一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法技术

本发明专利技术公开了一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，涉及电力电缆受潮分析技术领域，该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法


[0001]本专利技术涉及电力电缆受潮分析
，具体来说，涉及一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法
。

技术介绍

[0002]交联聚乙烯（
XLPE
）绝缘电力电缆是一种常用于输电和分配电能的电缆类型，
XLPE
电缆的主要绝缘材料是交联聚乙烯，通过在高温和高压条件下处理聚乙烯而制成的，这种绝缘材料具有出色的电气性能，可以承受较高的电压
。
同时，
XLPE
绝缘具有优秀的电气特性，包括低电阻
、
低电介质损耗和高绝缘阻力，这使得
XLPE
电缆适用于输电和分配电能，可以在高电压下工作，而且稳定性好
。
交联聚乙烯绝缘电力电缆还具有出色的热稳定性，可以在较高温度下工作而不失效，对于电力输送和分配系统中长时间运行非常重要
。
[0003]近年来，
XLPE
电缆因其良好的电气性能和机械性能，在电力系统中得到了日益广泛的应用
。
为了连接两段交联聚乙烯（
XLPE
）绝缘电力电缆，通常需要使用中间接头，中间接头是一种电缆连接装置，它允许将两根电缆的绝缘部分连接在一起，以确保电力传输的连续性和可靠性
。
[0004]然而，随着应用规模的增长，
XLPE
电缆及其中间接头的故障率也随之剧增，相关电缆与中间接头故障统计表明，环境问题是引发电缆绝缘故障的主要因素
。
而其中最常见的环境问题就是潮湿因素，在阴雨天气中，空气湿度一般达到
95%
，有时甚至高达
100%。
在这种潮湿天气下制作电缆接头，空气中的潮气容易通过接头进入电缆内部，造成电缆绝缘性能劣化
。
此外，常见的
10kVXLPE
电缆采用电缆沟敷设和直埋敷设，电缆的外部运行环境十分恶劣，电缆沟道中常有大量污水淤积，运行中的电缆直接浸泡在污水中，而直埋敷设的电缆直接与潮湿的土壤接触，潮气和水分容易通过外护套破损处侵入电缆内部，造成绝缘劣化，最终引发电缆绝缘故障
。
[0005]因此，电缆及中间接头的受潮缺陷的及时检出对于评估电缆线路的绝缘健康水平，制定针对性检修策略具有十分重要的意义
。
[0006]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案
。

技术实现思路

[0007]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题
。
[0008]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，该方法包括以下步骤：
S1、
选取多个交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头作为受潮试验样本；
S2、
分别将受潮试验样本置于不同受潮场景中进行受潮试验，依次测量每个受潮试验样本的介电谱曲线，并搭建相应的等效电路模型；
S3、
利用仿真软件对等效电路模型进行仿真，调节电路模型参数，并记录不同电路模型参数下的脉冲波形图像，形成脉冲波形库；
S4、
在实际中间接头测试端注入脉冲信号，测量与记录实测脉冲波形图像，并与脉冲波形库进行匹配，分析实际中间接头的受潮状态
。
[0009]进一步的，分别将受潮试验样本置于不同受潮场景中进行受潮试验，依次测量每个受潮试验样本的介电谱曲线，并搭建相应的等效电路模型包括以下步骤：
S21、
在封闭的试验环境中设定不同潮湿环境与不同受潮时长构成的受潮场景，使得每个受潮试验样本均达到各自预设的受潮程度；
S22、
将受潮程度的数值区间按照升序命名为不同级别的受潮状态；
S23、
利用频域介电谱技术测量每个受潮试验样本的介电谱曲线；
S24、
依据交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头的结构特性与介电谱曲线的介电参数构建每个受潮试验样本对应的等效电路模型；
S25、
提取介电谱曲线中的介电指纹与拟合指纹搭建向量机模型，建立受潮程度与等效电阻
R
之间的关联关系
。
[0010]进一步的，等效电路模型包括等效电阻
R、
等效电容
C1、
等效电容
C2、
等效电容
C3、
等效电感
L1、
等效电感
L2、
等效电感
L3、
等效电感
L4
及波阻抗
Z
；其中，等效电阻
R
为水与导电硅胶的等效电阻，等效电容
C1
为交联聚乙烯绝缘电力电缆与纤芯交联聚乙烯绝缘电力电缆的等效电容，电容
C2
为交联聚乙烯绝缘电力电缆与纤芯交联聚乙烯绝缘电力电缆之间导电硅胶的等效电容，电容
C3
为与等效电容
C1
对称的等效电容，等效电感
L1
与等效电感
L2
分别中间接头一侧线芯与导电硅胶处的等效电感，等效电感
L3
与等效电感
L4
分别中间接头另一侧线芯与导电硅胶处的等效电感
。
[0011]进一步的，提取介电谱曲线中的介电指纹与拟合指纹搭建向量机模型，建立受潮程度与等效电阻之间的关联关系包括以下步骤：
S251、
提取受潮试验样本对应的介电谱曲线中的介电指纹；
S252、
利用扩展源数据的拟合分析算法对介电指纹进行扩充，构建用于搭建向量机模型的训练数据集；
S253、
利用训练数据集对向量机模型进行训练，建立实现受潮程度与等效电阻之间关联预测的向量机模型
。
[0012]进一步的，提取受潮试验样本对应的介电谱曲线中的介电指纹包括以下步骤：
S2511、
提取介电谱曲线中的
tan
δ
曲线；
S2512、
选取
tan
δ
曲线中高频段四个特征范围内的积分值并提取四组介电指纹，该介电指纹的提取表达式为：；式中，
D1、D2、D3及
D4分别表示四组介电指纹；
f
表示
tan
δ
曲线；
S2513、
提取交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头内部的导电硅胶的电导率作为辅助介电指纹，并与四组介电指纹合并为五组介电指纹
。
[0013]进一步的，利用扩展源数据的拟合分析算法对介电指纹进行扩充，构建用于搭建向量机模型的训练数据集包括以下步骤：
S2521、
将受潮试验样本的介电常数作为自变量
X
，将受潮程度数值作为自变量
Y
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、
选取多个交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头作为受潮试验样本；
S2、
分别将所述受潮试验样本置于不同受潮场景中进行受潮试验，依次测量每个所述受潮试验样本的介电谱曲线，并搭建相应的等效电路模型；
S3、
利用仿真软件对所述等效电路模型进行仿真，调节电路模型参数，并记录不同所述电路模型参数下的脉冲波形图像，形成脉冲波形库；
S4、
在实际中间接头测试端注入脉冲信号，测量与记录实测脉冲波形图像，并与所述脉冲波形库进行匹配，分析实际中间接头的受潮状态
。2.
根据权利要求1所述的一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，其特征在于，所述分别将所述受潮试验样本置于不同受潮场景中进行受潮试验，依次测量每个所述受潮试验样本的介电谱曲线，并搭建相应的等效电路模型包括以下步骤：
S21、
在封闭的试验环境中设定不同潮湿环境与不同受潮时长构成的受潮场景，使得每个所述受潮试验样本均达到各自预设的受潮程度；
S22、
将受潮程度的数值区间按照升序命名为不同级别的受潮状态；
S23、
利用频域介电谱技术测量每个所述受潮试验样本的介电谱曲线；
S24、
依据交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头的结构特性与所述介电谱曲线的介电参数构建每个所述受潮试验样本对应的等效电路模型；
S25、
提取所述介电谱曲线中的介电指纹与拟合指纹搭建向量机模型，建立所述受潮程度与等效电阻
R
之间的关联关系
。3.
根据权利要求2所述的一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，其特征在于，所述等效电路模型包括等效电阻
R、
等效电容
C1、
等效电容
C2、
等效电容
C3、
等效电感
L1、
等效电感
L2、
等效电感
L3、
等效电感
L4
及波阻抗
Z
；其中，所述等效电阻
R
为水与导电硅胶的等效电阻，所述等效电容
C1
为交联聚乙烯绝缘电力电缆与纤芯交联聚乙烯绝缘电力电缆的等效电容，所述电容
C2
为交联聚乙烯绝缘电力电缆与纤芯交联聚乙烯绝缘电力电缆之间导电硅胶的等效电容，所述电容
C3
为与所述等效电容
C1
对称的等效电容，所述等效电感
L1
与所述等效电感
L2
分别中间接头一侧线芯与导电硅胶处的等效电感，所述等效电感
L3
与所述等效电感
L4
分别中间接头另一侧线芯与导电硅胶处的等效电感
。4.
根据权利要求2所述的一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，其特征在于，所述提取所述介电谱曲线中的介电指纹与拟合指纹搭建向量机模型，建立所述受潮程度与等效电阻之间的关联关系包括以下步骤：
S251、
提取所述受潮试验样本对应的所述介电谱曲线中的介电指纹；
S252、
利用扩展源数据的拟合分析算法对所述介电指纹进行扩充，构建用于搭建向量机模型的训练数据集；
S253、
利用所述训练数据集对所述向量机模型进行训练，建立实现所述受潮程度与等效电阻之间关联预测的向量机模型
。5.
根据权利要求4所述的一种交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头受潮状态分析方法，其特征在于，所述提取所述受潮试验样本对应的所述介电谱曲线中的介电指纹包括以下步
骤：
S2511、
提取所述介电谱曲线中的
tan
δ
曲线；
S2512、
选取所述
tan
δ
曲线中高频段四个特征范围内的积分值并提取四组介电指纹，该介电指纹的提取表达式为：；式中，
D1、D2、D3及
D4分别表示四组介电指纹；
f
表示
tan
δ
曲线；
S2513、
提取交联聚乙烯绝缘电力电缆中间接头内部的导电硅胶的电导率作为辅助介电指纹，并与四组介电指纹合并为五组介电指纹
。6.

【专利技术属性】
技术研发人员：施希锋，方志远，
申请(专利权)人：江苏嘉盟电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：