一种基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法技术

本发明专利技术公开了一种基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法，首先建立起XLPE电缆接头电磁‑热耦合模型，并利用有限元软件COMSOL获取其表面温度分布，其次，从图像角度考虑，分析表面温度统计特性，采用其表面温度概率密度分布表征内部缺陷造成的温度分布差异性；最后通过分析不同电缆内部缺陷下的温度概率密度分布规律，以获取温度概率密度分布与内部缺陷的映射关系，以实现电缆不同工艺缺陷的有效表征。

A Characterization Method of Cable Internal Defects Based on Probabilistic Density Distribution of Surface Temperature

The invention discloses a method for characterizing the internal defects of cables based on the probability density distribution of surface temperature. Firstly, the Electromagnetic-Thermal coupling model of XLPE cable joint is established, and the surface temperature distribution is obtained by using the finite element software COMSOL. Secondly, the statistical characteristics of surface temperature are analyzed from the perspective of image, and the surface temperature is adopted. Degree probability density distribution characterizes the difference of temperature distribution caused by internal defects. Finally, the mapping relationship between temperature probability density distribution and internal defects is obtained by analyzing the distribution law of temperature probability density under different internal defects of cables, in order to achieve effective characterization of different process defects of cables.

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法
本专利技术属于电缆工艺缺陷的表征方法，特别涉及了一种基于表面温度概率密度分布和电磁-热耦合模型的电缆缺陷表征方法。
技术介绍
随着我国城乡一体化工程的大力推进以及城市电网的迅猛发展，电力电缆逐渐得到广泛使用，但是由于电缆制作、敷设的不规范或者恶劣的运行环境，导致其容易出现电缆接头接触电阻过大以及电缆偏心问题。上述两者均会导致电缆内部热损耗增大，绝缘能力变弱，进而导致电缆接头局部过热，严重时会引起电缆短路、爆炸甚至引发重大火灾事故。因此需要能够有效检测电缆内部缺陷的方法。电缆内部缺陷会造成电缆电磁损耗增大，绝缘逐步老化，导致表面温度发生改变，常见的接头内部故障有电缆接触电阻过大和电缆偏心。目前针对电缆温度特性，开展了相关研究，包括利用温度传感器和红外热像仪等设备，而红外热像仪由于温度响应快，不破坏原有温度场和非接触的测量方式而被广泛应用。然而现有利用温度诊断电缆缺陷时，更为利用其表面某一点温度或者平均值，并未考虑其表面温度分布的统计特性及概率密度，以及较少考虑其运行过程中多物理场之间的耦合影响。而在实际情况下为了更准确诊断电缆内部缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、在有限元软件中搭建电缆接头物理模型；2)、对电缆接头模型进行有限元网格剖分，其中有限元网格划分采用不均分网格的划分方式；3)、根据环境温度和模型材料参数，并结合电磁‑热场控制方程和边界条件，将电磁损耗作为温度场热源，结合实际温度边界条件，计算电缆温度分布，判断相邻两次结果差值是否满足计算误差要求，若不满足，则进入下一次迭代，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；4)、计算电缆接头接触电阻过大和电缆偏心情况下的温度分布，采用等效电导率的方式来计算接触电阻过大造成的热损耗影响，同时通过偏移电缆缆芯与绝缘...

【技术特征摘要】
1.一种基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、在有限元软件中搭建电缆接头物理模型；2)、对电缆接头模型进行有限元网格剖分，其中有限元网格划分采用不均分网格的划分方式；3)、根据环境温度和模型材料参数，并结合电磁-热场控制方程和边界条件，将电磁损耗作为温度场热源，结合实际温度边界条件，计算电缆温度分布，判断相邻两次结果差值是否满足计算误差要求，若不满足，则进入下一次迭代，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；4)、计算电缆接头接触电阻过大和电缆偏心情况下的温度分布，采用等效电导率的方式来计算接触电阻过大造成的热损耗影响，同时通过偏移电缆缆芯与绝缘层的距离来模拟电缆绝缘偏心情况，得到电缆内部工艺缺陷近似模型；5)、根据步骤4)得到的电缆内部工艺缺陷近似模型，计算不同缺陷类型和不同缺陷程度下的电缆表面温度分布，对于任意给定的温度分布图像，得到温度的概率曲线，同时通过概率曲线获得对应的概率密度函数，进而实现对电缆温度分布和热力学行为的描述；6)、采取核密度函数表征电缆表面温度概率密度函数分布，并基于不同缺陷类型和程度下的温度分布规律，获得不同缺陷下的电缆温度核密度函数，因此通过电缆温度核密度函数与缺陷的关系，可以通过表面温度概率密度分布反向表征电缆内部缺陷。2.根据权利要求1所述的基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法，其特征在于，所述步骤2)对电缆接头模型进行有限元网格剖分是采用四面体单元进行剖分的。3.根据权利要求1所述的基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法，其特征在于，所述有限元网格划分采用不均分网格的划分方式具体包括：对模型温度梯度变化值大于设定值的区域附近加密网格划分，其它模型温度梯度变化小于设定值的区域稀疏划分。4.根据权利要求1所述的基于表面温度概率密度分布的电缆内部缺陷表征方法，其特征在于，所述步骤3)等效电导率的方式来计算接触电阻造成的热损耗影响计算公式如式(1)所示：其中r1、σ1分别为电缆导体电导率和半径；σ2为导体连接处的等效电导率；r1、l分别为压接管的外半径和长度。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丽，马东春，杨帆，高兵，刘玲，杨海生，冉佳，孙凯，李晋贤，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司晋中供电公司，重庆大学，
类型：发明
国别省市：山西,14