一种电缆缓冲层缺陷检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电缆缓冲层缺陷检测方法及装置，方法包括以下步骤：向电缆线芯施加不同电压频率的高频交流电压，并采集所产生的电流信号；根据是否有明显局放信号判断是否存在缓冲层缺陷，选取局部放电量最大的信号所对应的频率作为测量电缆缓冲层缺陷位置所用频率；进行缓冲层缺陷定位，记录高频交流高压施加时刻、局放信号出现在首端时刻以及末端时刻，并计算电缆缓冲层缺陷位置；整合多个缺陷位置数据，得到电缆缺陷位置；根据电缆缓冲层缺陷位置，两侧布置超声信号采集装置，再次施加高频交流电压，并根据采集的信号，对缓冲层缺陷位置进行精准定位。本发明专利技术采用高频电流检测与超声检测结合的方式，可实现对电缆缓冲层缺陷的精准定位。缺陷的精准定位。缺陷的精准定位。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆缓冲层缺陷检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种电缆缓冲层缺陷检测方法及装置，属于电缆检测


技术介绍

[0002]在我国经济快速发展和城市化进程不断加快的情况下，城市电网对电能的需求量以及电能质量提出了越来越高的要求。在这种情况下，凭借自身电气性能优良、传输容量大、安装与维护方便等优点，XLPE绝缘电缆逐渐成为地下输电系统的核心输电设备之一，并对电缆线路的运维检修提出了更多挑战。近年来，随着电缆线路投运时间推移，电缆设备逐渐老化，由电缆缓冲层烧蚀引发本体故障的案例陆续出现，尤其是在110kV及以上电压等级的电缆线路中，因电缆缓冲层烧蚀引发的故障占其故障总数的40％以上，并且故障次数有显著增加的趋势。并且此类电缆缺陷潜伏性高，作用范围大，目前XLPE绝缘电缆缓冲层故障检测方法也不够完善、难以实现状态评估，一旦出现故障无法局部修复，只能整段更换电缆，给电网运行安全带来了严重影响。
[0003]现阶段针对电缆缓冲层的研究，邓声华等人模拟电力电缆敷设环条件，测试了电缆自然吸潮下缓冲层体积电阻率变化情况。黄宇等人探究了不同温度、压力对缓冲层交直流电阻的影响。汪传斌测试了缓冲层的介电性能与导热性能变化。以上研究针对电缆缓冲层的体积电阻(率)、介电常数与导热系数等电学与热力学特性，能够定性的反应电缆缓冲层的整体质量情况，而无法灵敏反应缆缓冲层的具体缺陷并精准识别体缺陷位置。
[0004]现阶段针对电缆缓冲层缺陷检测，方法可分为X射线检测法以及气体检测法。(一)X射线检测法主要是依据电力电缆各层结构对射线的衰减能力以及透照厚度均存在差异，会在底片上生成性能灰度不一的影像。因此可以采用X射线的方式对电缆内部结构进行无损成像，并通过对图像特征分析实现电缆缓冲层缺陷的识别。然而该方法受检测环境影响较大，难以在实际电缆运行场所中区分绝缘层与屏蔽层之间的缓冲层灼伤点缺陷，且为了保证成像质量，需要调整透射厚度、透射角度、相质剂灵敏度等诸多参数，操作难度和工作量较大，无法满足投运电缆的检测需求。因而该方法一般应用于电缆生产制造的出场环节检测。(二)气体检测法是一种基于化学衍生物的检测方法，在识别电力设备缺陷中广泛应用，其通过气相色谱仪分析XLPE电缆产生的特征气体成分和浓度，并以此分析电缆状态从而检测电缆缓冲层是否存在缺陷。然而当电缆缓冲层采用的材料不同时，其产生气体的成分组成不同，因此对于不同规格的电缆需要分别测定其特征气体。并且特征气体浓度同样受到温度和检测距离等因素影响，并且在电缆缓冲层产生的初期阶段气体积累浓度不足。
[0005]上述方法都难以有效识别缓冲层早期缺陷并精准定位的问题，无法起到排查缓冲层隐患的作用。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种电缆缓冲层缺陷检测方法及装置，能够有效识别缓冲层早期缺陷并精准定位，排查缓冲层隐患。
[0007]本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供的一种电缆缓冲层缺陷检测方法，包括以下步骤：
[0009]向高压电缆线芯施加不同电压频率的高频交流电压，并采集高压电缆的金属铠装层接地部分所产生的高频电流信号；
[0010]检测所采集的不同电压频率下的电流信号是否有局部放电量超过50pC的局放信号，如果有则存在缓冲层缺陷，并选取所有信号中局部放电量最大的信号所对应的频率作为测量电缆缓冲层缺陷位置所用频率；
[0011]根据测量电缆缓冲层缺陷位置所用频率进行电缆缓冲层缺陷定位，记录高频交流高压施加时刻t0、局放信号出现在首端时刻t
s
以及末端时刻t
m
，并计算电缆缓冲层缺陷位置l
i
；
[0012]改变施加高频交流电压的频率，重复k次上述操作，得到电缆缺陷位置的集合V＝[l1,l2,l3…
l
n
]，并将上述k个缺陷位置数据进行整合，得到电缆缺陷位置l；
[0013]再次施加高频交流电压，对检测的电缆缓冲层缺陷位置l
i
两侧超声信号进行采集，并根据采集的超声信号对电缆缓冲层缺陷位置进行精准定位。
[0014]作为本实施例一种可能的实现方式，所述向高压电缆线芯施加不同电压频率的高频交流电压，包括：以所施加的最低频率ω
min
为基准，逐级增加，分别选取2ω
min
、3ω
min
...nω
min
依次向高压电缆线芯施加高频交流电压，n为正整数。
[0015]作为本实施例一种可能的实现方式，所述的最低频率ω
min
优选10kHz，n＝10，最高频率为100kHz。
[0016]作为本实施例一种可能的实现方式，所述计算电缆缓冲层缺陷位置l
i
，包括：
[0017]计算电缆缓冲层缺陷位置为l
i
与电缆首端时刻t
s
的关系：
[0018]l
i
＝v(t
s
‑
t0)
[0019]其中，t0表示电缆缓冲层缺陷发生局放的时刻，v表示局放信号在电缆铠装层处的传递波速；
[0020]计算电缆缓冲层缺陷位置到电缆末端距离与电缆末端的时刻t
m
的关系：
[0021]L
‑
l
i
＝v(t
m
‑
t0)
[0022]联立上述两个关系式并消除电缆缓冲层缺陷发生局放的时刻t0，得到电缆缓冲层缺陷位置l
i
；
[0023][0024]其中，L表示电缆长度，t
m
表示局放传递到电缆末端的时刻，t
s
表示电缆首端时刻，v表示局放信号在电缆铠装层处的传递波速。
[0025]作为本实施例一种可能的实现方式，所述将上述k个缺陷位置数据进行整合，得到电缆缺陷位置l，包括：
[0026]求取所述缺陷位置数据的平均值与标准差S
l
：
[0027][0028][0029]通过设置置信区间100(1
‑
α)％，确定数据范围ξ：
[0030][0031][0032]剔除不良数据，得到符合数据范围的数据点并建立新的数据集V
’
，求取新的数据集V
’
中数据的平均值作为最终的数据结果l。
[0033]作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据采集的超声信号对电缆缓冲层缺陷位置进行精准定位，包括：
[0034]对采集的超声信号进行去噪处理；
[0035]根据去噪处理后的超声信号进行缺陷精准定位。
[0036]作为本实施例一种可能的实现方式，所述对采集的超声信号进行去噪处理，包括：
[0037]以超声传感器i为基准，D＝τ
j
‑
τ
i
，两超声传感器探测到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆缓冲层缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：向高压电缆线芯施加不同电压频率的高频交流电压，并采集高压电缆的金属铠装层接地部分所产生的高频电流信号；检测所采集的不同电压频率下的电流信号是否有局部放电量超过50pC的局放信号，如果有则存在缓冲层缺陷，并选取所有信号中局部放电量最大的信号所对应的频率作为测量电缆缓冲层缺陷位置所用频率；根据测量电缆缓冲层缺陷位置所用频率进行电缆缓冲层缺陷定位，记录高频交流高压施加时刻t0、局放信号出现在首端时刻t
s
以及末端时刻t
m
，并计算电缆缓冲层缺陷位置l
i
；改变施加高频交流电压的频率，重复k次上述操作，得到电缆缺陷位置的集合V＝[l1,l2,l3…
l
n
]，并将上述k个缺陷位置数据进行整合，得到电缆缺陷位置l；再次施加高频交流电压，对检测的电缆缓冲层缺陷位置l
i
两侧超声信号进行采集，并根据采集的超声信号对电缆缓冲层缺陷位置进行精准定位。2.根据权利要求1所述的一种电缆缓冲层缺陷检测方法，其特征在于，所述向高压电缆线芯施加不同电压频率的高频交流电压，包括：以所施加的最低频率ω
min
为基准，逐级增加，分别选取2ω
min
、3ω
min
...nω
min
依次向高压电缆线芯施加高频交流电压，n为正整数。3.根据权利要求1所述的一种电缆缓冲层缺陷检测方法，其特征在于，所述计算电缆缓冲层缺陷位置l
i
，包括：计算电缆缓冲层缺陷位置为l
i
与电缆首端时刻t
s
的关系：l
i
＝v(t
s
‑
t0)其中，t0表示电缆缓冲层缺陷发生局放的时刻，v表示局放信号在电缆铠装层处的传递波速；计算电缆缓冲层缺陷位置到电缆末端距离与电缆末端的时刻t
m
的关系：L
‑
l
i
＝v(t
m
‑
t0)联立上述两个关系式并消除电缆缓冲层缺陷发生局放的时刻t0，得到电缆缓冲层缺陷位置l
i
；其中，L表示电缆长度，t
m
表示局放传递到电缆末端的时刻，t
s
表示电缆首端时刻，v表示局放信号在电缆铠装层处的传递波速。4.根据权利要求1所述的一种电缆缓冲层缺陷检测方法，其特征在于，所述将上述k个缺陷位置数据进行整合，得到电缆缺陷位置l，包括：求取所述缺陷位置数据的平均值与标准差S
l
：：通过设置置信区间100(1
‑
α)％，确定数据范围ξ：
Z～N(0,1)剔除不良数据，得到符合数据范围的数据点并建立新的数据集V
’
，求取新的数据集V
’
中数据的平均值作为最终的数据结果l。5.根据权利要求1所述的一种电缆缓冲层缺陷检测方法，其特征在于，所述根据采集的超声信号对电缆缓冲层缺陷位置进行精准定位，包括：对采集的超声信号进行去噪处理；根据去噪处理后的超声信号进行缺陷精准定位。6.根据权利要求5所述的一种电缆缓冲层缺陷检测方法，其特征在于，所述对采集的超声信号进行去噪处理，包括：以超声传感器i为基准，D＝τ
j
‑
τ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴淑群，靖子洋，王子昕，李宗泳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：