WO2021098611A1 - 一种测评老化后xlpe电缆泄漏电流差异因子的平台及方法 - Google Patents
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Definitions
- the purpose of the present invention is to provide a platform and method for evaluating the XLPE cable leakage current difference factor after aging, which is used to evaluate the aging state of the XLPE cable insulation in the long-term operation of the urban distribution network.
- the method is simple to operate and can be detected by calculation
- the leakage current can effectively evaluate the aging state of the cable.
- Host computer data collector, high-frequency voltage source, first port of high-frequency voltage source, second port of high-frequency voltage source, third ground line, high-voltage test line, terminal, first high-frequency current transformer, first ground Line, second high-frequency current transformer, second ground line, first signal transmission line, second signal transmission line, third signal transmission line and test cable;
- the second high-frequency current transformer is sheathed in the second ground wire of the test cable
- the obtaining current data according to the cable leakage current test platform specifically includes the following steps:
- the current data collected by the second high-frequency current transformer is denoted as ⁇ ij , which represents the j-th collected data of the second high-frequency current transformer in the i-th round of collection;
- i and j are real numbers, i ⁇ [1,16], j ⁇ [1,150].
- calculating the cable leakage current difference factor ⁇ specifically includes the following steps:
- the data collector 2 is connected to the host computer 1 through the third signal transmission line 15;
- this application provides a platform and method for measuring the leakage current difference factor of XLPE cables after aging.
- the present invention first builds a cable leakage current test platform to test the leakage current of long-term XLPE cables; then calculates the first The leakage current characteristic parameters, disturbance factor and deviation factor of a high-frequency current transformer; the leakage current characteristic parameters, disturbance factor and deviation factor of the second high-frequency current transformer, and finally the aging state of the XLPE cable by calculating the leakage current difference factor Carry out evaluations to improve the reliability of cable power supply.
- the beneficial effect of the present invention is that it has the advantages of simple data collection and operation, convenient and easy-to-understand installation and connection steps on site, and accurate and reliable calculation process. It can quickly evaluate the leakage current difference factor of XLPE cables after aging, and realize the insulation performance of XLPE cables. The purpose of accurate and efficient evaluation.
Abstract
一种测评老化后XLPE电缆（16）泄漏电流差异因子的平台及方法，首先搭建电缆泄漏电流测试平台对长期运行的XLPE电缆（16）进行泄漏电流测试；然后计算第一高频电流互感器（9）的泄漏电流特征参数δ i、扰动因子K i和偏差因子ε；第二高频电流互感器（11）的泄漏电流特征参数μ i、扰动因子L i和偏差因子η，最后通过计算泄漏电流差异因子λ对XLPE电缆（16）的老化状态进行评估，从而提高电缆供电的可靠性，具有数据采集操作简便，现场安装和连接步骤方便易懂，计算过程准确可靠的优点，可对老化后XLPE电缆（16）的泄露电流差异因子λ进行快速的测评，实现XLPE电缆（16）绝缘性能准确、高效评估的目的。
Description
本发明属于XLPE电缆绝缘老化状态评估领域，具体涉及一种测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的平台及方法。
交联聚乙烯(Cross Linked Polyethylene，XLPE)在现代城市配电网中大量使用，它具有诸多优点，如供电可靠性高，绝缘性能好，耐水和化学腐蚀性能良好等，但是它的不足之处在于在机械应力下容易产生裂纹，同时由于电缆的运行环境复杂，电缆会随着使用年限的增加而发生老化，为了提高供电的可靠性，因此对电缆的老化状态进行评估非常重要。
电缆处于老化状态若不及时更换容易发生绝缘击穿，造成大面积停电，对工业生产和生活都会带来很大的影响。为了减少XLPE电缆故障发生率，提高供电可靠性，因此急需一种能够有效地对城市配电网中长期运行的XLPE电缆绝缘性能进行评估的方法，本方法为一种测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的平台及方法，该方法操作简单并能够通过计算检测到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测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的平台及方法，用于对城市配电网长期运行的XLPE电缆绝缘老化状态进行评判，该方法操作简单并能够通过计算检测到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：
本申请提供了一种电缆泄漏电流测试平台，包括：
上位机、数据采集器、高频电压源、高频电压源第一端口、高频电压源第二端口、第三接地线、高压试验线、终端、第一高频电流互感器、第一接地线、第二高频电流互感器、第二接地线、第一信号传输线、第二信号传输线、第三信号传输线和试验电缆；
所述高频电压源第二端口通过所述高压试验线与所述试验电缆的所述终端连接；
所述第一高频电流互感器套入所述试验电缆的所述第一接地线；
所述第二高频电流互感器套入所述试验电缆的所述第二接地线；
所述第一高频电流互感器通过所述第一信号传输线与所述数据采集器连接；
所述第二高频电流互感器通过所述第二信号传输线与所述数据采集器连接；
所述数据采集器通过所述第三信号传输线与所述上位机连接；
所述高频电压源第一端口通过所述第三接地线接地。
本申请还提供了一种基于所述电缆泄漏电流测试平台的测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的方法，包括：
根据所述电缆泄漏电流测试平台，获取电流数据；
根据所述电流数据，计算电缆泄漏电流差异因子λ；
根据所述电缆泄漏电流差异因子λ，对电缆绝缘老化状态进行判断。
所述根据所述电缆泄漏电流测试平台，获取电流数据，具体包括以下步骤：
所述数据采集器分别通过所述第一高频电流互感器和所述第二高频电流互感器采集所述试验电缆的电流数据，采集轮数为16轮，每轮采集时间为5min，每次采集电流数据的时间间隔为2s；
所述第一高频电流互感器采集的电流数据记作α
ij，表示第i轮采集中，所述第一高频电流互感器的第j次采集数据；
所述第二高频电流互感器采集的电流数据记作β
ij，表示第i轮采集中，所述第二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]。
根据所述电流数据，计算电缆泄漏电流差异因子λ，具体包括以下步骤：
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器的泄漏电流特征参数δ
i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器的泄漏电流特征参数μ
i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器的泄漏电流扰动因子K
i，其中 i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器的泄漏电流扰动因子L
i，i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器的泄漏电流偏差因子ε；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器的泄漏电流偏差因子η；
其中( )表示矩阵，其中·表示矩阵点乘；
根据所述泄漏电流特征参数δ
i、所述泄漏电流特征参数μ
i、所述泄漏电流扰动因子K
i、所述泄漏电流扰动因子L
i、所述泄漏电流偏差因子ε以及所述泄漏电流偏差因子η，计算电缆泄漏电流差异因子λ；
其中||ε||
2代表第一高频电流互感器的泄漏电流偏差因子矩阵ε的2-范数，||η||
2代表第二高频电流互感器的泄漏电流偏差因子矩阵η的2-范数。
根据所述电缆泄漏电流差异因子λ，对电缆绝缘老化状态进行判断，具体步骤包括：
若λ＜θ
1，则试验电缆的绝缘老化状态处于极好状态；
若θ
1≤λ＜θ
2，则试验电缆的绝缘老化状态处于良好状态；
若θ
2≤λ＜θ
3，则试验电缆的绝缘老化状态处于一般状态；
若λ≥θ
3，则试验电缆的绝缘老化状态处于损坏状态；
其中θ
1＝0.281，θ
2＝5.862，θ
3＝19.218。
由以上的技术方案可知，本申请提供了一种测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的平台及方法，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；然后计算第一高频电流互感器的泄漏电流特征参数、扰动因子和偏差因子；第二高频电流互感器的泄漏电流特征参数、扰动因子和偏差因子，最后通过计算泄漏电流差异因子对XLPE电缆的老化状态进行评估，从而提高电缆供电的可靠性。本发明的有益效果在于，具有数据采集操作简便，现场安装和连接步骤方便易懂，计算过程准确可靠的优点，可对老化后XLPE电缆的泄露电流差异因子进行快速的测评，实现XLPE电缆绝缘性能准确、高效评估的目的。
图1本发明电缆泄漏电流测试平台接线示意图。
下面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，本申请提供了一种电缆泄漏电流测试平台，包括：
上位机1、数据采集器2、高频电压源3、高频电压源第一端口4、高频电压源第二端口5、第三接地线6、高压试验线7、终端8、第一高频电流互感器9、第一接地线10、第二高频电流互感器11、第二接地线12、第一信号传输线13、第二信号传输线14、第三信号传输线15和试验电缆16；
所述高频电压源第二端口5通过所述高压试验线7与所述试验电缆16的所述终端8连接；
所述第一高频电流互感器9套入所述试验电缆16的所述第一接地线10；
所述第二高频电流互感器11套入所述试验电缆16的所述第二接地线12；
所述第一高频电流互感器9通过所述第一信号传输线13与所述数据采集器2连接；
所述第二高频电流互感器11通过所述第二信号传输线14与所述数据采集器2连接；
所述数据采集器2通过所述第三信号传输线15与所述上位机1连接；
所述高频电压源第一端口4通过所述第三接地线6接地。
本申请还提供了一种基于所述电缆泄漏电流测试平台的测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的方法，所述方法包括：
根据所述电缆泄漏电流测试平台，获取电流数据；
根据所述电流数据，计算电缆泄漏电流差异因子λ；
根据所述电缆泄漏电流差异因子λ，对电缆绝缘老化状态进行判断。
所述根据所述电缆泄漏电流测试平台，获取电流数据，具体包括以下步骤：
所述数据采集器2分别通过所述第一高频电流互感器9和所述第二高频电流互感器11采集所述试验电缆16的电流数据，采集轮数为16轮，每轮采集时间为5min，每次采集电流数据的时间间隔为2s；
所述第一高频电流互感器9采集的电流数据记作α
ij，表示第i轮采集中，所述第一高频电流互感器9的第j次采集数据；
所述第二高频电流互感器11采集的电流数据记作β
ij，表示第i轮采集中，所述第二高频电流互感器11的第j次采集数据；
其中i、j均为实数，i∈[1,16]，j∈[1,150]。
所述根据所述电流数据，计算电缆泄漏电流差异因子λ，具体包括以下步骤：
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器9的泄漏电流特征参数δ
i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器11的泄漏电流特征参数μ
i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器9的泄漏电流扰动因子K
i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器11的泄漏电流扰动因子L
i，i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器9的泄漏电流偏差因子ε；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器11的泄漏电流偏差因子η；
其中( )表示矩阵，其中·表示矩阵点乘；
根据所述泄漏电流特征参数δ
i、所述泄漏电流特征参数μ
i、所述泄漏电流扰动因子K
i、所述泄漏电流扰动因子L
i、所述泄漏电流偏差因子ε以及泄漏电流偏差因子η，计算电缆泄漏电流差异因子λ；
其中||ε||
2代表第一高频电流互感器9的泄漏电流偏差因子矩阵ε的2-范数，||η||
2代表第二高频电流互感器11的泄漏电流偏差因子矩阵η的2-范数。
根据所述电缆泄漏电流差异因子λ，对电缆绝缘老化状态进行判断，具体步骤包括：
若λ＜θ
1，则试验电缆16的绝缘老化状态处于极好状态；
若θ
1≤λ＜θ
2，则试验电缆16的绝缘老化状态处于良好状态；
若θ
2≤λ＜θ
3，则试验电缆16的绝缘老化状态处于一般状态；
若λ≥θ
3，则试验电缆16的绝缘老化状态处于损坏状态；
其中θ
1＝0.281，θ
2＝5.862，θ
3＝19.218。
由以上的技术方案可知，本申请提供了一种测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的平台及方法，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；然后计算第一高频电流互感器的泄漏电流特征参数、扰动因子和偏差因子；第二高频电流互感器的泄漏电流特征参数、扰动因子和偏差因子，最后通过计算泄漏电流差异因子对XLPE电缆的老化状态进行评估，从而提高电缆供电的可靠性。本发明的有益效果在于，具有数据采集操作简便，现场安装和连接步骤方便易懂，计算过程准确可靠的优点，可对老化后XLPE电缆的泄露电流差异因子进行快速的测评，实现XLPE电缆绝缘性能准确、高效评估的目的。
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 (5)
- 一种电缆泄漏电流测试平台，其特征在于，包括：上位机(1)、数据采集器(2)、高频电压源(3)、高频电压源第一端口(4)、高频电压源第二端口(5)、第三接地线(6)、高压试验线(7)、终端(8)、第一高频电流互感器(9)、第一接地线(10)、第二高频电流互感器(11)、第二接地线(12)、第一信号传输线(13)、第二信号传输线(14)、第三信号传输线(15)和试验电缆(16)；所述高频电压源第二端口(5)通过所述高压试验线(7)与所述试验电缆(16)的所述终端(8)连接；所述第一高频电流互感器(9)套入所述试验电缆(16)的所述第一接地线(10)；所述第二高频电流互感器(11)套入所述试验电缆(16)的所述第二接地线(12)；所述第一高频电流互感器(9)通过所述第一信号传输线(13)与所述数据采集器(2)连接；所述第二高频电流互感器(11)通过所述第二信号传输线(14)与所述数据采集器(2)连接；所述数据采集器(2)通过所述第三信号传输线(15)与所述上位机(1)连接；所述高频电压源第一端口(4)通过所述第三接地线(6)接地。
- 一种测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的电缆泄漏电流测试平台，所述方法包括：根据所述电缆泄漏电流测试平台，获取电流数据；根据所述电流数据，计算电缆泄漏电流差异因子λ；根据所述电缆泄漏电流差异因子λ，对电缆绝缘老化状态进行判断。
- 根据权利要求2所述的测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的方法，其特征在于，所述根据所述电缆泄漏电流测试平台，获取电流数据，具体包括以下步骤：所述数据采集器(2)分别通过所述第一高频电流互感器(9)和所述第二高频电流互感器(11)采集所述试验电缆(16)的电流数据，采集轮数为16轮，每轮采集时间为5min，每次采集电流数据的时间间隔为2s；所述第一高频电流互感器(9)采集的电流数据记作α ij，表示第i轮采集中，所述第一高频电流互感器(9)的第j次采集数据；所述第二高频电流互感器(11)采集的电流数据记作β ij，表示第i轮采集中，所述第二高频电流互感器(11)的第j次采集数据；其中i、j均为实数，i∈[1,16]，j∈[1,150]。
- 根据权利要求2所述的测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的方法，其特征在于，所述根据所述电流数据，计算电缆泄漏电流差异因子λ，具体包括以下步骤：根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器(9)的泄漏电流特征参数δ i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器(11)的泄漏电流特征参数μ i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器(9)的泄漏电流扰动因子K i，其中i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器(11)的泄漏电流扰动因子L i，i∈[1,16]；
根据所述电流数据，计算所述第一高频电流互感器(9)的泄漏电流偏差因子ε；
根据所述电流数据，计算所述第二高频电流互感器(11)的泄漏电流偏差因子η；
其中( )表示矩阵，其中·表示矩阵点乘；根据所述泄漏电流特征参数δ i、所述泄漏电流特征参数μ i、所述泄漏电流扰动因子K i、所述泄漏电流扰动因子L i、所述泄漏电流偏差因子ε以及所述泄漏电流偏差因子η，计算电缆泄漏电流差异因子λ；
其中||ε|| 2代表第一高频电流互感器(9)的泄漏电流偏差因子矩阵ε的2-范数，||η|| 2代表第二高频电流互感器(11)的泄漏电流偏差因子矩阵η的2-范数。 - 根据权利要求2所述的测评老化后XLPE电缆泄漏电流差异因子的方法，其特征在于，根据所述电缆泄漏电流差异因子λ，对电缆绝缘老化状态进行判断，具体步骤包括：若λ＜θ 1，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于极好状态；若θ 1≤λ＜θ 2，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于良好状态；若θ 2≤λ＜θ 3，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于一般状态；若λ≥θ 3，则试验电缆(16)的绝缘老化状态处于损坏状态；其中θ 1＝0.281，θ 2＝5.862，θ 3＝19.218。
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