一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法技术

本发明专利技术涉及一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法，步骤包括：S1、建立电缆的频谱信息数据库；S2、确定光波在电缆中的传输速度；S3、对待测电缆进行检测和分析。本发明专利技术在电缆绝缘的分析中，可以提前得知绝缘状态，便于有序、有计划的对老化电缆进行处理，避免了因突发电缆故障而导致的停电损失和应急维修导致的经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法
本专利技术属于电力安全监测
，涉及电缆的局部老化故障检测，尤其是一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法。
技术介绍
在当前高速发展的电力设施环境下，电缆被大量应用。电缆属于弱绝缘设备，会因各种机械因素、电气因素导致绝缘老化而造成故障。对于电缆的测试，包括电缆绝缘性能测试和定位绝缘劣化的部位。当前我们对电缆故障的定位技术，属于TDR时域反射法，采用时域反射法TDR进行测试存在一些缺陷，一个是定位电缆长度较短，一般仅用于3公里以下的故障定位；二是TDR时域反射法可能会获取数十次反射，很难计算故障位置，因此实际应用受限制；三是时域反射法针对短路和开路故障反射明显，但是这两种故障几率很小，大部分的高阻故障时无法直接用时域反射法直接定位的，还需要进行高压击穿定位，这样就增加了工作难度和危险性，对电缆也有一定损伤。在电缆绝缘性能方面，常规的检查电缆绝缘缺陷的方式是耐压试验，从最开始的直流耐压，发展到工频交流耐压、超低频和串联谐振耐压，技术手段不断完善，但是有一个缺陷始终没有解决—检测过程对电缆绝缘的损伤。这几种方案存在着几个缺陷：一是电缆早期的老化不易通过破坏性手段直接发现，也就是耐压试验一切正常，对于初期的老化，耐压试验无法有效检测；二是耐压试验属于破坏性试验，破坏性手段本身会加速脆弱部位的老化，很有可能耐压试验通过了，但是由于试验的破坏性，使得绝缘薄弱点或绝缘缺陷在试验后扩大，导致使用中电缆绝缘故障或再次送电时电缆故障；三是局部老化发生的位置很难进行定位查找。因此，发展一种电缆无损检测手段是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法，能够无损的对电缆进行绝缘评估、老化故障检测并定位，提高电缆检测水平。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法，步骤包括：S1、建立电缆的频谱信息数据库；S2、确定光波在电缆中的传输速度；S3、对待测电缆进行检测和分析。而且，所述S1具体包括选择若干不同材质、不同长度的无故障电缆进行频谱测量，确定每种电缆的阻抗和相位的谐振频谱特性。而且，所述谐振频谱特性包括电缆各采集点谐振频谱各点位的幅值范围和射频光波在电缆中传输的衰减数据。而且，所述S2具体内容包括：选择具有不同的电导线芯材料、绝缘层材料、电导线芯直径、绝缘材料厚度、环境温度、频率和/或电导线芯数量的无故障电缆，进行射频波传输速度的测量。而且，用于进行射频波传输速度的测量的每一种电缆的数量均不少于10根。而且，所述S3具体内容包括：S31、对待测电缆进行频谱测量；S32、将实测频谱信息与数据库中对应电缆的预存频谱信息进行对比，判断实测频谱信息与预存频谱信息是否一致；若是，则待测电缆无故障；若否，则判定待测电缆存在故障；S33、根据S2中获得光波在对应电缆中的传输速度和故障频谱的产生时间对故障点进行定位；S34、判断故障点老化程度。而且，所述S34的判断标准为：当实测频谱的阻抗谐振特性不变，振荡幅度减小达到阈值时，判定为电缆轻微老化；当实测频谱的阻抗频谱呈现指数函数特征，振荡现象消失时，判定为严重老化；其他判定为待确定故障。而且，对所述待确定故障的处理包括：对对应电缆进行二测检测，若二次检测结果依然是待确定故障，则判定电缆无故障；若二次检测结果为不同于待确定故障的新的结果，则按新结果进行处理。本专利技术的优点和积极效果是：(1)可以大大的节约电缆绝缘试验的成本，避免高压试验的危险；(2)在电缆故障点的查找中，可以快速的定位，加快恢复时间；(3)在电缆绝缘的分析中，可以提前得知绝缘状态，便于有序、有计划的对老化电缆进行处理，避免了因突发电缆故障而导致的停电损失和应急维修导致的经济损失。附图说明图1为用于电缆局部老化故障检测定位方法的流程图；图2为电缆阻抗向量频谱特性图；图3为微老化状态阻抗向量频谱图；图4为中度老化状态阻抗向量频谱图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法，利用射频波谱技术(也可以称为频域谐振阻抗技术)来实现。射频波谱技术实质是通过非破坏性手段，获得等单位长度电缆的阻抗连续性特征，通过连续性向量特征进行分析和定位的技术。试验研究发现，电缆绝缘出现故障时，等效阻抗至少会在一个特征频率的外部试验环境产生谐振，该谐振特征可以通过阻抗向量的频域特性进行捕捉。通过检测电缆的频域阻抗向量特性，通过分析频域阻抗向量的连续特征进行故障定位和老化诊断。通常，影响电缆老化的因素有机械因素(挤压\变形等)、电气因素包括芯线电阻(高温改变电导率)、电感(局部孔洞)、漏电抗(水树老化等)、电容量(整体老化、挤压等)。机械因素会导致(局部)电气参数的改变，电气参数改变会导致传输特性改变，如：1)电缆的特性波阻抗随频率呈现非线性函数关系，2)电缆等效参数的改变会影响波速。在射频波谱测试中会出现非连续点。非连续点是指频域或时域的功率反射点，当设备绝缘出现异常时，会在某个分支电流上产生信号反射，该反射信号会分布叠加到整个频带上(频域散射)，包括原始发射信号和回路响应信号，该特征在等效电路上表现为等单位长度阻抗的非连续点。这个非连续点就是绝缘缺陷的位置。实现频域阻抗绝缘特性的分析，首先要取得试品的阻抗谐振频谱模型。由于现实的电缆设备的长度是不确定的，不同材料的电缆谐振特性也不是固定的，所以需要获取试品的谐振频谱和对电缆阻抗连续性特征进行建模。一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法的具体步骤包括：S1、建立阻抗谐振频谱的数据库；选择若干不同材质、不同长度的电缆进行频谱测量，确定每种电缆的阻抗谐振频谱特性，以及射频光波在不同长度的电缆传输后其阻抗和相位幅值的衰减程度，再根据各个电缆的长度计算出射频光波在同一电缆中传输时随长度的衰减率。将实际测试得到的在不同材质、不同长度电缆中传输的阻抗谐振频谱信息以及根据这些频谱信息计算频谱各个点位的幅值范围存储在数据库中，再将该电缆对应的射频光波在其中传输的衰减信息以及衰减范围也存储在数据库中，得到各个电缆的频域阻抗向量特性，构成后续测试时用以判定老化与否的对比标准。实际实验中发现，阻抗幅值衰减特性明显，相位幅值衰减特性较轻，在精确度要求不高、硬件配置偏低时可以仅考虑阻抗衰减，可以节省计算时间和内存。这里说的不同材质的电缆是指具有不同的电导线芯材质、直径或数量的电缆，具有不同的绝缘层材质及厚度的电缆。每一种电缆不同长度的电缆各十根以上，长度为2m、5m、10m、15m、20m、30m、50m等。采用射频信号发生器生成射频信号、射频频谱分析仪接收经电缆传输后的频谱信号。S2、确定光波在每种电缆中的传输速度；由于波速是一个受多种因素影响的复杂过程，且影响波速的主要因素有电导线芯的材料、绝缘层材料、电导线芯的直径、绝缘材料的厚度、环境温度、频率、电导线芯的数量等。因此，选择具有不同的电导线芯材料、绝缘层材料、电导线芯直径、绝缘材料厚度、环境温度、频率、电导线芯数量的电缆各不少于10根，进行射频波传输速度的测量。测试电缆长度一致，优选50m以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法，其特征在于：步骤包括：S1、建立电缆的频谱信息数据库；S2、确定光波在电缆中的传输速度；S3、对待测电缆进行检测和分析。

【技术特征摘要】
1.一种用于电缆的局部老化故障检测定位方法，其特征在于：步骤包括：S1、建立电缆的频谱信息数据库；S2、确定光波在电缆中的传输速度；S3、对待测电缆进行检测和分析。2.根据权利要求1所述的用于电缆的局部老化故障检测定位方法，其特征在于：所述S1具体包括选择若干不同材质、不同长度的无故障电缆进行频谱测量，确定每种电缆的阻抗和相位的谐振频谱特性。3.根据权利要求2所述的用于电缆的局部老化故障检测定位方法，其特征在于：所述谐振频谱特性包括电缆各采集点谐振频谱各点位的幅值范围和射频光波在电缆中传输的衰减数据。4.根据权利要求1所述的用于电缆的局部老化故障检测定位方法，其特征在于：所述S2具体内容包括：选择具有不同的电导线芯材料、绝缘层材料、电导线芯直径、绝缘材料厚度、环境温度、频率和/或电导线芯数量的无故障电缆，进行射频波传输速度的测量。5.根据权利要求4所述的用于电缆的局部老化故障检测定位方法，其特征在于：用于进行射频波传输速度的测量的每一种电缆的数量均不少于10根。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海丞，李玉烨，李万超，李斌，张海丰，吕根，苑宝义，梁海深，史成广，鄂家兴，王明昊，谢学磊，肖志超，舒可心，寇淼，周建伟，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12