——每一个步进电压下介质损耗因数测量次数；

TD_i——第i次测量的介质损耗因数值；

b)介损变化率DTD。计算三相电缆在1.5U₀和0.5U₀下的介损变化量的绝对值DTD：

式中：

——1.5U₀下超低频介质损耗因数平均值；

——0.5U₀下超低频介质损耗因数平均值；

c)反向介损变化率RDTD。计算三相电缆在0.5U₀和1.5U₀下的介损变化量(正值)：

式中：

——1.5U₀下超低频介质损耗因数平均值；

——0.5U₀下超低频介质损耗因数平均值；

d)计算三相电缆在电压U₀下的介损稳定性S(标准差)：

式中：

n——在电压U₀下介质损耗因数测量次数；

TDi——在电压U₀下第i次测量的介质损耗因数值；

——在电压U₀下测得的介质损耗因数平均值。

e)计算三相电缆在0.5U₀、U₀、1.5U₀下的介损极差ETD：

ETD＝TD_max-TD_min (4)

式中：

TD_max——0.5U₀、U₀、1.5U₀三个电压下超低频介质损耗因数最大值；

TD_min——0.5U₀、U₀、1.5U₀三个电压下超低频介质损耗因数最小值；

f)计算三相电缆在1.5U₀下的介损极差Skirt(差值)：

式中：

——1.5U₀下超低频介质损耗因数最大值；

——0.5U₀下超低频介质损耗因数最小值；

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种电缆绝缘超低频介损检测的判据体系构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集现有电缆超低频介损检测的原始数据，其中包括有0.5U₀、U₀、1.5U₀下每个测量周期的介损值，U₀表示测量电缆运行的额定电压，对于10kV交流线路，电缆额定电压等级为8.7/10kV，则U₀为8.7kV，并按照现有的IEEE400.2-2013超低频介损判据进行状态分级，分为正常状态、注意状态和异常状态，正常状态即无需采取检修行动，注意状态即建议进一步测试，异常状态即需要采取检修行动；

S2：对所测量得到的不同状态的电缆介损数据进行绘图分析，由于每次电缆的超低频介损测量会测量0.5U₀、U₀、1.5U₀三个电压下多个测量周期的数据，当采用介损测量系统时，会在每个测量电压下测试8个周期的数据，因此绘制的图形是介损值随着测量次数，也是测量时间的变化规律，根据图形观察分析提取特征量；

S3：通过数据分析，提出反向介损变化率和介损极差两个介损检测判据，介损反向变化率定义为0.5U₀和1.5U₀的介损平均值之差(0.5U₀-1.5U₀)，为正值；介损极差定义为在3个测试电压24个测量周期介损最大值与最小值之差，又结合Skirt判据，Skirt定义为1.5U₀ 下所测8个周期介损最大值与最小值之差，配合现有的介损平均值、介损变化率和介损随时间稳定性，得到超低频介损检测判据体系，共同对电缆绝缘状态进行评价。

2.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘超低频介损检测的判据体系构建方法，其特征在于，所述IEEE 400.2-2013是《有屏蔽电力电缆系统1Hz以下超低频方法现场试验指引》中超低频电缆绝缘测试评判表为：

3.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘超低频介损检测的判据体系构建方法，其特征在于，所述步骤S2在所测量的三种状态的电缆中，分别任意选取14条进行绘图分析介损数据变化规律，包括正常状态图、注意状态图及异常状态图，其中横坐标测量次数代表的是在进行电缆超低频介损测量时，会在0.5U₀、U₀和1.5U₀每个电压下测量8个周期，一共24次，纵坐标为每次测量的介损值，通过对正常状态图、注意状态图及异常状态图中超低频介损测量数据的分析得到以下结论：

得出1.5U₀与U₀的介损变化率为负作为衡量电缆状态的一个判据。

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