CN111025096B - 一种基于泄漏电流特征因子的xlpe电缆老化状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基于泄漏电流特征因子的电缆绝缘老化状态评估方法，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；然后计算1号高频电流互感器(6)的泄漏电流特征参数

和2号高频电流互感器(8)的泄漏电流特征参数

老化系数

最后通过计算泄漏电流差异系数

对XLPE电缆绝缘老化状态进行评估，从而确保电缆能够安全运行。本发明的有益效果在于，可基于检测到泄漏电流和计算得出的特征因子，进行XLPE电缆老化状态的评估，其具有数据采集操作简单，方便计算的特点，并且可以准确、高效地评估出待测电缆绝缘的老化程度，为现场运维人员开展针对性的电缆维护和检修提供可靠指导，达到减少工作量和提高运维效果的目的。

Description

一种基于泄漏电流特征因子的XLPE电缆老化状态评估方法

技术领域

本发明属于XLPE电缆绝缘老化状态评估领域，具体涉及一种基于泄漏电流特征因子的 XLPE电缆老化状态评估方法。

背景技术

随着国内城市化进程逐步加快，电力电缆的使用也越来越普遍，电缆有着不易受环境影响，低维护率，安全等诸多优势，目前城市用电中大多数均采用电力电缆供电。交联聚乙烯 (XLPE)因具有结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强和机械强度高等优点，被广泛应用于配电网电缆中。但是另一方面，一且电力电缆发生故障，由于电缆铺设环境复杂同时故障定位技术不够完善容易导致长时间断电，这必将直接影响居民生活生产，造成大量损失。因此对电缆的老化状态进行诊断是保障供电安全、稳定的重要一环。

在电网中长期运行的XLPE电缆，会受到外界的影响，比如受潮或者挤压，电缆在运行过程中长期处于高压场强下，会发生电老化；短路故障时电缆会积聚大量热量，从而发生热老化。老化后的电缆若不及时更换，容易引发电缆发生故障，严重威胁电网的安全运行。

高效便捷地对电缆老化状态进行评估十分重要，从而减少XLPE电缆故障发生率，因此急需一种能够有效地对配电网中长期运行的XLPE电缆老化状态进行评估的方法，本方法为一种基于泄漏电流特征因子的XLPE电缆老化状态评估方法，该方法操作简单并能够通过检测的泄漏电流对电缆的老化状态进行有效评估。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于泄漏电流特征因子的XLPE电缆老化状态评估方法，用于对配电网长期运行的XLPE电缆绝缘老化状态进行评估，该方法操作简单并能够通过检测的泄漏电流对电缆的老化状态进行有效评估。

本发明的技术方案为：

一种基于泄漏电流特征因子的XLPE电缆老化状态评估方法，具体包括以下步骤：

第一步：搭建电缆泄漏电流测试平台

搭建电缆绝缘老化测试平台，该平台主要由上位机、数据采集器、高频电压源、高频电压源1号端口、高频电压源2号端口、3号接地线、高压试验线、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、2号信号传输线、3号信号传输线和试验电缆组成；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1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5min，共持续16轮，将从1号高频电流互感器采集的电流数据记作a_ij，表示第i轮采集中，1号高频电流互感器的第j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b_ij，表示第i轮采集中，2号高频电流互感器的第j次采集数据，其中i、j均为实数，i∈[1,16]，j∈[1,150]；

第三步：计算泄漏电流特征因子μ

1)计算1号高频电流互感器的泄漏电流特征参数ε_i和2号高频电流互感器的泄漏电流特征参数η_i

其中，ε_i为1号高频电流互感器(9)的泄漏电流特征参数，η_i为2号高频电流互感器的泄漏电流特征参数，a_ij为从1号高频电流互感器采集的电流数据，b_ij为从2号高频电流互感器采集的电流数据，其中i∈[1,16]；

2)定义老化系数K_i如下所示，其中i∈[1,16]

计算系数K_i之间的差值，计算方式为：

ΔK₁＝|K₂-K₁|,ΔK₂＝|K₃-K₂|,...,ΔK₁₅＝|K₁₆-K₁₅|,ΔK₁₆＝|K₁-K₁₆| (4)

记：ΔK_min＝min{ΔK₁,ΔK₂,...,ΔK₁₆}

3)计算泄漏电流特征因子μ

第四步：根据泄漏电流特征因子μ对电缆绝缘老化状态进行评估

通过第三步计算出泄漏电流特征因子μ，进行以下评估：

若μ<σ₁，则试验电缆的绝缘老化状态处于极好状态；

若σ₁≤μ<σ₂，则试验电缆的绝缘老化状态处于良好状态；

若σ₂≤μ<σ₃，则试验电缆的绝缘老化状态处于一般状态；

若μ≥σ₃，则试验电缆的绝缘老化状态处于损坏状态。

其中σ₁＝0.261，σ₂＝4.942，σ₃＝29.158。

本发明的有益效果在于：

本发明的基于泄漏电流特征因子的电缆绝缘老化状态评估方法，可基于检测到泄漏电流和计算得出的特征因子，进行XLPE电缆老化状态的评估，其具有数据采集操作简单，方便计算的特点，并且可以准确、高效地评估出待测电缆绝缘的老化程度，为现场运维人员开展针对性的电缆维护和检修提供可靠指导，达到减少工作量和提高运维效果的目的。

附图说明

图1为本发明电缆泄漏电流测试平台接线图；

具体实施方式

第一步：搭建电缆泄漏电流测试平台

搭建电缆绝缘老化测试平台，将高频电压源3的1号端口5通过高压试验线7与试验电缆16的终端8连接，将1号高频电流互感器9套入试验电缆16的1号接地线10，将2号高频电流互感器11套入试验电缆16的2号接地线12，将1号高频电流互感器9通过1号信号传输线13与数据采集器2连接，将2号高频电流互感器11通过2号信号传输线14与数据采集器2连接，将数据采集器2通过3号信号传输线15与上位机1连接，将高频电压源1的1 号端口4通过3号接地线6接地；

第二步：设置采集周期

数据采集器2每隔2s采集一次电流数据，每轮采集持续5min，共持续16轮，将从1号高频电流互感器9采集的电流数据记作a_ij，表示第i轮采集中，1号高频电流互感器9的第j次采集数据，将从2号高频电流互感器11采集的电流数据记作b_ij，表示第i轮采集中，2号高频电流互感器11的第j次采集数据，其中i、j均为实数，i∈[1,16]，j∈[1,150]；

第三步：计算泄漏电流特征因子μ

1)计算1号高频电流互感器9的泄漏电流特征参数ε_i和2号高频电流互感器11的泄漏电流特征参数η_i

其中，ε_i为1号高频电流互感器9的泄漏电流特征参数，η_i为2号高频电流互感器11的泄漏电流特征参数，a_ij为从1号高频电流互感器9采集的电流数据，b_ij为从2号高频电流互感器11采集的电流数据，其中i∈[1,16]；

2)定义老化系数K_i如下所示，其中i∈[1,16]

计算系数K_i之间的差值，计算方式为：

ΔK₁＝|K₂-K₁|,ΔK₂＝|K₃-K₂|,...,ΔK₁₅＝|K₁₆-K₁₅|,ΔK₁₆＝|K₁-K₁₆| (4)

记：ΔK_min＝min{ΔK₁,ΔK₂,...,ΔK₁₆}

3)计算泄漏电流特征因子μ

第四步：根据泄漏电流特征因子μ对电缆绝缘老化状态进行评估

通过第三步计算出泄漏电流特征因子μ，进行以下评估：

若μ<σ₁，则试验电缆16的绝缘老化状态处于极好状态；

若σ₁≤μ<σ₂，则试验电缆16的绝缘老化状态处于良好状态；

若σ₂≤μ<σ₃，则试验电缆16的绝缘老化状态处于一般状态；

若μ≥σ₃，则试验电缆16的绝缘老化状态处于损坏状态。

其中σ₁＝0.261，σ₂＝4.942，σ₃＝29.158。

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。

Claims (1)

1.一种基于泄漏电流特征因子的XLPE电缆绝缘老化状态评估方法，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

搭建电缆绝缘老化测试平台，该平台主要由上位机(1)、数据采集器(2)、高频电压源(3)、高频电压源1号端口(4)、高频电压源2号端口(5)、3号接地线(6)、高压试验线(7)、终端(8)、1号高频电流互感器(9)、1号接地线(10)、2号高频电流互感器(11)、2号接地线(12)、1号信号传输线(13)、2号信号传输线(14)、3号信号传输线(15)和试验电缆(16)组成；将高频电压源(3)的1号端口(5)通过高压试验线(7)与试验电缆(16)的终端(8)连接，将1号高频电流互感器(9)套入试验电缆(16)的1号接地线(10)，将2号高频电流互感器(11)套入试验电缆(16)的2号接地线(12)，将1号高频电流互感器(9)通过1号信号传输线(13)与数据采集器(2)连接，将2号高频电流互感器(11)通过2号信号传输线(14)与数据采集器(2)连接，将数据采集器(2)通过3号信号传输线(15)与上位机(1)连接，将高频电压源(3 )的1号端口(4)通过3号接地线(6)接地；

第二步：设置采集周期

数据采集器(2)每隔2s采集一次电流数据，每轮采集持续5min，共持续16轮，将从1号高频电流互感器(9)采集的电流数据记作a_ij，表示第i轮采集中，1号高频电流互感器(9)的第j次采集数据，将从2号高频电流互感器(11)采集的电流数据记作b_ij，表示第i轮采集中，2号高频电流互感器(11)的第j次采集数据，其中i、j均为实数，i∈[1,16]，j∈[1,150]；

第三步：计算泄漏电流特征因子μ

1)计算1号高频电流互感器(9)的泄漏电流特征参数ε_i和2号高频电流互感器(11)的泄漏电流特征参数η_i

其中，ε_i为1号高频电流互感器(9)的泄漏电流特征参数，η_i为2号高频电流互感器(11)的泄漏电流特征参数，a_ij为从1号高频电流互感器(9)采集的电流数据，b_ij为从2号高频电流互感器(11)采集的电流数据，其中i∈[1,16]；

2)定义老化系数K_i如下所示，其中i∈[1,16]

计算系数K_i之间的差值，计算方式为：

ΔK₁＝|K₂-K₁|,ΔK₂＝|K₃-K₂|,...,ΔK₁₅＝|K₁₆-K₁₅|,ΔK₁₆＝|K₁-K₁₆| (4)

记：ΔK_min＝min{ΔK₁,ΔK₂,...,ΔK₁₆}

3)计算泄漏电流特征因子μ

第四步：根据泄漏电流特征因子μ对电缆绝缘老化状态进行评估

通过第三步计算出泄漏电流特征因子μ，进行以下评估：

若μ<σ₁，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于极好状态；

若σ₁≤μ<σ₂，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于良好状态；

若σ₂≤μ<σ₃，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于一般状态；

若μ≥σ₃，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于损坏状态。

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