一种电缆绝缘早期老化定位方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术属于电缆绝缘诊断领域，具体公开了一种电缆绝缘早期老化定位方法、系统、设备及介质，本发明专利技术首先对早期出现老化的电缆上的电压分布和漏电流分布特点进行分析，基于分析结果，不同频率的监测信号会在电缆上产生不同的电压分布，使得电缆端部测量的漏电流具有特殊的频域分布，且多模漏电流变化量分布模式与早期老化位置紧密相关，基于漏电流变化量分布特征的早期老化定位方法能够实现老化位置和老化程度的初步解耦；再基于共模漏电流变化量分布特征的基础上，设计等度量映射的精准定位算法，从测量的共模漏电流模式中提取出早期老化位置。定位误差相差小，测算准确，实现高精度的电缆绝缘早期老化定位。电缆绝缘早期老化定位。电缆绝缘早期老化定位。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆绝缘早期老化定位方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于电缆绝缘诊断领域，具体涉及一种电缆绝缘早期老化定位方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]电缆作为在城市电力输送中占据至关重要的一环，随着经济水平的不断提高，城市架空线路外敷线路逐渐被地下敷设电缆与内部管道电缆方式取代，电力电缆贯穿城市，它的运行安全、稳定、可靠是城市能源系统的重要因素，一旦出现电缆故障，直接影响城市居民工作生活，因此对城市电缆的安全运维工作是至关重要的。电缆具有良好的机械和电气性能，故障绝大多数原因来源于绝缘层的老化，影响老化的因素较多，电缆材料本身、外部运行环境以及人为或异物破坏等，每种因素或多种因素共同作用均会发生电缆不同程度的老化，按照促使电缆绝缘老化的应力进行区分可大致分为热老化、电老化、水老化、化学腐蚀、机械老化等，但根本原因是高温发热最终导致，持续高温造成热老化、绝缘老化主要诱导因素。在此领域，各界科研人员对其展开深入研究与检测方法，一般检测方法划分为在线和离线两种检测手段，在线监测以历史运行数据与当前数据相结合进行绝缘状态评估，而离线检测则以实验室预防性试验结合检测结果进行评估，常用的测量方法包括耐压试验、测量断裂伸长率、测量吸收比、测量泄漏电流、测量介质损耗角等，均能一定程度仿真出电缆故障与绝缘老化间的关系模型。但配电电缆敷设段距离远，地下空间有限，运维人员很难进入到下端检查具体故障节点，只能依靠节点故障信息传输回后台，通过数据传输及衰减模型测算相对位置，但目前较多的故障定位方法测算并不准确，导致运维人员很难确定精准的故障位置，对故障检修造成了很大的影响，若存在较大的误差，也会增加很大的运维成本，因此配电电缆的故障定位方法是值得研究的。
[0003]在对电缆整体绝缘状况进行评估的基础上进一步对电缆局部早期老化段进行定位有助于实现针对性的检修，从而降低系统运维成本。然而，目前对电缆绝缘局部早期老化定位方法的研究较少，现存研究大多依赖于行波注入，难以对绝缘电气参数平滑变化的电缆局部早期老化段进行定位。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电缆绝缘早期老化定位方法、系统、设备及介质，以解决现有的电缆绝缘早期老化定位方法测算不准确，难以精确定位，对检修造成影响和误差，增加运维成本的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种电缆绝缘早期老化定位方法，包括：
[0007]S1：分析电缆上电压分布和漏电流分布特点，获得老化位置特征、电缆上的电压和共模漏电流的特征；
[0008]S2：根据步骤S1获得的老化位置特征、电缆上的电压和共模漏电流的特征，确定共
模漏电流变化量分布与早期老化位置耦合关系，通过对电缆端部共模漏电流的测量进行早期老化初步定位；
[0009]S3：根据步骤S2确定的共模漏电流变化量分布与早期老化位置耦合关系，设计等度量映射的精准定位算法，从测量的共模漏电流测量值中提取出早期老化位置，获得训练好的等度量映射的精准定位算法，将实际数据输入等度量映射的精准定位算法，获得老化位置。
[0010]进一步的，所述电缆上的电压和共模漏电流的特征具体包括：
[0011]在单位幅值的共模监测电压注入时，电缆上的电压U和漏电流I
leak
有如下所示的特征：
[0012][0013]式中：U(0)为电缆首端位置处的电压，I
leak
(L)为电缆位置L处的漏电流，L为电缆长度。
[0014]进一步的，所述老化位置特征具体包括：
[0015]绝缘早期老化的存在将整条电缆划分为三个部分：首端完好段，早期老化段和末端完好段；对于末端完好段，电缆参数与完好时相同且末端边界条件不变化，共模信号波长与电压分布均不改变；对于早期老化段，绝缘电容的上升导致共模信号波长的减小；而对于首端完好段，共模信号波长与完好情况下相同。
[0016]进一步的，所述步骤S2具体包括：
[0017]电缆上的共模漏电流I
CM
由施加在电缆绝缘上的共模电压产生，表达式如下：
[0018][0019]式中：I
CM
表示共模漏电流，I
leak
(0)为电缆首端位置处的漏电流，U(x)为电缆上位置x处的电压，C(x)为电缆上位置x处的绝缘电容，j为常数，f为频率；对于早期老化的电缆，老化段绝缘电容的增加会导致共模漏电流的变化，共模漏电流的变化量可表示如式：
[0020]dI
CM
＝I
CM1
‑
I
CM0
[0021]式中：dI
CM
为共模漏电流的变化量，I
CM1
为测量的共模漏电流幅值；I
CM0
为电缆完好情况下的共模漏电流幅值。
[0022]进一步的，所述步骤S3具体包括：
[0023]设计初始值，包括漏电流分量数各频率的共模漏电流变化测量初始值，由n个共模漏电流分量分布组成的数据集如下所示：
[0024]P＝{dI
CM1
,dI
CM2
,...,dI
CMn
}
[0025]式中：P为共模漏电流分量，dI
CMn
为数据点；
[0026]每个数据点包含m个频率的共模漏电流的变化量，测量值表示如下：
[0027]dI
CMi
＝{dI
CMi
(f1),dI
CMi
(f2),...,dI
CMi
(f
j
),...,dI
CMi
(f
m
)}T
[0028]设置近邻点数量，近邻点数量为k，提取的早起老化位置特征为：
[0029]P
L
＝{l1,l2,...,l
i
,...,l
n
}
[0030]式中：f
m
为频率；P
L
为精准位置，l
n
为位置点；将输入的共模漏电流变化测量值归一
化处理，使用K邻近算法确定数据点d
ICMi
的邻近点值，将数据点d
ICMi
和其临近点之间的距离设置为欧式距离，将数据点d
ICMi
和其他点之间的距离设置为无穷大；使用Dijkstra算法计算任一两个数据之间的距离，构建距离矩阵DG，使用MDS算法从DG中提取低维度定位特征值，再将输出的最大特征记为早起老化位置特征量，将老化位置特征量缩放到[0,L]区间内作为精准位置P
L
的输出，等度量映射的精准定位算法训练结束，获得训练好的等度量映射的精准定位算法，将实际数据输入等度量映射的精准定位算法，获得老化位置。
[0031]进一步的，还包括仿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆绝缘早期老化定位方法，其特征在于，包括：S1：分析电缆上电压分布和漏电流分布特点，获得老化位置特征、电缆上的电压和共模漏电流的特征；S2：根据步骤S1获得的老化位置特征、电缆上的电压和共模漏电流的特征，确定共模漏电流变化量分布与早期老化位置耦合关系，通过对电缆端部共模漏电流的测量进行早期老化初步定位；S3：根据步骤S2确定的共模漏电流变化量分布与早期老化位置耦合关系，设计等度量映射的精准定位算法，从测量的共模漏电流测量值中提取出早期老化位置，获得训练好的等度量映射的精准定位算法，将实际数据输入等度量映射的精准定位算法，获得老化位置。2.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘早期老化定位方法，其特征在于，所述电缆上的电压和共模漏电流的特征具体包括：在单位幅值的共模监测电压注入时，电缆上的电压U和漏电流I
leak
有如下所示的特征：式中：U(0)为电缆首端位置处的电压，I
leak
(L)为电缆位置L处的漏电流，L为电缆长度。3.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘早期老化定位方法，其特征在于，所述老化位置特征具体包括：绝缘早期老化的存在将整条电缆划分为三个部分：首端完好段，早期老化段和末端完好段；对于末端完好段，电缆参数与完好时相同且末端边界条件不变化，共模信号波长与电压分布均不改变；对于早期老化段，绝缘电容的上升导致共模信号波长的减小；而对于首端完好段，共模信号波长与完好情况下相同。4.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘早期老化定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：电缆上的共模漏电流I
CM
由施加在电缆绝缘上的共模电压产生，表达式如下：式中：I
CM
表示共模漏电流，I
leak
(0)为电缆首端位置处的漏电流，U(x)为电缆上位置x处的电压，C(x)为电缆上位置x处的绝缘电容，j为常数，f为频率；对于早期老化的电缆，老化段绝缘电容的增加会导致共模漏电流的变化，共模漏电流的变化量可表示如式：dI
CM
＝I
CM1
‑
I
CM0
式中：dI
CM
为共模漏电流的变化量，I
CM1
为测量的共模漏电流幅值；I
CM0
为电缆完好情况下的共模漏电流幅值。5.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘早期老化定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：设计初始值，包括漏电流分量数各频率的共模漏电流变化测量初始值，由n个共模漏电流分量分布组成的数据集如下所示：P＝{dI
CM1
,dI
CM2
,...,dI
CMn
}式中：P为共模漏电流分量，dI
CMn
为数据点；
每个数据点包含m个频率的共模漏电流的变化量，测量值表示如下：dI
CMi
＝{dI
CMi
(f1),dI
CMi
(f2),...,dI
CMi
(f
j
),...,dI
CMi
(f
m
)}T设置近邻点数量，近邻点数量为k，提取的早起老化位置特征为：P
L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐乐，纪斌，刘学忠，贾雪峰，宋建伟，庞欢，刘甲一，甘时霖，王鹏威，李兆鑫，冯时，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：