CN112162006A - 一种新型的特高压电缆分解特征检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了特高压电缆分解特征检测技术领域的一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，分别通过先前传感器和当前传感器探测电缆沟中之前苯乙酮含量和现有苯乙酮含量，通过信号回路传输至处理器，处理器计算其变化率得出检测变化率；处理器通过实验室验证的XLPE电缆绝缘热解模型来设定苯乙酮变化率的阈值；处理器校比检测变化率和设定变化率的阈值，当检测变化率在阈值范围之外时候，通过报警逻辑回路进入判定条件，同时，根据不同的变化率来给出不同判定值；当检测变化率在阈值范围以内时，则不做运算，返回当前传感器，继续保持探测状态，本发明相较于现有的技术，具有系统布置简单、施工成本低、响应迅速，误报率低、适用性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及特高压电缆分解特征检测技术领域，具体为一种新型的特高压电缆分解特征检测方法。
背景技术
在特高压变电站中，其电缆管井、电缆沟等一般为封闭空间，内部低矮狭长，电缆及各种管道布置密集，通风及采光条件很差，极易发生火灾尤其电缆火灾。由于电缆本身的可燃性，其间距很小，主要靠绝缘材料绝缘。而电缆的绝缘材料、填充物及覆盖层为如橡胶、塑料、绝缘油等，都属于可燃物质，虽然添加阻燃物质，也很容易被过热引燃。特别是由于外因造成电缆绝缘损伤及电缆绝缘层击穿等容易产生电弧，会导致绝缘层和填料层起火。由于内部空间狭小，烟气排除困难，内部能见度几乎为零，外部扑救人员及消防设备几乎不可能进入，使火灾扑救非常困难。因此，对电缆火灾的早期识别和精准定位，对消防灭火就显得尤为重要。
目前为止，电缆火灾探测报警系统类型如下：点式感温、感烟探测器、感温电缆、光纤感温火灾探测器等等。其中，点式感温、感烟探测器采用非接触方式进行温度探测，当温度超过设置阈值时候自动报警，但响应较慢，准确率低；感温电缆和光纤感温都采用感温探测器检测电缆表面温度，存在长距离定位困难，成本较高，也同样无法完全实现火灾的早期预警。
四、现有技术的缺点及本申请提案要解决的技术问题
现有电缆沟火灾预警技术均通过采集电缆表征信号，主要存在如下缺点：
1、普通的点式感温、感烟探测器为非接触式探测方式，响应慢，误报高、且检修维护困难，并不适用于电缆管井等处初期多为阴燃火灾的探测识别。
2、感温电缆火灾探测采用随电力电缆分层蛇形布置于电缆托架上，存在缺点：报警时无法定点定位，误报率高，易老化、使用寿命短，而且将电源引入危险区。
3、采用光纤测温探测器，在长距离的电缆探测应用中，系统成本较高，且后期维护检查点较多，不便于系统运行维护。此外，限于光纤感温精度，当光纤检测到电缆温升发生明显变化报警时，往往事故已经发生，无法实现火灾的早期预警。
本发明需要解决的关键技术问题有：基于现有技术的电缆沟的火灾预警斗士对电缆表征量进行探测，如点式感温或者一般光纤感温探测等等，但往往当电缆表征量发生巨大变化时，且被探测到的时候，电缆事故已经发生了一端时间，电缆绝缘破坏已经开始了，且定位不准确，当运检人员接收到电缆过温信息再去现场，经过一段时间排查，查到故障电缆时，事故已经扩大化，即无法实现提前预警和预防。因此，现有的电缆沟火灾预警技术实用性不强。
基于此，本发明设计了一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，以解决上述问题。
发明内容
发明的目的在于提供一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种新型的特高压电缆分解特征检测装置的检测方法，包括以下步骤：
1)分别通过先前传感器和当前传感器探测电缆沟中之前苯乙酮含量和现有苯乙酮含量，通过信号回路传输至处理器，处理器通过两者含量差值来计算其变化率得出检测变化率。
2)处理器通过实验室验证的XLPE电缆绝缘热解模型来设定苯乙酮变化率的阈值。
3)处理器校比检测变化率和设定变化率的阈值，当检测变化率在阈值范围之外时候，通过报警逻辑回路进入判定条件，同时，根据不同的变化率来给出不同判定值；当检测变化率在阈值范围以内时，则不做运算，返回当前传感器，继续保持探测状态。
优选的，步骤3)中给判定值后与电缆绝缘劣化程度指标判别指标模型较比，根据较比结果判别为一级分解量、二级分解量或三级分解量。
优选的，根据较比结果分解量等级通过输出回路触发一级报警指示灯、二级报警指示灯和三级报警指示灯。
优选的，步骤3)中判定值与电缆绝缘劣化程度指标判别指标模型较比之前，通过状态校验按钮触发控制回路控制根据现场实际环境变化进行状态设置校准，经过校准后的参数进入电缆绝缘劣化程度指标判别指标。
优选的，所述检测方法所运用的检测装置设置有处理器，所述检测装置安装在控制箱内；所述检测装置的控制箱外壳安装有人机操作面板(1)，所述人机操作面板(1)上设置有按钮(2)和指示灯(3)，所述按钮(2)包括开关机按钮(21)、调试按钮(22)、工作按钮(23)和状态校验按钮(24)，所述指示灯(3)包括电源指示灯(31)、运行指示灯(32)、报警指示灯(33)和故障指示灯(34)，所述检测装置还设置有先前传感器(4)和当前传感器(5)，所述先前传感器(4)和当前传感器(5)设置于电缆沟中，所述检测装置中设置有包括测量回路、报警逻辑回路、控制回路和输出回路；
优选的，所述报警指示灯(33)包括一级报警指示灯、二级报警指示灯和三级报警指示灯。
优选的，所述状态校验按钮(24)包括温度状态校验按钮、湿度状态校验按钮和通风状态校验按钮。
与现有技术相比，发明的有益效果为：
一、本发明采用对特高压电缆绝缘分解检测的综合感知技术，设计了一套特高压电缆绝缘分解的检测装置，它通过检测电缆绝缘分解时候物质变化来实现电缆绝缘分解的探测，可以用于特高压变电站电缆的火灾预警。本发明通过对电缆临近绝缘分解特征量的测定，并根据现场环境的不同进行智能校准，能够实现较高精度的电缆绝缘分解探测和预警。本发明相较于现有的技术，具有系统布置简单、施工成本低、响应迅速，误报率低、适用性强等优点。
二、本发明通过对电缆临近绝缘分解时化学气体含量变化的高精度检测，在电缆绝缘变化发生的早期即能够探测出微小变化量，实现了较大提前量的电缆绝缘预警，能够给运检人员提供较早的电缆预警信息，从而减少因为绝缘损坏而造成的火灾事故发生。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明特高压电缆分解特征检测流程图；
图2为本发明特高压电缆分解特征检测装置结构示意图；
图3为本发特高压电缆分解特征检测回路原理示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-人机操作面板，2-操作员端，21-开关机按钮，22-调试按钮，23-工作按钮，24-状态校验按钮，3-开机按钮，31-电源指示灯，32-运行指示灯，33-报警指示灯，34-故障指示灯，4-先前传感器，5-当前传感器。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。
电力电缆绝缘材料电解特征机理分析：针对交联聚乙烯XLPE绝材质电力电缆绝缘材料电解特性的机理和特征，研究电力电缆放电热量传导条件下绝缘材料的非稳态受热行为与热解特征。由于工业中采用了过氧化二异丙苯DCP作为交联剂，其在不同交联温度和交联时间作用下所具有的不同的分解度必然会进而影响XLPE材料的交联度，造成XLPE的理化性能发生改变，进而影响其电气性能及机械特性。
此外，由于电缆运行过程中紧贴电缆线芯处即XLPE绝缘内层承受的场强大、运行温度高。电力电缆放电热量传导条件下，其绝缘材料交联剂DCP在高温交联过程中发生分解，产生苯乙酮、枯基醇和α-甲基苯乙烯三种主要副产物。随交联温度的升高，枯基醇、α-甲基苯乙烯含量的变化不大，而苯乙酮的含量随时间先减少后增加。通过对副产物含量变化的高精度探测，可以对电力电缆绝缘发热事故进行提前量的探测。
基于上述原理，请参阅图2，发明提供一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，检测装置设置有处理器，检测装置安装在控制箱内；检测装置的控制箱外壳安装有人机操作面板1，人机操作面板1上设置有按钮2和指示灯3，按钮2包括开关机按钮21、调试按钮22、工作按钮23和状态校验按钮24，状态校验按钮24包括温度状态校验按钮、湿度状态校验按钮和通风状态校验按钮；指示灯3包括电源指示灯31、运行指示灯32、报警指示灯33和故障指示灯34，报警指示灯33包括一级报警指示灯、二级报警指示灯和三级报警指示灯，检测装置还设置有先前传感器4和当前传感器5，先前传感器4和当前传感器5设置于电缆沟中；
检测装置中设置有包括测量回路、报警逻辑回路、控制回路和输出回路，其中，控制回路包括安装设备内部的控制板件，它主要对逻辑信号进行控制运算，控制回路由电源模块、开入量模块、模拟量电压板模块、电流模块，主控模块组成，主要对测量的告警信号进行综合运算和逻辑控制，使其完成智能报警的功能，并输出逻辑信号给报警逻辑回路；报警逻辑回路由内置控制板和继电器按照报警逻辑设计而成，主要是对传感器采集信号后经过提供的报警信息进行逻辑控制，为出口提供一个经过逻辑处理后的，智能报警信号，同时反馈给传感器进行下一步操作。
请参阅图1-3，基于上述特高压电缆分解特征检测装置，设计一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，包括以下步骤：
1)分别通过先前传感器4和当前传感器5探测电缆沟中之前苯乙酮含量和现有苯乙酮含量，通过信号回路传输至处理器，处理器通过两者含量差值来计算其变化率得出检测变化率。
2)处理器通过实验室验证的XLPE电缆绝缘热解模型来设定苯乙酮变化率的阈值。
3)处理器校比检测变化率和设定变化率的阈值，当检测变化率在阈值范围之外时候，通过报警逻辑回路进入判定条件，同时，根据不同的变化率来给出不同判定值；当检测变化率在阈值范围以内时，则不做运算，返回当前传感器5，继续保持探测状态。
进一步的，步骤3)中给判定值后与电缆绝缘劣化程度指标判别指标模型较比，根据较比结果判别为一级分解量、二级分解量或三级分解量。
进一步的，根据较比结果，按照电缆绝缘分解的严重程度由低到高判别为一级分解量、二级分解量或三级分解量；根据较比结果分解量等级通过输出回路触发一级报警指示灯、二级报警指示灯和三级报警指示灯；考虑到现场调试需求，还增加了调试实验状态设置校准，当输入该状态量的时候，可以所有屏蔽外部状态校准量，单一测试传感器的检测功能。
进一步的，步骤3)中判定值与电缆绝缘劣化程度指标判别指标模型较比之前，通过状态校验按钮24触发控制回路控制根据现场实际环境变化进行状态设置校准，经过校准后的参数进入电缆绝缘劣化程度指标判别指标；考虑到外部条件对于电缆分解量检测的影响，本技术增加了外部状态设置校准功能，通过实验模型，根据电缆周边环境，以温度、湿度以及通风情况的三个因素，设置了三个状态量校验，可以根据现场实际环境变化进行状态设置校准，经过校准后的参数进入电缆绝缘劣化程度指标判别指标。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1)分别通过先前传感器(4)和当前传感器(5)探测电缆沟中之前苯乙酮含量和现有苯乙酮含量，通过信号回路传输至处理器，处理器通过两者含量差值来计算其变化率得出检测变化率。
步骤2)处理器通过实验室验证的XLPE电缆绝缘热解模型来设定苯乙酮变化率的阈值。
步骤3)处理器校比检测变化率和设定变化率的阈值，当检测变化率在阈值范围之外时候，通过报警逻辑回路进入判定条件，同时，根据不同的变化率来给出不同判定值；当检测变化率在阈值范围以内时，则不做运算，返回当前传感器(5)，继续保持探测状态。
2.根据权利要求1所述的一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，其特征在于：步骤3)中给判定值后与电缆绝缘劣化程度指标判别指标模型较比，根据较比结果判别为一级分解量、二级分解量或三级分解量。
3.根据权利要求2所述的一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，其特征在于：根据较比结果分解量等级通过输出回路触发一级报警指示灯、二级报警指示灯和三级报警指示灯。
4.根据权利要求2所述的一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，其特征在于：步骤3)中判定值与电缆绝缘劣化程度指标判别指标模型较比之前，通过状态校验按钮(24)触发控制回路控制根据现场实际环境变化进行状态设置校准，经过校准后的参数进入电缆绝缘劣化程度指标判别指标。
5.根据权利要求1所述的一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，其特征在于：所述检测方法所运用的检测装置设置有处理器，所述检测装置安装在控制箱内；所述检测装置的控制箱外壳安装有人机操作面板(1)，所述人机操作面板(1)上设置有按钮(2)和指示灯(3)，所述按钮(2)包括开关机按钮(21)、调试按钮(22)、工作按钮(23)和状态校验按钮(24)，所述指示灯(3)包括电源指示灯(31)、运行指示灯(32)、报警指示灯(33)和故障指示灯(34)，所述检测装置还设置有先前传感器(4)和当前传感器(5)，所述先前传感器(4)和当前传感器(5)设置于电缆沟中，所述检测装置中设置有包括测量回路、报警逻辑回路、控制回路和输出回路。
6.根据权利要求5所述的一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，其特征在于：所述报警指示灯(33)包括一级报警指示灯、二级报警指示灯和三级报警指示灯。
7.根据权利要求5所述的一种新型的特高压电缆分解特征检测方法，其特征在于：所述状态校验按钮(24)包括温度状态校验按钮、湿度状态校验按钮和通风状态校验按钮。
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2020
- 2020-09-25 CN CN202011020809.2A patent/CN112162006A/zh active Pending
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