一种电缆缺陷评估系统的建立方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电缆缺陷评估系统的建立方法，包括建立电缆与接头缺陷物理模型，模拟电缆缺陷类型；建立高次谐波测量装置，采集各所述模拟电缆缺陷类型下产生的高次谐波特征值，并根据该高次谐波特征值与对应的模拟电缆缺陷类型生成高次谐波数据库；建立计算模型用于计算电缆电流中的高次谐波分量；设置谐波分量传感器用于采集电缆电流信号输入计算模型；设置匹配单元，用于获取高次谐波分量和调集高次谐波数据库中的数据进行匹配判断。设置输出单元，输出匹配结果；通过本发明专利技术提供的建立方法，能够建立一种基于高次谐波数据库的电缆缺陷评估系统。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆缺陷评估系统的建立方法
本专利技术属于电力系统电缆故障检测
，具体而言，为一种电缆缺陷评估系统的建立方法。
技术介绍
近年来我国由于电缆故障引起的停电事故危害巨大。准确诊断电缆运行状态是预防电缆故障的重要前提。目前电缆劣化状态检测方法有多种，如：直流法、电桥法、介质损耗角正切法、低频法、局部放电监测法等。各种方法各有优势，但都无法较为全面的反应电缆的整体状态，更无法反应电缆运行环境状态以及剩余使用寿命。为此，状态评估人员迫切需要一种准确评价电缆劣化状态的诊断方法及系统。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种一种电缆缺陷评估系统的建立方法，能够建立一种基于高次谐波数据库的电缆缺陷评估系统。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种电缆缺陷评估系统的建立方法，包括建立电缆与接头缺陷物理模型，模拟电缆缺陷类型；建立高次谐波测量装置，采集各所述模拟电缆缺陷类型下产生的高次谐波特征值，并根据该高次谐波特征值与对应的模拟电缆缺陷类型生成高次谐波数据库；建立计算模型用于计算电缆电流中的高次谐波分量；设置谐波分量传感器用于采集电缆电流信号输入计算模型；设置匹配单元，用于获取高次谐波分量和调集高次谐波数据库中的数据进行匹配判断。设置输出单元，输出匹配结果。进一步的，上述的电缆缺陷评估系统的建立方法中，所述电缆与接头缺陷物理模型包括：测试电缆支架，用于固定测试电缆；以及检测电路；用于电连接测试电缆并进行检测。进一步的，上述的电缆缺陷评估系统的建立方法中，检测电路包括自耦调压器T1、升压变压器T2、保护电阻R、分压电容C1和分压电容C2、耦合电容器Ck，检测阻抗Zm，自耦调压器T1与升压变压器连接提供交流电源，电源两端串联保护电阻R；分压电容C1和分压电容C2串联后并联接在保护电阻R和电源端之间，耦合电容器Ck和检测阻抗Zm串联后并联接在保护电阻R和电源端之间；保护电阻R与耦合电容器Ck之间的连接节点用于接入测试电缆，检测阻抗Zm两端连接高次谐波测量装置。进一步的，上述的电缆缺陷评估系统的建立方法中，测试电缆支架包括固定杆和固定杆顶端连接的套圈，至少两个测试电缆支架呈一定间距固定在底板上。进一步的，上述的电缆缺陷评估系统的建立方法中，所述高次谐波测量装置包括电压输入电路、第一A/D变换器、第一零交叉检测器、电流输入电路、第二A/D变换器、第二零交叉检测器、切换器、第一FPGA运算器、第二FPGA运算器、CPU、显示器、固定采样时钟发生器、操作面板；电压输入电路连接第一A/D变换器和第一零交叉(zerocross)检测器；电流输入电路连接第二A/D变换器和第二零交叉检测器，两变换器均连接至第一FPGA运算器、第二FPGA运算器以及固定采样时钟发生器；两零交叉检测器均连接至切换器；切换器连接至第二FPGA运算器；且切换器、第一FPGA运算器、第二FPGA运算器、显示器、固定采样时钟发生器、操作面板均连接至CPU。进一步的，上述的电缆缺陷评估系统的建立中，所述谐波分量传感器包括依次连接的电压电流互感器、信号调理电路以及FPGA控制处理器，FPGA控制处理器设有USB接口用于连接上位机。进一步的，上述的电缆缺陷评估系统的建立方法中，所述计算模型基于快速傅里叶变换计算高次谐波特征值，其中傅里叶级数分解表达式为：其中为角频率，f为频率，T为采样周期；n为正整数，n≥1。则a0为信号的直流分量，令c1为基波幅值，cn为n次谐波的幅值。进一步的，上述的电缆缺陷评估系统的建立方法中，n次谐波电压贡献率以HRUn表示：Un为第n次谐波电压有效值，U1为基波电压有效值。n次谐波电流贡献率以HRIn表示：In为第n次谐波电流有效值，I1为基波电流有效值。谐波电压含量UH和谐波电流含量IH分别定义为：根据表达式算出各种电缆缺陷状态下的高次谐波特征值。本专利技术还提供一种电缆与接头缺陷物理模型，包括测试电缆支架，用于固定测试电缆；以及检测电路；用于电连接测试电缆并进行检测。进一步的，上述的电缆与接头缺陷物理模型中，测试电缆支架包括固定杆和固定杆顶端连接的套圈，至少两个测试电缆支架呈一定间距固定在底板上；检测电路包括自耦调压器T1、升压变压器T2、保护电阻R、分压电容C1和分压电容C2、耦合电容器Ck，检测阻抗Zm，自耦调压器T1与升压变压器连接提供交流电源，电源两端串联保护电阻R；分压电容C1和分压电容C2串联后并联接在保护电阻R和电源端之间，耦合电容器Ck和检测阻抗Zm串联后并联接在保护电阻R和电源端之间；保护电阻R与耦合电容器Ck之间的连接节点用于接入测试电缆，检测阻抗Zm两端连接高次谐波测量装置本专利技术提供的技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：通过本专利技术提供的建立方法，能够建立一种基于高次谐波数据库的电缆缺陷评估系统，实现通过采集检测流过电力电缆中的电流、快速傅里叶分析得到电缆谐波的分量含有率、分析谐波电流中谐波含量的大小并和电缆缺陷谐波数据库比对来判断电缆的健康程度的评估系统。附图说明图1为本专利技术中电缆与接头缺陷物理模型的结构示意图；图2为本专利技术中高次谐波测量装置的结构框图；图3为本专利技术中谐波分量传感器的信号采集示意图；图4为本专利技术中谐波分量传感器的工作示意图。图中：1-测试电缆；2-套圈；3-固定杆；4-底板；5-接头；6-终端具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术进行详细阐述，以便本领域技术人员理解本专利技术的技术方案。一种电缆缺陷评估系统的建立方法，包括建立电缆与接头缺陷物理模型，模拟电缆缺陷类型；建立高次谐波测量装置，采集各所述模拟电缆缺陷类型下产生的高次谐波特征值，并根据该高次谐波特征值与对应的模拟电缆缺陷类型生成高次谐波数据库；建立计算模型用于计算电缆电流中的高次谐波分量；设置谐波分量传感器用于采集电缆电流信号输入计算模型；设置匹配单元，用于获取高次谐波分量和调集高次谐波数据库中的数据进行匹配判断。设置输出单元，输出匹配结果。其中，如图1所示的，该电缆与接头缺陷物理模型包括：测试电缆支架，用于固定测试电缆；本专利技术给出的一个实施例为，测试电缆支架包括固定杆3和固定杆3顶端连接的套圈2，至少两个测试电缆支架呈一定间距固定在底板4上，使得测试电缆1伸入支架的两套圈2中能够稳定放置。还包括检测电路；用于电连接测试电缆并进行检测；检测电路包括自耦调压器T1、升压变压器T2、保护电阻R、分压电容C1和分压电容C2、耦合电容器Ck，检测阻抗Zm，自耦调压器T1与升压变压器连接提供交流电源，电源两端串联保护电阻R；分压电容C1和分压电容C2串联后并联接在保护电阻R和电源端之间，耦合电容器Ck和检测阻抗Zm串联后并联接在保护电阻R和电源端之间，检测阻抗Zm将脉冲电流信号转换为电压信号；保护电阻R与耦合电容器Ck之间的连接节点用于接入测试电缆，检测阻抗Zm两端连接高次谐波测量装置。制作局部过热、局部放电、水树、保护层损伤等缺陷的测试电缆，测试电缆1由两段组成，中间通过接头5连接；测试电缆1置于测试电缆支架中，测试电缆一终端6接入测试电路，通电后利用高次谐波测量装置进行检测。如图2所示，所述高次谐波测量装置包括电压输入电路、第一A/D变换器、第一零交叉(zerocross)检测器、电流输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆缺陷评估系统的建立方法，其特征在于：包括建立电缆与接头缺陷物理模型，模拟电缆缺陷类型；建立高次谐波测量装置，采集各所述模拟电缆缺陷类型下产生的高次谐波特征值，并根据该高次谐波特征值与对应的模拟电缆缺陷类型生成高次谐波数据库；建立计算模型用于计算电缆电流中的高次谐波分量；设置谐波分量传感器用于采集电缆电流信号输入计算模型；设置匹配单元，用于获取高次谐波分量和调集高次谐波数据库中的数据进行匹配判断。设置输出单元，输出匹配结果。

【技术特征摘要】
1.一种电缆缺陷评估系统的建立方法，其特征在于：包括建立电缆与接头缺陷物理模型，模拟电缆缺陷类型；建立高次谐波测量装置，采集各所述模拟电缆缺陷类型下产生的高次谐波特征值，并根据该高次谐波特征值与对应的模拟电缆缺陷类型生成高次谐波数据库；建立计算模型用于计算电缆电流中的高次谐波分量；设置谐波分量传感器用于采集电缆电流信号输入计算模型；设置匹配单元，用于获取高次谐波分量和调集高次谐波数据库中的数据进行匹配判断。设置输出单元，输出匹配结果。2.根据权利要求1所述的电缆缺陷评估系统的建立方法，其特征在于：所述电缆与接头缺陷物理模型包括：测试电缆支架，用于固定测试电缆；以及检测电路；用于电连接测试电缆并进行检测。3.根据权利要求2所述的电缆缺陷评估系统的建立方法，其特征在于：检测电路包括自耦调压器T1、升压变压器T2、保护电阻R、分压电容C1和分压电容C2、耦合电容器Ck，检测阻抗Zm，自耦调压器T1与升压变压器连接提供交流电源，电源两端串联保护电阻R；分压电容C1和分压电容C2串联后并联接在保护电阻R和电源端之间，耦合电容器Ck和检测阻抗Zm串联后并联接在保护电阻R和电源端之间；保护电阻R与耦合电容器Ck之间的连接节点用于接入测试电缆，检测阻抗Zm两端连接高次谐波测量装置。4.根据权利要求3所述的电缆缺陷评估系统的建立方法，其特征在于：测试电缆支架包括固定杆和固定杆顶端连接的套圈，至少两个测试电缆支架呈一定间距固定在底板上。5.根据权利要求1所述的电缆缺陷评估系统的建立方法，其特征在于：所述高次谐波测量装置包括电压输入电路、第一A/D变换器、第一零交叉检测器、电流输入电路、第二A/D变换器、第二零交叉检测器、切换器、第一FPGA运算器、第二FPGA运算器、CPU、显示器、固定采样时钟发生器、操作面板；电压输入电路连接第一A/D变换器和第一零交叉(zerocross)检测器；电流输入电路连接第二A/D变换器和第二零交叉检测器，两变换器均连接至第一FPGA运算...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞宙，王天正，芦山，胡帆，梁基重，曹京津，刘宏，王欣伟，李冠良，张申，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14