CN111025090B - 一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法，本发明首先搭建电缆泄露电流测试平台对长期运行的XLPE电缆进行泄漏电流测试；然后分别计算1号高频电流互感器(5)的扰动率
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、偏移率
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
、位移系数
Figure DEST_PATH_IMAGE003
和2号高频电流互感器(7)的偏移率
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
、位移系数
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、扰动率
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
；最后计算泄漏电流差异系数
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，可对XLPE电缆寿命进行预测。本发明的有益效果在于，可以高效、准确地对运行中XLPE电缆进行泄露电流的检测，并通过发明中所述的方法进行待测电缆寿命的预测，避免因电缆老化或绝缘缺陷的问题而造成电缆绝缘击穿事故，可为保证电缆的安全运行奠定基础。

Description

一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法
技术领域
本发明属于电缆绝缘老化状态评估领域，具体涉及一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法。
背景技术
交联聚乙烯(XLPE)因具有结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强、耐化学腐蚀，机械强度高等优点，被广泛应用于配电网电缆中。在电网中长期运行的XLPE电缆，一方面，外界环境变化不定，使电缆绝缘遭受潮湿、高低温交替、高低气压交替等影响，另一方面，电缆短时过负荷运行，内部大电流热量累积，均加速电缆绝缘老化的发展并形成气隙等缺陷，引发电缆发生故障，严重威胁电网的安全运行。
所以为高效便捷地做好评估电缆的老化状态工作，减少XLPE电缆故障发生率，急需一种能够有效地对配电网中长期运行的XLPE电缆寿命进行预测的技术，本方法为一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测技术，该方法操作简单并能够通过计算检测的泄漏电流对电缆的寿命进行有效预测。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法，用于对配电网长期运行的XLPE电缆寿命进行预测，该方法操作简单并能够通过计算检测的泄漏电流对电缆的寿命进行有效预测。
本发明的技术方案为：
一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法，具体包括以下步骤：
第一步：搭建电缆泄漏电流测试平台
将高频电压源的1号端口通过高压试验线与试验电缆的终端连接，将1号高频电流互感器套入试验电缆的1号接地线，将2号高频电流互感器套入试验电缆的2号接地线，将1号高频电流互感器通过1号信号传输线与数据采集器连接，将2号高频电流互感器通过2号信号传输线与数据采集器连接，将数据采集器通过3号信号传输线与上位机连接，将高频电压源的2号端口通过3号接地线接地；
第二步：设置采集周期
数据采集器每隔2s采集一次电流数据，每轮采集持续10min，共持续9轮，将从1号高频电流互感器采集的电流数据记作nai，表示第n轮采集中，1号高频电流互感器的第i次采集数据，将从2号高频电流互感器采集的电流数据记作nbj，表示第n轮采集中，2号高频电流互感器的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1,9]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；
第三步：计算泄漏电流差异系数δ
1)计算1号高频电流互感器的泄漏电流扰动率αn和2号高频电流互感器的泄漏电流扰动率βn
Figure BDA0002279807130000021
Figure BDA0002279807130000022
nai为第n轮采集中，1号高频电流互感器的第i次采集数据；nbj为第n轮采集中，2号高频电流互感器的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1,9]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；e为自然常数，取2.7188；αn为第n轮采集中的1号高频电流互感器的泄漏电流扰动率；βn为第n轮采集中2号高频电流互感器的泄漏电流扰动率；
2)计算1号高频电流互感器的泄漏电流偏移率λn和2号高频电流互感器的泄漏电流偏移率μn
Figure BDA0002279807130000023
Figure BDA0002279807130000024
nai为第n轮采集中，1号高频电流互感器的第i次采集数据；nbj为第n轮采集中，2号高频电流互感器的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1,9]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；λn为第n轮采集中1号高频电流互感器的泄漏电流偏移率；μn第n轮采集中2号高频电流互感器的泄漏电流偏移率；
3)计算1号高频电流互感器的泄漏电流位移系数η1和2号高频电流互感器的泄漏电流位移系数η2
Figure BDA0002279807130000031
Figure BDA0002279807130000032
Figure BDA0002279807130000033
Figure BDA0002279807130000034
Figure BDA0002279807130000035
Figure BDA0002279807130000036
()表示矩阵；*表示矩阵卷积；M1、M2、N1、N2为泄漏电流位移矩阵；e为自然常数，取2.7188；||·||2为矩阵2-范数，||·||F为矩阵F-范数；
4)计算泄漏电流差异系数δ
Figure BDA0002279807130000037
η1为1号高频电流互感器的泄漏电流位移系数，η2为2号高频电流互感器的泄漏电流位移系数；δ为泄漏电流差异系数；
第四步：根据泄漏电流差异系数δ对电缆寿命进行预测
通过第三步计算出泄漏电流差异系数δ，进行以下预测：
若δ小于θ1，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用10年；
若δ大于等于θ1，且δ小于θ2，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用7年；
若δ大于等于θ2，且δ小于θ3，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用5年；
若δ大于等于θ3，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用2年；
其中θ1＝0.312，θ2＝5.542，θ3＝9.689，θ3＝24.186
本发明具有的有益效果有：
1、本发明的基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法可以高效、准确地对运行中XLPE电缆进行泄露电流的检测，并通过发明中所述的方法进行待测电缆寿命的预测，避免因电缆老化或绝缘缺陷的问题而造成电缆绝缘击穿事故，可为保证电缆的安全运行奠定基础。
2、本发明的基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法能够通过现场的测试分析，为现场工作人员进一步判断电缆内部绝缘状态提供参考依据。
附图说明
图1为本发明电缆泄漏电流测试平台接线示意图。
具体实施方式
下面结合流程图对本发明作进一步说明：
根据图1电缆泄漏电流测试平台接线图，本发明具体计算步骤如下：
第一步：搭建电缆泄漏电流测试平台
将高频电压源(1)的1号端口2通过高压试验线3与试验电缆4的终端5连接，将1号高频电流互感器6套入试验电缆4的1号接地线7，将2号高频电流互感器8套入试验电缆4的2号接地线9，将1号高频电流互感器6通过1号信号传输线10与数据采集器11连接，将2号高频电流互感器8通过2号信号传输线12与数据采集器11连接，将数据采集器11通过3号信号传输线13与上位机14连接，将高频电压源1的2号端口15通过3号接地线16接地；
第二步：设置采集周期
数据采集器11每隔2s采集一次电流数据，每轮采集持续10min，共持续9轮，将从1号高频电流互感器6采集的电流数据记作nai，表示第n轮采集中，1号高频电流互感器6的第i次采集数据，将从2号高频电流互感器7采集的电流数据记作nbj，表示第n轮采集中，2号高频电流互感器8的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1,9]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；
第三步：计算泄漏电流差异系数δ
1)计算1号高频电流互感器6的泄漏电流扰动率αn和2号高频电流互感器8的泄漏电流扰动率βn
Figure BDA0002279807130000051
Figure BDA0002279807130000052
nai为第n轮采集中，1号高频电流互感器6的第i次采集数据；nbj为第n轮采集中，2号高频电流互感器8的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1,9]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；e为自然常数，取2.7188；αn为第n轮采集中的1号高频电流互感器6的泄漏电流扰动率；βn为第n轮采集中2号高频电流互感器8的泄漏电流扰动率；
2)计算1号高频电流互感器6的泄漏电流偏移率λn和2号高频电流互感器8的泄漏电流偏移率μn
Figure BDA0002279807130000053
Figure BDA0002279807130000054
nai为第n轮采集中，1号高频电流互感器6的第i次采集数据；nbj为第n轮采集中，2号高频电流互感器8的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1,9]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；λn为第n轮采集中1号高频电流互感器6的泄漏电流偏移率；μn第n轮采集中2号高频电流互感器8的泄漏电流偏移率；
3)计算1号高频电流互感器6的泄漏电流位移系数η1和2号高频电流互感器8的泄漏电流位移系数η2
Figure BDA0002279807130000061
Figure BDA0002279807130000062
Figure BDA0002279807130000063
Figure BDA0002279807130000064
Figure BDA0002279807130000065
Figure BDA0002279807130000066
()表示矩阵；*表示矩阵卷积；M1、M2、N1、N2为泄漏电流位移矩阵；e为自然常数，取2.7188；||·||2为矩阵2-范数，||·||F为矩阵F-范数；
4)计算泄漏电流差异系数δ
Figure BDA0002279807130000067
η1为1号高频电流互感器6的泄漏电流位移系数，η2为2号高频电流互感器8的泄漏电流位移系数；δ为泄漏电流差异系数；
第四步：根据泄漏电流差异系数δ对电缆寿命进行预测
通过第三步计算出泄漏电流差异系数δ，进行以下预测：
若δ小于θ1，则试验电缆4在正常情况下还可使用10年；
若δ大于等于θ1，且δ小于θ2，则试验电缆4在正常情况下还可使用7年；
若δ大于等于θ2，且δ小于θ3，则试验电缆4在正常情况下还可使用5年；
若δ大于等于θ3，则试验电缆4在正常情况下还可使用2年；
其中θ1＝0.312，θ2＝5.542，θ3＝9.689，θ3＝24.186
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于泄漏电流差异系数的电缆寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：搭建电缆泄漏电流测试平台
将高频电压源(1)的1号端口(2)通过高压试验线(3)与试验电缆(4)的终端(5)连接，将1号高频电流互感器(6)套入试验电缆(4)的1号接地线(7)，将2号高频电流互感器(8)套入试验电缆(4)的2号接地线(9)，将1号高频电流互感器(6)通过1号信号传输线(10)与数据采集器(11)连接，将2号高频电流互感器(8)通过2号信号传输线(12)与数据采集器(11)连接，将数据采集器(11)通过3号信号传输线(13)与上位机(14)连接，将高频电压源(1)的2号端口(15)通过3号接地线(16)接地；
第二步：设置采集周期
数据采集器(11)每隔2s采集一次电流数据，每轮采集持续10min，共持续9轮，将从1号高频电流互感器(6)采集的电流数据记作nai，表示第n轮采集中，1号高频电流互感器(6)的第i次采集数据，将从2号高频电流互感器(8)采集的电流数据记作nbj，表示第n轮采集中，2号高频电流互感器(8)的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1，9]，i∈[1，300]，j∈[1，300]；
第三步：计算泄漏电流差异系数δ
1)计算1号高频电流互感器(6)的泄漏电流扰动率αn和2号高频电流互感器(8)的泄漏电流扰动率βn
Figure FDA0003254296200000011
Figure FDA0003254296200000012
nai为第n轮采集中，1号高频电流互感器(6)的第i次采集数据；nbj为第n轮采集中，2号高频电流互感器(8)的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1，9]，i∈[1，300]，j∈[1，300]；e为自然常数，取2.7188；αn为第n轮采集中的1号高频电流互感器(6)的泄漏电流扰动率；βn为第n轮采集中2号高频电流互感器(8)的泄漏电流扰动率；
2)计算1号高频电流互感器(6)的泄漏电流偏移率λn和2号高频电流互感器(8)的泄漏电流偏移率μn
Figure FDA0003254296200000021
Figure FDA0003254296200000022
nai为第n轮采集中，1号高频电流互感器(6)的第i次采集数据；nbj为第n轮采集中，2号高频电流互感器(8)的第j次采集数据，n、i、j均为实数，n∈[1，9]，i∈[1，300]，j∈[1，300]；λn为第n轮采集中1号高频电流互感器(6)的泄漏电流偏移率；μn第n轮采集中2号高频电流互感器(8)的泄漏电流偏移率；
3)计算1号高频电流互感器(6)的泄漏电流位移系数η1和2号高频电流互感器(8)的泄漏电流位移系数η2
Figure FDA0003254296200000023
Figure FDA0003254296200000024
Figure FDA0003254296200000025
Figure FDA0003254296200000031
Figure FDA0003254296200000032
Figure FDA0003254296200000033
()表示矩阵；*表示矩阵卷积；M1、M2、N1、N2为泄漏电流位移矩阵；e为自然常数，取2.7188；||·||2为矩阵2-范数，||·||F为矩阵F-范数；
4)计算泄漏电流差异系数δ
Figure FDA0003254296200000034
η1为1号高频电流互感器(6)的泄漏电流位移系数，η2为2号高频电流互感器(8)的泄漏电流位移系数；δ为泄漏电流差异系数；
第四步：根据泄漏电流差异系数δ对电缆寿命进行预测
通过第三步计算出泄漏电流差异系数δ，进行以下预测：
若δ小于θ1，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用10年；
若δ大于等于θ1，且δ小于θ2，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用7年；
若δ大于等于θ2，且δ小于θ3，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用5年；
若δ大于等于θ3，则试验电缆(4)在正常情况下还可使用2年。
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