一种基于磁场检测的电缆状态监测方法技术

本发明专利技术提出了一种基于磁场检测的电缆状态监测方法，具体步骤为：1）建立电缆状态信息数据库；2）准备不同状态的电缆试样；3）对所述不同状态的电缆试样，分别用磁场传感器探头进行磁场信号的测量，将测量的波形存储到的所述状态信息数据库的相应状态中；4）利用计算机处理并分析所述状态信息数据库中的状态数据，获得不同状态的特征值；5）对实际电缆进行在线监测的展示与实时分析，通过与不同状态的特征值进行比较以检测所述实际电缆的状态情况。这种基于磁场检测的电缆状态监测研究方法提高了对电缆劣化判断的准确度，为带电检测电缆劣化提供了有效手段。提供了有效手段。提供了有效手段。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁场检测的电缆状态监测方法


[0001]本专利技术涉及一种基于磁场检测的电缆状态监测方法，并设计集电缆状态信息集成、电缆状态信息在线监测与电缆磁场分布分析于一体的系统，分析电缆发生劣化前后的磁场分布变化，并进一步分析了电缆状态监测系统的影响因素。

技术介绍

[0002]近几十年来，国内外电力电缆制造技术快速发展，其中XLPE(交联聚乙烯)以其结构简单、易于弯折、绝缘性能好、供电可靠性高、安装铺设方便等特点，广泛应用于低压配电网中，并逐步在高压、特高压等领域取得突破性进展。一般而言，在正常运行环境下，XLPE 电缆的使用寿命可达到30年，但电缆的实际工作环境及其复杂，随着运行年限的增加，在电、热、机械、化学等多因素影响下，电缆会产生绝缘劣化、应力破坏等故障，威胁电力系统安全运行。
[0003]基于电缆在线监测获取的状态信息，可以分析电缆的状态。电缆状态分析的目的是对电缆所处的状态做一个大致评估以作为检修与否的依据。因此要对监测结果作全面的、历史的综合分析，这不仅要和规程的规定值作比较，还要与该电缆历史上的历次试验结果作纵向比较，必要时还要和其他反映电缆状态参数的监测结果进行对照，经过全面衡量后得到状态的分级结论。另外，区别于传统的分级评估方法，模糊逻辑、遗传算法理论、神经网络理论等智能算法也应用于电缆状态评估中，形成了元启发式分析算法。通过将状态信息进行立体性构建（监测方法、状态数据的重要度、各数据的关联等），形成立体摄像的评估分析手法。常用的元启发式分析算法有：模糊逻辑算法，遗传算法理论，神经网络理论。目前常用的电缆状态监测及评估方法有：直流叠加法、直流成分法、介质损耗角正切法、局部放电法、接地电流法、温度测量法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的即在于，提出一种基于磁场特征提取的高压交流电缆在线监测与状态评估方法，实现了对交联聚乙烯电力电缆状态的快速监测与诊断。搭建了基于磁场检测的电缆状态在线监测平台，包括状态信息集成系统、状态信息监测系统和磁场分布分析系统，基于监测系统对劣化前后电缆的磁场特性和磁场分布进行对比分析，验证了基于电缆磁场分布判断电缆状态的有效性，从而进一步开发了基于磁场检测的电缆状态监测方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，一种基于磁场检测的电缆状态监测研究方法，具体步骤为：1）建立电缆状态信息数据库；2）准备不同状态的电缆试样；3）对所述不同状态的电缆试样，分别用磁场传感器探头进行磁场信号的测量，将测量的波形存储到的所述状态信息数据库的相应状态中；4）利用计算机处理并分析所述状态信息数据库中的状态数据，获得不同状态的特
征值；5）对实际电缆进行在线监测的展示与实时分析，通过与不同状态的特征值进行比较以检测所述实际电缆的状态情况。
[0006]进一步优选的，所述准备不同状态的电缆试样，是取七段电缆试样，每段长约2m，分别作为实验样品#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7，其中，#1不作任何处理，作为对照试样；#2在电缆正中制作外护套破损缺陷，通过剥开外护套一定长度；#3在电缆正中制作金属护层破损缺陷，通过剥开金属护层一定长度；#4在电缆正中制作线芯断股，使用电锯割开试样至线芯部分断裂；#5在电缆正中制作绝缘层划伤缺陷；#6热老化处理，置于恒温老化箱中使试样热老化，老化温度为90℃，老化时间为70天；#7作为备用试样。
[0007]进一步优选的，所述用磁场传感器探头进行磁场信号的测量，是将总长2m的电缆试样连接到升流器两个输出端，两端各留出余量0.5m，即从起始的磁场检测位置至终止磁场检测位置的距离为1 m，测量点间距为2 cm，共标定51个测量点。
[0008]进一步优选的，所述剥开外护套一定长度和剥开金属护层一定长度，其长度为4
‑
10cm。
[0009]进一步优选的，所述测量时的提离距离为2
‑
6mm。
[0010]进一步优选的，测量时的线芯电流为40
‑
80A。
[0011]本专利技术在电力电缆状态在线检测平台的研究基础上，总结了电缆不同状态下磁场的分布特性，验证了基于磁场特性检测电缆状态方法的可行性，分析了电缆状态监测系统的影响因素，从而优化了测量参数。这种基于磁场检测的电缆状态监测研究方法提高了对电缆劣化判断的准确度，为带电检测电缆劣化提供了有效手段。
附图说明
[0012]图1为实验试样示意图，其中，图1（a）为外护套损伤，图1（b）为金属层损伤，图1（c）为线芯断股，图1（d）
‑
图1（e）为绝缘划伤。
[0013]图2（a）为电缆磁场测量实验台，图2（b）为电缆磁场测量用钳形电流表。
[0014]图3为电缆状态信息在线监测系统采集信号示意图，其中，图3（a）为电缆无缺陷，图3（b）为电缆外护套破损，图3（c）为电缆金属层破损，图3（d）为电缆线芯断股，图3（e）为电缆绝缘划伤，图3（f）为电缆热老化。
[0015]图4为采集点波形幅值分布示意图。
[0016]图5为电缆在无缺陷和热老化时的磁场分布。
[0017]图6为电缆在其他状态下的磁场分布。
[0018]图7为不同线芯电流下电缆磁场信号幅值变化曲线。
[0019]图8为不同探头提离距离下检测信号幅值变化曲线。
[0020]图9为不同破损情况下电缆磁场分布曲线。
[0021]图10为不同劣化类型下灵敏度随破损长度变化曲线。
具体实施方式
[0022]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实
施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0023]1.试样制备取电缆七段，每段长约2m，分别作为实验样品#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7。对每个试样的处理方法见表1，对应的处理过程与结果见图1，另外，试样#7作为备用。
[0024]表1 实验试样处理方法 2.测量电缆磁场信号完成电缆在线检测系统的搭建后，即可进行测量电缆磁场信号实验，测量实验台如图2所示，电缆总长2 m，连接到升流器两个输出端，两端各留出余量0.5 m，这是为了排除电缆与升流器的连接端对实验测量的影响以消除边缘效应。故从起始的磁场检测位置至终止磁场检测位置的距离为1 m，角码用于固定电缆以对磁场测量点进行标定，测量点间距为2 cm，共需要标定51个测量点。
[0025]（1）在实验开始之前准备好不同的电缆试样用于连接实验电路，如图2（a）所示。
[0026]（2）接通实验电源，通过调节调压器使线芯电流升高至100 A，如图2 (b)所示。
[0027]（3）对于不同状态的电缆试样，分别用磁场传感器探头进行测量点的磁场信号的测量，测量时探头提离距离即传感器与电缆之间的距离为2mm，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁场检测的电缆状态监测方法，其特征在于，具体步骤为：1）建立电缆状态信息数据库；2）准备不同状态的电缆试样；3）对所述不同状态的电缆试样，分别用磁场传感器探头进行磁场信号的测量，将测量的波形存储到的所述状态信息数据库的相应状态中；4）利用计算机处理并分析所述状态信息数据库中的状态数据，获得不同状态的特征值；5）对实际电缆进行在线监测的展示与实时分析，通过与不同状态的特征值进行比较以检测所述实际电缆的状态情况。2.一种根据权利要求1所述的基于磁场检测的电缆状态监测方法，其特征在于：所述准备不同状态的电缆试样，是取七段电缆试样，每段长约2m，分别作为实验样品#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7，其中，#1不作任何处理，作为对照试样；#2在电缆正中制作外护套破损缺陷，通过剥开外护套一定长度；#3在电缆正中制作金属护层破损缺陷，通过剥开金属护层一定长度；#4在电缆正中制作线芯断股，使用电锯割开试样至线芯部分断裂；#5在电缆正中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，杨阳，夏良储，陈建军，张振浩，韩斌，张建忠，刘保国，吴阳，陈重旭，翟一飞，张玉东，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司哈密供电公司，
类型：发明
国别省市：