【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能电网监测，涉及到一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法。
技术介绍
1、随着城市化进程的加速，电力需求持续增长，高压电缆作为城市供电的主要载体，其安全性和稳定性对城市的正常运转至关重要。然而，由于地下线缆隧道环境的复杂性，高压电缆在运行过程中可能会遭遇各种故障，如过载、短路、绝缘老化等。这些故障不仅可能导致供电中断，还可能引发火灾等安全事故。因此，对地下线缆隧道中的高压电缆进行实时故障监测和预警具有重要的实际意义。
2、现有高压电缆故障监测方法已规避传统人工巡检和离线监测主观性强且实时效益低的缺陷，采用在线监测设备实时感知高压电缆电力信息进行故障排查，虽满足现有要求，但仍存在一定的局限性，其具体表现在：
3、1、现有方法往往在高压电缆出现一定程度故障之后才能探测到故障信号或异常情况，造成监测和诊断的滞后性，未能有效捕捉局部放电现象是故障发生前兆的关键信息，从而无法尽可能在故障发生初期及时进行故障风险预估，限制快速准确地响应潜在故障的能力，此外尽管存在部分现有方法能够察觉局部放电现象的发生并进行预警，但局部放电现象的存在并不意味着故障的绝对发生，因此往往缺乏局部放电现象所在高压电缆线段的故障风险全面核查，进而不利于故障监测结果的合理准确反馈。
4、2、现有方法的高压电缆监测设备多采用有线布设方式，受到监测环境的限制与影响，且需要额外的电源供应，可能导致较高的功率消耗和成本维护，在布设层面不具有灵活性、便捷性、可扩展性以及低成本性，而在数据监测层面多从外部向内部进行监测
技术实现思路
1、鉴于此，为解决上述
技术介绍
中所提出的问题，现提出一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，包括：
4、s1.目标高压电缆划分：将地下线缆隧道铺设的某高压电缆记为目标高压电缆，依据目标高压电缆布设的各放电感应线圈位置，将目标高压电缆划分为各电缆线段，记为各目标高压电缆段；
5、s2.局部放电现象判定：将各目标高压电缆段与各放电感应线圈一一对应，利用放电感应线圈实时监测目标高压电缆段的感应脉冲信息，判定各目标高压电缆段是否存在局部放电现象；
6、s3.故障风险预估指令触发：将存在局部放电现象的各目标高压电缆段记为各潜在故障高压电缆段，由各潜在故障高压电缆段的放电感应线圈触发故障风险预估指令；
7、s4.警戒故障高压电缆段筛选：接收故障风险预估指令，对各潜在故障高压电缆段的内置传感器监测信息进行采集和解析，获取各潜在故障高压电缆段的故障风险预估指数，进一步筛选出各警戒故障高压电缆段；
8、s5.警戒故障高压电缆段反馈：对各警戒故障高压电缆段进行故障预警反馈。
9、优选地，所述感应脉冲信息包括设定时间段内接收的各脉冲信号的频率区间、幅度以及波形曲线。
10、优选地，所述判定各目标高压电缆段是否存在局部放电现象，包括：提取各目标高压电缆段的感应脉冲信息中设定时间段内接收的各脉冲信号的频率区间,将其分别与web云端存储的局部放电信号特定频率区间进行比对，获取各目标高压电缆段设定时间段内接收的各脉冲信号的重合频率数量mij以及局部放电信号特定频率区间的整数频率数量m整，其中i为各目标高压电缆段的编号，i＝1，2，...，a，j为设定时间段内接收的各脉冲信号的编号，j＝1，2，...，b，由公式得到各目标高压电缆段脉冲信号的频率吻合度，其中b为设定时间段内接收的脉冲信号数量。
11、提取各目标高压电缆段的感应脉冲信息中设定时间段内接收的各脉冲信号的波形曲线，将某目标高压电缆段设定时间段内接收的各脉冲信号的波形曲线依次导入cad软件的同一坐标系内，分别获取该目标高压电缆段设定时间段内接收的各脉冲信号的波形曲线长度，并计算该目标高压电缆段脉冲信号的平均波形曲线长度。
12、当该目标高压电缆段设定时间段内接收的各脉冲信号的波形曲线全部导入cad软件的同一坐标系后，进行叠加分析，获取该目标高压电缆脉冲信号的整体波形重合曲线长度。
13、由整体波形重合曲线长度与平均波形曲线长度的比值作为该目标高压电缆段脉冲信号的波形规律吻合度，进而得到各目标高压电缆段脉冲信号的波形规律吻合度βi。
14、提取各目标高压电缆段的感应脉冲信息中设定时间段内接收的各脉冲信号的幅度vij，结合web云端存储预设的局部放电信号幅度阈值v0，分析各目标高压电缆段脉冲信号的强度系数χi，其计算公式为：
15、
16、其中vi(j-1)为第i个目标高压电缆段设定时间段内接收的第j-1个脉冲信号的幅度；
17、进而由公式得到各目标高压电缆段脉冲信号的综合匹配度，其中e为自然常数。
18、优选地，所述判定各目标高压电缆段是否存在局部放电现象，还包括：将各目标高压电缆段脉冲信号的综合匹配度与预设的脉冲信号综合匹配度合理阈值进行比对，若某目标高压电缆段脉冲信号的综合匹配度大于或等于预设的脉冲信号综合匹配度合理阈值，则判定该目标高压电缆段存在局部放电现象，反之判定该目标高压电缆段不存在局部放电现象，进而得到各目标高压电缆段是否存在局部放电现象的判定结果。
19、优选地，所述内置传感器监测信息包括光纤光栅传感器监测信息、光纤温度传感器监测信息和光纤电能传感器监测信息。
20、其中，光纤光栅传感器监测信息包括设定时间段内各导电线芯与光纤光栅传感器布设点间的最大距离变化值和最大应力变化值。
21、光纤温度传感器监测信息包括设定时间段内各监测时间点的平均温度值和最大温度梯度值。
22、光纤电能传感器监测信息包括设定时间段内各光纤电能传感器布设点的电压监测波形图和电流监测波形图。
23、优选地，所述对各潜在故障高压电缆段的内置传感器监测信息进行解析，包括：提取各潜在故障高压电缆段的光纤光栅传感器监测信息中设定时间段内各导电线芯与光纤光栅传感器布设点间的最大距离变化值δdi′c和最大应力变化值δfi′c，其中i′为各潜在故障高压电缆段的编号，i′＝1，2，...，a′，c为各导电线芯的编号，c＝1，2，...，h，结合web云端存储的各潜在故障高压电缆段初始布设光纤光栅传感器时设定光纤光栅传感器布设点与各导电线缆间的参照距离di″c和参照应力值f′i′c，分析各潜在故障高压电缆线段的机械形变程度系数λi′，其计算公式为：
24、
25、优选地，所述对各潜在故障高压电缆段的内置传感器监测信息进行解析，还包括：提取各潜在故障高压电缆段的光纤温度传感器监本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述感应脉冲信息包括设定时间段内接收的各脉冲信号的频率区间、幅度以及波形曲线。
3.根据权利要求2所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述判定各目标高压电缆段是否存在局部放电现象，包括：提取各目标高压电缆段的感应脉冲信息中设定时间段内接收的各脉冲信号的频率区间,将其分别与WEB云端存储的局部放电信号特定频率区间进行比对，获取各目标高压电缆段设定时间段内接收的各脉冲信号的重合频率数量mij以及局部放电信号特定频率区间的整数频率数量m整，其中i为各目标高压电缆段的编号，i＝1，2，...，a，j为设定时间段内接收的各脉冲信号的编号，j＝1，2，...，b，由公式得到各目标高压电缆段脉冲信号的频率吻合度，其中b为设定时间段内接收的脉冲信号数量；
4.根据权利要求3所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述判定各目标高压电缆段
5.根据权利要求3所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述内置传感器监测信息包括光纤光栅传感器监测信息、光纤温度传感器监测信息和光纤电能传感器监测信息；
6.根据权利要求5所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述对各潜在故障高压电缆段的内置传感器监测信息进行解析，包括：提取各潜在故障高压电缆段的光纤光栅传感器监测信息中设定时间段内各导电线芯与光纤光栅传感器布设点间的最大距离变化值Δdi′c和最大应力变化值Δfi′c，其中i′为各潜在故障高压电缆段的编号，i′＝1，2，...，a′，c为各导电线芯的编号，c＝1，2，...，h，结合WEB云端存储的各潜在故障高压电缆段初始布设光纤光栅传感器时设定光纤光栅传感器布设点与各导电线缆间的参照距离d′i′c和参照应力值f′i′c，分析各潜在故障高压电缆线段的机械形变程度系数λi′，其计算公式为：
7.根据权利要求6所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述对各潜在故障高压电缆段的内置传感器监测信息进行解析，还包括：提取各潜在故障高压电缆段的光纤温度传感器监测信息中设定时间段内各监测时间点的平均温度值和最大温度梯度值Δwi′z，其中z为设定时间段内各监测时间点的编号，z＝1，2，...，l，结合WEB云端存储的高压电缆合理工作温度阈值w0以及合理温度分布梯度阈值Δw0，分析各潜在故障高压电缆线段的温度异常程度系数ti′，其计算公式为：其中l为设定时间段内监测时间点数量。
8.根据权利要求7所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述对各潜在故障高压电缆段的内置传感器监测信息进行解析，还包括：提取各潜在故障高压电缆段的光纤温度传感器监测信息中设定时间段内各光纤电能传感器布设点的电压监测波形图，获取各潜在故障高压电缆段设定时间段内各光纤电能传感器布设点的电压峰值电压谷值以及各单位时间点的电压值其中q为各光纤电能传感器布设点的编号，q＝1，2，...，p，n为设定时间段内各单位时间点的编号，n＝1，2，...，k，计算各潜在故障高压电缆段设定时间段内各光纤电能传感器布设点的电压有效值k为设定时间段内单位时间点数量，结合WEB云端存储的目标高压电缆设定输出电压值U0，分析各潜在故障高压电缆段的电力传输状态评估系数ψi′，其计算公式为：p为光纤电能传感器布设点数量；
9.根据权利要求8所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述各潜在故障高压电缆段的故障风险预估指数的计算公式为：其中为预设的机械形变程度系数、温度异常程度系数、电力综合性能系数对应权重占比。
10.根据权利要求9所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述筛选出各警戒故障高压电缆段，包括：将各潜在故障高压电缆段的故障风险预估指数与预设的高压电缆段故障风险预估指数合理阈值进行比对，若某潜在故障高压电缆段的故障风险预估指数大于或等于预设的高压电缆段故障风险预估指数合理阈值，则将该潜在...
【技术特征摘要】
1.一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述感应脉冲信息包括设定时间段内接收的各脉冲信号的频率区间、幅度以及波形曲线。
3.根据权利要求2所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述判定各目标高压电缆段是否存在局部放电现象，包括：提取各目标高压电缆段的感应脉冲信息中设定时间段内接收的各脉冲信号的频率区间,将其分别与web云端存储的局部放电信号特定频率区间进行比对，获取各目标高压电缆段设定时间段内接收的各脉冲信号的重合频率数量mij以及局部放电信号特定频率区间的整数频率数量m整，其中i为各目标高压电缆段的编号，i＝1，2，...，a，j为设定时间段内接收的各脉冲信号的编号，j＝1，2，...，b，由公式得到各目标高压电缆段脉冲信号的频率吻合度，其中b为设定时间段内接收的脉冲信号数量；
4.根据权利要求3所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述判定各目标高压电缆段是否存在局部放电现象，还包括：将各目标高压电缆段脉冲信号的综合匹配度与预设的脉冲信号综合匹配度合理阈值进行比对，若某目标高压电缆段脉冲信号的综合匹配度大于或等于预设的脉冲信号综合匹配度合理阈值，则判定该目标高压电缆段存在局部放电现象，反之判定该目标高压电缆段不存在局部放电现象，进而得到各目标高压电缆段是否存在局部放电现象的判定结果。
5.根据权利要求3所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述内置传感器监测信息包括光纤光栅传感器监测信息、光纤温度传感器监测信息和光纤电能传感器监测信息；
6.根据权利要求5所述的一种基于内置无线无源传感器的高压电缆故障监测方法，其特征在于：所述对各潜在故障高压电缆段的内置传感器监测信息进行解析，包括：提取各潜在故障高压电缆段的光纤光栅传感器监测信息中设定时间段内各导电线芯与光纤光栅传感器布设点间的最大距离变化值δdi′c和最大应力变化值δfi′c，其中i′为各潜在故障高压电缆段的编号，i′＝1，2，...，a′，c为各导电线芯的编号，c＝1，2，...，h，结合web云端存储的各潜在故障高压电缆段初始布设光纤光栅传感器时设定光纤光栅传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：张耀东，冯志强，姚尧，张致，刘晓鹏，张力，任想，阚毅，高书阳，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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