CN110646717B - 一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评方法，包括步骤：电缆绝缘老化模拟、采集电缆老化式样的局部放电谱图、提取电缆老化试样的特征参量、计算电缆老化式样的老化因子和根据老化因子确定电缆老化式样的绝缘老化程度。本发明的有益效果在于，通过对不同老化程度的电缆进行局部放电测试，建立局部放电谱图库，然后进行老化特征量和老化因子的提取，并根据老化因子确定电缆老化式样的绝缘老化程度。可以用于对实际运行的电缆进行局部放电谱图测试并与老化式样局部放电谱图库比对，确定实际运行电缆的老化状态。

Description

一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评方法

技术领域

本发明属于乙丙橡胶电缆绝缘老化检测领域，具体涉及一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评方法。

背景技术

乙丙橡胶电缆绝缘老化是影响电力系统安全运行的重要因素之一，电缆在长期运行过程中受电、热、磁等多种因素的影响而逐渐老化。其中，温度和老化时间是影响电缆老化的主要因素，温度的增加和老化时间的增加，会加速电缆老化、缩短电缆寿命，严重时将会导致大面积停电，严重威胁着电力系统安全运行。

目前，利用局部放电谱图测试评估乙丙橡胶电缆绝缘老化的方法中，没有一个有效的测评技术对实际运行的电缆进行老化状态评估，因此通对不同程度老化状态的电缆老化试样进行局部放电测试，建立局部放电谱图库，对实际运行的电缆进行局部放电谱图测试并与局部放电谱图库比对，从而确定实际运行电缆的老化状态，从而设计了一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评一体化方法。

发明内容

为了能够有效地判断乙丙橡胶电缆老化程度，本发明提供一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评方法。

本发明的技术方案如下：

一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评方法，包括

第一步：电缆绝缘老化模拟：

制作乙丙橡胶电缆老化试样，将n根电缆分别在不同的老化时间h和老化温度t下进行老化状态模拟；

第二步：使用PD检测仪依次采集每一根电缆老化式样的局部放电谱图，进行灰度化处理后得到的256×256的矩阵记为A_n,h,t；

第三步：将每一根电缆老化试样所对应的矩阵A_n,h,t，提取特征参量，包括：

提取矩阵A_n,h,t的奇数行和奇数列的元素构成矩阵B_n,h,t，提取矩阵A_n,h,t的偶数行和偶数列的元素构成矩阵C_n,h,t，其中B_n,h,t和C_n,h,t均为128×128的矩阵，

其中，j＝128；

对B_n,h,t的每一列元素做如下处理，其中e为自然常数，

对C_n,h,t的每一列元素做如下处理，其中e为自然常数，

由λ构成矩阵H＝(λ₁ λ₂ ... λ₂₅₆)^T；

计算权重矩阵β，

β＝(β₁ β₂ ... β₂₅₆)^T；

得到老化程度特征参量δ_n，

δ_n＝H^T·β；

第四步：计算电缆老化式样的老化因子，包括

计算每一根电缆老化式样的偏差系数L_n，

计算n根电缆老化式样的偏差系数L_n之间的差值，

ΔL_n＝|L_n-L_n-1|，...,ΔL₂＝|L₂-L₁|,ΔL₁＝|L₁-L_n|，

记ΔL_min＝min{ΔL₁,ΔL₂,...,ΔL_n}；

计算电缆老化式样的老化因子ε，

第五步：根据ε确定电缆老化式样的绝缘老化程度。

本发明的有益效果在于，通过对不同老化程度的电缆进行局部放电测试，建立局部放电谱图库，然后进行老化特征量和老化因子的提取，并根据老化因子确定电缆老化式样的绝缘老化程度。可以用于对实际运行的电缆进行局部放电谱图测试并与老化式样局部放电谱图库比对，确定实际运行电缆的老化状态。

附图说明

图1为电缆绝缘老化测试平台示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

第一步：搭建电缆绝缘老化测试平台

搭建电缆绝缘老化测试平台，该平台主要由恒温老化箱(1)、高压电源发生器(2)、PD检测仪(3)、一号高频电流互感器(4)、二号高频电流互感器(5)、三号高频电流互感器(6)、高压实验线(7)、一号老化试样(8)、二号老化试样(9)、三号老化试样(10)、一号接地线(11)、二号接地线(12)、三号接地线(13)、高压实验线进线孔(14)、接地线出线孔(15)、上位机(16)、一号光纤(19)、二号光纤(20)、三号光纤(21)、高频信号传输线(22)组成，高压试验线(7)与高压电源发生器(2)相连，并通过高压实验进线孔(14)分别与一号老化试样(8)、二号老化试样(9)、三号老化试样(10)的缆芯(18)连接，一号老化试样(8)、二号老化试样(9)、三号老化试样(10)的主绝缘(17)分别与一号接地线(11)、二号接地线(12)、三号接地线(13)连接，一号接地线(11)、二号接地线(12)、三号接地线(13)由接地线出线孔(15)引出恒温老化箱(1)外，并将一号接地线(11)、二号接地线(12)、三号接地线(13)分别穿过一号高频电流互感器(4)、二号高频电流互感器(5)、三号高频电流互感器(6)，将一号高频电流互感器(4)、二号高频电流互感器(5)、三号高频电流互感器(6)分别通过一号光纤(19)、二号光纤(20)、三号光纤(21)与PD检测仪(3)连接，其中PD检测仪(3)可以只接一个高频电流互感器进行局部放电谱图采集，也可以接3个高频电流互感器同时采集三根电缆老化试样的局部放电谱图，PD检测仪(3)通过高频信号传输线(22)与上位机(16)连接；

第二步：电缆绝缘老化模拟

制作80cm的乙丙橡胶电缆试样，共计n根，将n根电缆老化试样分别在不同的老化时间h和老化温度t下进行老化；局部放电谱图库搭建步骤如下，首先打开恒温老化箱(1)顶盖(26)，依次放入n根待老化电缆，关闭恒温老化箱(1)顶盖(26)；按下开关按钮(25)开启恒温老化箱(1)，调节恒温老化箱(1)上温度控制按钮(23)将温度设置不同的老化温度t，再调节时间控制按钮(24)设置不同的老化时间h，待老化过程结束后，按下开关按钮(25)关闭恒温老化箱(1)，打开恒温老化箱(1)顶盖(26)静置2h，使恒温老化箱(1)温度降到与室温相当，打开高压电源发生器(2)，设定输出电压为25kV；启动PD检测仪(3)分别对一号老化试样(8)、二号老化试样(9)、三号老化试样(10)，局部放电谱图进行采集，将n根老化试样依次采集局部放电谱图；采集完成后，先关闭高压电源发生器(2)，再关闭PD检测仪(3)，从恒温老化箱取出老化后的电缆；随后对采集的谱图进行灰度化处理，将谱图灰度化处理后可得到一个256×256的矩阵记为A_n,h,t，n表示n号老化试样，h表示表示老化时间，t表示老化温度；

第三步：提取电缆老化特征参量

将上述测得的所有谱图灰度化处理后，对矩阵A_n,h,t均做如下处理，第n根电缆试样所得到的矩阵A_n,h,t做如下表示，提取矩阵A_n,h,t的奇数行和奇数列构成矩阵B_n,h,t，提取矩阵A_n,h,t的偶数行偶数列构成矩阵C_n,h,t,分别如下所示：

对B_n,h,t的每一列元素做如下处理，其中j＝128，e为自然常数；

对C_n,h,t的每一列元素做如下处理，

可得到由λ构成的矩阵H＝(λ₁λ₂...λ₂₅₆)^T，下面计算权重矩阵β，

分别对n根电缆试样所得到的实验数据做上述处理，从而可以通过以下计算提取出电缆的老化程度特征参量δ_n，

δ_n＝H^T·β (5)

第四步：计算电缆老化式样的老化因子

对每一根电缆试样分别提取老化程度特征参量L_n，定义老化系数L_n如下所示，

计算n根电缆老化试样偏差系数L_n之间的差值，计算方式为：

ΔL_n＝|L_n-L_n-1|，...,ΔL₂＝|L₂-L₁|,ΔL₁＝|L₁-L_n| (7)

记ΔL_min＝min{ΔL₁,ΔL₂,...,ΔL_n}；

计算每一根电缆老化式样的老化因子ε，

第五步：根据ε确定电缆老化式样的绝缘老化程度，通过n根电缆老化试样进行不同程度的老化然后进行局部放电测试，提取其老化特征因子，从而可以建立电缆老化程度局部放电谱图库：

若ε＜3.601则视为轻度老化；

若3.601≤ε＜12.816则视为中度老化；

若ε≥12.816则视为重度老化。

第六步：将实际运行的待测电缆先断电，然后将高压电源发生器和待测电缆缆芯相连，铜屏蔽层和接地线相连，在接地线上安装高频电流互感器，通过高频电流互感器和PD检测仪相连，对待测电缆进行局部放电谱图测试，并将所测得的局部放电谱图灰度化处理后得到的矩阵进行老化特征参量提取，与老化程度局部放电谱图库进行比对，从而可以判断实际运行电缆的老化程度是处于轻度老化、中度老化还是重度老化。

Claims (1)

1.一种乙丙橡胶电缆绝缘老化模拟与测评方法，其特征在于，包括

第一步：电缆绝缘老化模拟：

制作乙丙橡胶电缆老化试样，将n根电缆分别在不同的老化时间h和老化温度t下进行老化状态模拟；

第二步：使用PD检测仪依次采集每一根电缆老化式样的局部放电谱图，进行灰度化处理后得到的256×256的矩阵记为A_n,h,t；

第三步：将每一根电缆老化试样所对应的矩阵A_n,h,t，提取特征参量，包括：

提取矩阵A_n,h,t的奇数行和奇数列的元素构成矩阵B_n,h,t，提取矩阵A_n,h,t的偶数行和偶数列的元素构成矩阵C_n,h,t，其中B_n,h,t和C_n,h,t均为128×128的矩阵，

其中，j＝128；

对B_n,h,t的每一列元素做如下处理，其中e为自然常数，

...，

对C_n,h,t的每一列元素做如下处理，其中e为自然常数，

...，

由λ构成矩阵H＝(λ₁ λ₂...λ₂₅₆)^T；

计算权重矩阵β，

...，

β＝(β₁ β₂...β₂₅₆)^T；

得到老化程度特征参量δ_n，

δ_n＝H^T·β；

第四步：计算电缆老化式样的老化因子，包括

计算每一根电缆老化式样的偏差系数L_n，

计算n根电缆老化式样的偏差系数L_n之间的差值，

ΔL_n＝|L_n-L_n-1|，...,ΔL₂＝|L₂-L₁|,ΔL₁＝|L₁-L_n|，

记ΔL_min＝min{ΔL₁,ΔL₂,...,ΔL_n}；

计算电缆老化式样的老化因子ε，

第五步：根据ε确定电缆老化式样的绝缘老化程度。

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