CN111025093A - 一种基于双端平衡因子的xlpe电缆绝缘寿命估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法，本发明首先搭建电缆泄漏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

、偏移率

、位移系数

和2号高频电流互感器(7)的偏移率

、位移系数

、扰动率

；最后计算泄漏电流差异因子

对XLPE电缆绝缘寿命进行估算。本发明的有益效果在于，可实时、准确、简便地对待测XLPE电缆进行绝缘寿命的评估，尤其是对长期运行的XLPE电缆，可有效减少其停电检修次数，确保在运电缆安全、可靠工作，降低电网的停电频次和时间，保障电网可靠运行。

Description

一种基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法

技术领域

本发明属于电缆绝缘老化状态评估领域，具体涉及一种基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法。

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电缆绝缘寿命进行估算的方法，本方法为一种基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法，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绝缘寿命进行有效估算。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法，用于对配电网长期运行的XLPE电缆绝缘寿命进行估算，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绝缘寿命进行有效估算。

本发明的技术方案为：

一种基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法，具体包括以下步骤：

第一步：搭建电缆泄漏电流测试平台

测试平台包括：高频电压源(1)、高频电压源的1号端口、高压试验线、试验电缆、试验电缆的终端、1号高频电流互感器、1号接地线、2号高频电流互感器、2号接地线、1号信号传输线、数据采集器、2号信号传输线、3号信号传输线、上位机、高频电压源的2号端口、3号接地线；

将试验电缆的终端通过高压试验线与高频电压源的1号端口连接；

将试验电缆的1号接地线穿过1号高频电流互感器；

将试验电缆的2号接地线穿过2号高频电流互感器；

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1s采集一次电流数据，以5min为采集周期，即数据采集器在5min内共采集300次数据，数据采集共持续10个采集周期，将从1号高频电流互感器采集的数据记作na_i，表示第n个采集周期中，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数据记作nb_j，表示第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；

第三步：计算泄漏电流双端平衡因子δ

1)计算1号高频电流互感器的泄漏电流变异系数α_n和2号高频电流互感器的泄漏电流变异系数β_n

na_i为第n个采集周期中，1号高频电流互感器的第i次采集数据；nb_j为第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；e为自然常数，取2.7188；

2)计算1号高频电流互感器的泄漏电流可决系数λ_n和2号高频电流互感器的泄漏电流可决系数μ_n

na_i为第n个采集周期中，1号高频电流互感器的第i次采集数据；nb_j为第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；

3)计算1号高频电流互感器的泄漏电流混淆系数η₁和2号高频电流互感器的泄漏电流混淆系数η₂

()表示矩阵；*表示矩阵卷积；M₁、M₂、N₁、N₂为泄漏电流混淆矩阵；e为自然常数，取2.7188；||·||₂为矩阵2-范数，||·||_F为矩阵F-范数；

4)计算泄漏电流双端平衡因子δ

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为泄漏电流双端平衡因子；

第四步：根据泄漏电流双端平衡因子δ对电缆绝缘寿命进行估算

通过第三步计算出泄漏电流双端平衡因子δ，进行以下评估：

若d小于θ₁，则试验电缆的绝缘寿命为10年；

若d大于等于θ₁，且d小于θ₂，则试验电缆的绝缘寿命为7年；

若δ大于等于θ₂，且δ小于θ₃，则试验电缆的绝缘寿命为4年；

若δ大于等于θ₃，则试验电缆的绝缘寿命为1年；

其中θ₁＝0.312，θ₂＝5.542，θ₃＝9.689，θ₃＝24.186。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法，可实时、准确、简便地对待测XLPE电缆进行绝缘寿命的评估，尤其是对长期运行的XLPE电缆，可有效减少其停电检修次数，确保在运电缆安全、可靠工作，降低电网的停电频次和时间，保障电网可靠运行。

2、本发明的基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法，可为现场检修人员提供更加丰富的测试参数和数据，并可为检修人员提供待测XLPE电缆绝缘寿命的相关信息，为其进行电缆绝缘状态的准确判断提供有力依据。

附图说明

图1本发明电缆泄漏电流测试平台接线图；

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

测试平台包括：高频电压源1、高频电压源1的1号端口2、高压试验线3、试验电缆4、试验电缆4的终端5、1号高频电流互感器6、1号接地线7、2号高频电流互感器8、2号接地线9、1号信号传输线10、数据采集器11、2号信号传输线12、3号信号传输线13、上位机14、高频电压源1的2号端口15、3号接地线16；

将试验电缆4的终端5通过高压试验线3与高频电压源1的1号端口2连接；

将试验电缆4的1号接地线7穿过1号高频电流互感器6；

将试验电缆4的2号接地线9穿过2号高频电流互感器8；

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1s采集一次电流数据，以5min为采集周期，即数据采集器11在5min内共采集300次数据，数据采集共持续10个采集周期，将从1号高频电流互感器6采集的数据记作na_i，表示第n个采集周期中，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采集的数据记作nb_j，表示第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；

第三步：计算泄漏电流双端平衡因子δ

1)计算1号高频电流互感器6的泄漏电流变异系数α_n和2号高频电流互感器8的泄漏电流变异系数β_n

na_i为第n个采集周期中，1号高频电流互感器6的第i次采集数据；nb_j为第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；e为自然常数，取2.7188；

2)计算1号高频电流互感器6的泄漏电流可决系数λ_n和2号高频电流互感器8的泄漏电流可决系数μ_n

na_i为第n个采集周期中，1号高频电流互感器6的第i次采集数据；nb_j为第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；

3)计算1号高频电流互感器6的泄漏电流混淆系数η₁和2号高频电流互感器8的泄漏电流混淆系数η₂

()表示矩阵；*表示矩阵卷积；M₁、M₂、N₁、N₂为泄漏电流混淆矩阵；e为自然常数，取2.7188；||×||₂为矩阵2-范数，||·||_F为矩阵F-范数；

4)计算泄漏电流双端平衡因子δ

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；d为泄漏电流双端平衡因子；

第四步：根据泄漏电流双端平衡因子δ对电缆绝缘寿命进行估算

通过第三步计算出泄漏电流双端平衡因子δ，进行以下评估：

若δ小于θ₁，则试验电缆4的绝缘寿命为10年；

若δ大于等于θ₁，且δ小于θ₂，则试验电缆4的绝缘寿命为7年；

若δ大于等于θ₂，且δ小于θ₃，则试验电缆4的绝缘寿命为4年；

若δ大于等于θ₃，则试验电缆4的绝缘寿命为1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)

1.一种基于双端平衡因子的XLPE电缆绝缘寿命估算方法，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

测试平台包括：高频电压源(1)、高频电压源(1)的1号端口(2)、高压试验线(3)、试验电缆(4)、试验电缆(4)的终端(5)、1号高频电流互感器(6)、1号接地线(7)、2号高频电流互感器(8)、2号接地线(9)、1号信号传输线(10)、数据采集器(11)、2号信号传输线(12)、3号信号传输线(13)、上位机(14)、高频电压源(1)的2号端口(15)、3号接地线(16)；

将试验电缆(4)的终端(5)通过高压试验线(3)与高频电压源(1)的1号端口(2)连接；

将试验电缆(4)的1号接地线(7)穿过1号高频电流互感器(6)；

将试验电缆(4)的2号接地线(9)穿过2号高频电流互感器(8)；

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1s采集一次电流数据，以5min为采集周期，即数据采集器(11)在5min内共采集300次数据，数据采集共持续10个采集周期，将从1号高频电流互感器(6)采集的数据记作na_i，表示第n个采集周期中，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)采集的数据记作nb_j，表示第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；

第三步：计算泄漏电流双端平衡因子δ

1)计算1号高频电流互感器(6)的泄漏电流变异系数α_n和2号高频电流互感器(8)的泄漏电流变异系数β_n

na_i为第n个采集周期中，1号高频电流互感器(6)的第i次采集数据；nb_j为第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；e为自然常数，取2.7188；

2)计算1号高频电流互感器(6)的泄漏电流可决系数λ_n和2号高频电流互感器(8)的泄漏电流可决系数μ_n

na_i为第n个采集周期中，1号高频电流互感器(6)的第i次采集数据；nb_j为第n个采集周期中，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∈[1,10]，i∈[1,300]，j∈[1,300]；

3)计算1号高频电流互感器(6)的泄漏电流混淆系数η₁和2号高频电流互感器(8)的泄漏电流混淆系数η₂

()表示矩阵；*表示矩阵卷积；M₁、M₂、N₁、N₂为泄漏电流混淆矩阵；e为自然常数，取2.7188；||·||₂为矩阵2-范数，||·||_F为矩阵F-范数；

4)计算泄漏电流双端平衡因子δ

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为泄漏电流双端平衡因子；

第四步：根据泄漏电流双端平衡因子δ对电缆绝缘寿命进行估算

通过第三步计算出泄漏电流双端平衡因子δ，进行以下评估：

若δ小于θ₁，则试验电缆(4)的绝缘寿命为10年；

若δ大于等于θ₁，且δ小于θ₂，则试验电缆(4)的绝缘寿命为7年；

若δ大于等于θ₂，且δ小于θ₃，则试验电缆(4)的绝缘寿命为4年；

若δ大于等于θ₃，则试验电缆(4)的绝缘寿命为1年。

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