一种单芯XLPE电力电缆故障预警方法及装置与流程

一种单芯xlpe电力电缆故障预警方法及装置
技术领域
[0001]
本发明涉及电力设备在线检测技术领域，具体涉及一种单芯xlpe电力电缆故障预警方法及装置。


背景技术：

[0002]
局部放电现象，主要指的是电力设备在绝缘局部缺陷电场作用下产生的局部范围内放电。这种放电以仅造成导体间的绝缘局部短接而不形成导电通道为限。局部放电严重影响绝缘寿命，尤其是固体绝缘，长期局部放电作用都会引起多种形式的物理效应和化学反应，如带电质点撞击气泡外壁时，就可能打断绝缘的化学键而发生裂解，破坏绝缘的分子结构，造成绝缘劣化，加速绝缘损坏过程。
[0003]
在单芯xlpe电力电缆的结构中，金属护套与绝缘屏蔽层、阻水层之间存在较大的不均匀的空气间隙，材料性能差异将导致在工作运行时，空气间隙产生悬浮电位差而发生局部放电，出现明显放电灼伤的现象。在单芯xlpe电力电缆在正常运行时，该空气间隙放电仅影响绝缘屏蔽层和阻水层，导致其碳化；但是当绝缘屏蔽层全部碳化，并且放电使电缆主绝缘开始碳化，就会加快破坏电缆主绝缘，迅速发生击穿故障。
[0004]
由于单芯xlpe电力电缆发生击穿故障是较为严重事故，因此如何对单芯xlpe电力电缆进行危险预警，对于防止事故发生具有重要意义。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种单芯xlpe电力电缆故障预警方法及装置。
[0006]
第一方面，本发明实施例提供了一种单芯xlpe电力电缆故障预警方法，包括：
[0007]
监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号；
[0008]
根据所述局部放电信号生成所述单芯xlpe电力电缆的局部放电特征谱图；
[0009]
根据所述局部放电特征谱图识别所述单芯xlpe电力电缆的局部放电类型；
[0010]
根据所述局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警。
[0011]
进一步地，所述根据所述局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警，具体包括：
[0012]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电，则确定只是在金属护套和阻水层之间发生了空气间隙放电，并未对电缆主绝缘造成影响，相应地，持续检测放电量变化，根据需要进行提示而不报警；
[0013]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电复合其他放电，则确定电缆主绝缘放电或电缆接头位置放电，相应地，当放电量大于预设阈值时立即进行报警。
[0014]
进一步地，所述其他放电包括尖端放电、沿面放电和电晕放电中的一种或多种。
[0015]
进一步地，所述监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号，具体包括：
[0016]
利用局部放电测量装置监测单芯xlpe电力电缆全长的局部放电信号，其中，所述局部放电测量装置装设于所述单芯xlpe电力电缆的接头部分，所述局部放电测量装置采用高频电流互感器监测单芯xlpe电力电缆全长的局部放电信号。
[0017]
进一步地，所述局部放电测量装置监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号的频率范围为30k-3mhz。
[0018]
第二方面，本发明实施例还提供了一种单芯xlpe电力电缆故障预警装置，包括：
[0019]
监测模块，用于监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号；
[0020]
生成模块，用于根据所述局部放电信号生成所述单芯xlpe电力电缆的局部放电特征谱图；
[0021]
放电类型确定模块，用于根据所述局部放电特征谱图识别所述单芯xlpe电力电缆的局部放电类型；
[0022]
报警控制模块，用于根据所述局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警。
[0023]
进一步地，所述报警控制模块，具体用于：
[0024]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电，则确定只是在金属护套和阻水层之间发生了空气间隙放电，并未对电缆主绝缘造成影响，相应地，持续检测放电量变化，根据需要进行提示而不报警；
[0025]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电复合其他放电，则确定电缆主绝缘放电或电缆接头位置放电，相应地，当放电量大于预设阈值时立即进行报警。
[0026]
进一步地，所述其他放电包括尖端放电、沿面放电和电晕放电中的一种或多种。
[0027]
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述单芯xlpe电力电缆故障预警方法的步骤。
[0028]
第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述单芯xlpe电力电缆故障预警方法的步骤。
[0029]
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的单芯xlpe电力电缆故障预警方法及装置，充分利用了局部放电类型这一特征来确定局部放电是否伤及主绝缘或电缆接头部位是否放电并根据确定结果进行相应的报警提示，从而避免事故发生。本发明实施例提供的这种故障预警方法，简单可靠，可准确对单芯电力电缆进行故障预警。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]
图1是本发明一实施例提供的单芯xlpe电力电缆故障预警方法的流程图；
[0032]
图2是本发明一实施例提供的金属护套和阻水层之间的空气间隙放电示意图；
[0033]
图3是本发明一实施例提供的悬浮电位放电对应的局部放电特征谱图；
[0034]
图4是本发明一实施例提供的电缆主绝缘放电示意图；
[0035]
图5是本发明一实施例提供的悬浮电位放电复合其他放电对应的局部放电特征谱图；
[0036]
图6是本发明另一实施例提供的单芯xlpe电力电缆故障预警装置的结构示意图；
[0037]
图7是本发明又一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0038]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]
图1示出了本发明实施例提供的单芯xlpe电力电缆故障预警方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的单芯xlpe电力电缆故障预警方法包括如下步骤：
[0040]
步骤101：监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号。
[0041]
在本步骤中，可以采用高频电流互感器监测单芯xlpe电力电缆全长的局部放电信号。
[0042]
步骤102：根据所述局部放电信号生成所述单芯xlpe电力电缆的局部放电特征谱图。
[0043]
在本步骤中，根据所述局部放电信号生成所述单芯xlpe电力电缆的局部放电特征谱图属于本技术领域的常见处理过程，可以采用相应的处理软件完成，因此这里不再详述。
[0044]
步骤103：根据所述局部放电特征谱图识别所述单芯xlpe电力电缆的局部放电类型。
[0045]
在本步骤中，参见图3和图5，图3示出了悬浮电位放电对应的局部放电特征谱图；图5示出了悬浮电位放电复合其他放电对应的局部放电特征谱图；其中，图3对应的为图2所示的金属护套和阻水层之间的空气间隙放电，图5对应的为图4所示的电缆主绝缘放电。当电缆局部放电特征谱图如图3所示时表征放电类型为悬浮电位放电。当电缆局部放电特征谱图如图5所示时表征放电类型为悬浮电位放电复合尖端放电、沿面放电或电晕放电。
[0046]
步骤104：根据所述局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警。
[0047]
在本步骤中，基于对单芯xlpe电力电缆的放电特性进行分析后获知：起始空气间隙放电模式为悬浮电位放电，当主绝缘开始放电碳化后，碳化部分和线芯放电模式应为金属微粒尖端放电，其对应的放电图谱也会跟着发生变化。此外，电缆接头位置放电时，也会伴随出现一些尖端放电、沿面放电或电晕放电等类型的其他放电，因此，基于上面原理分析可知，可以根据局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警。
[0048]
例如，若所述局部放电类型为悬浮电位放电，则说明只是在金属护套和阻水层之间发生了空气间隙放电，并未对电缆主绝缘造成影响，因此这种情况没必要进行报警，对于这种情况，可以持续检测放电量变化，然后根据需要进行相应提示；若所述局部放电类型为悬浮电位放电复合其他放电(悬浮电位放电+其他类型(尖端、沿面或电晕)放电)，则说明电
缆主绝缘放电或电缆接头位置放电，这种情况下，当放电量大于预设阈值时应立即进行报警。
[0049]
需要说明的是，不论是伤及主绝缘还是电缆接头部位放电，都属于局部放电后果中的危险事故，因此均需要及时进行报警。例如，假设局部放电伤及电缆主绝缘，则后续会导致主绝缘碳化，进而会带来电缆击穿故障，而电缆接头部位的放电同样也会带来绝缘击穿、供电中断等严重影响。采用本实施例提供的这种预警方式，根据局部放电类型先确定是悬浮电位放电还是悬浮电位放电复合其他放电，若是悬浮电位放电，则先不用报警，若是悬浮电位放电复合其他放电，则结合放电量进行报警，本发明实施例提供的这种故障预警方法，简单可靠，可准确对单芯电力电缆进行故障预警。
[0050]
由上面描述可知，本实施例基于局部放电信号的采集和原理分析，提出一种基于放电类型结合放电量的故障预警判断方法，该方法实现起来简单可靠，可准确对单芯电力电缆进行故障预警，因此适应于现场检测或在线监测。此外，由于本实施例提供的故障预警判断方法由于先根据局部放电类型确定是哪种类型的放电，然后在确定为浮电位放电复合其他放电时才会结合放电量进行预警判断，因此，本发明实施例在进行预警判断时不再仅仅依赖于局部放电量的测量，因此可以避免现场外界信号的干扰对判断结果的影响。
[0051]
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的单芯xlpe电力电缆故障预警方法及装置，充分利用了局部放电类型这一特征来确定局部放电是否伤及主绝缘或电缆接头部位是否放电并根据确定结果进行相应的报警提示，从而避免事故发生。本发明实施例提供的这种故障预警方法，简单可靠，可准确对单芯电力电缆进行故障预警。
[0052]
基于上述实施例的内容，在本实施例中，上述步骤104具体可通过下面方式实现：
[0053]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电，则确定只是在金属护套和阻水层之间发生了空气间隙放电，并未对电缆主绝缘造成影响，相应地，持续检测放电量变化，根据需要进行提示而不报警；
[0054]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电复合其他放电，则确定电缆主绝缘放电或电缆接头位置放电，相应地，当放电量大于预设阈值时立即进行报警。其中，所述其他放电包括尖端放电、沿面放电和电晕放电中的一种或多种。
[0055]
在本实施例中，参见图2-图5，其中，图2示出了金属护套和阻水层之间的空气间隙放电示意图；图3示出了悬浮电位放电对应的局部放电特征谱图；图4示出了电缆主绝缘放电示意图；图5示出了悬浮电位放电复合其他放电对应的局部放电特征谱图。
[0056]
当电缆局部放电特征谱图表征放电类型为悬浮电位放电时，即如图3所示，判断为金属护套和阻水层之间的空气间隙放电，持续检测放电量变化，根据需要提示而不报警。当电缆局部放电特征谱图表征放电类型为悬浮电位放电复合尖端放电、沿面放电或电晕放电时，即如图5所示，判断为电缆主绝缘或电缆接头位置放电，当放电量大于预设阈值(如2000pc)时立即进行报警。
[0057]
参见图2所示，单芯xlpe电力电缆，包括芯线(01)、内屏蔽层(02)、主绝缘层(03)、外屏蔽层(04)、阻水层(05)、铝护套(07)、外护层(08)，其中，由于生产工艺和实际使用中存在的重力等因素，在阻水层(05)和铝护套(07)之间会存在空气间隙(06)，在实际应用中，空气间隙约为5mm。当电缆局部放电特征谱图(如图3所示)表征放电类型为悬浮电位放电时，判断为铝护套(07)和阻水层(05)之间的空气间隙(06)放电，持续检测放电量变化，根据需
要提示而不报警。该种情况的局部放电位置示意图如图2所示。当电缆局部放电特征谱图(如图5所示)表征放电类型为悬浮电位放电复合尖端放电、沿面放电或电晕放电时，判断为主绝缘层(03)或电缆接头位置放电，该种情况的局部放电位置示意图如图4所示，当放电量大于预设阈值时立即进行报警。其中，(09)表示局部放电已经破坏主绝缘，主绝缘的绝缘材料被碳化。
[0058]
基于上述实施例的内容，在本实施例中，上述步骤101具体可通过下面方式实现：
[0059]
利用局部放电测量装置监测单芯xlpe电力电缆全长的局部放电信号，其中，所述局部放电测量装置装设于所述单芯xlpe电力电缆的接头部分，所述局部放电测量装置采用高频电流互感器监测单芯xlpe电力电缆全长的局部放电信号。
[0060]
在本实施例中，利用局部放电测量装置监测单芯xlpe电力电缆全的局部放电信号，由于所述局部放电测量装置基于高频脉冲电流法，因此可以检测电缆全长的局放信号。在本实施例中，所述局部放电测量装置监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号的频率范围为30k-3mhz。
[0061]
基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供了一种单芯xlpe电力电缆故障预警装置，参见图6，包括：监测模块21、生成模块22、放电类型确定模块23和报警控制模块24，其中：
[0062]
监测模块21，用于监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号；
[0063]
生成模块22，用于根据所述局部放电信号生成所述单芯xlpe电力电缆的局部放电特征谱图；
[0064]
放电类型确定模块23，用于根据所述局部放电特征谱图识别所述单芯xlpe电力电缆的局部放电类型；
[0065]
报警控制模块24，用于根据所述局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警。
[0066]
基于上面实施例的内容，在本实施例中，所述报警控制模块24，具体用于：
[0067]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电，则确定只是在金属护套和阻水层之间发生了空气间隙放电，并未对电缆主绝缘造成影响，相应地，持续检测放电量变化，根据需要进行提示而不报警；
[0068]
若所述局部放电类型为悬浮电位放电复合其他放电，则确定电缆主绝缘放电或电缆接头位置放电，相应地，当放电量大于预设阈值时立即进行报警。
[0069]
在本实施例中，所述其他放电包括尖端放电、沿面放电和电晕放电中的一种或多种。
[0070]
基于上面实施例的内容，在本实施例中，所述监测模块21，具体用于：
[0071]
利用局部放电测量装置监测单芯xlpe电力电缆全长的局部放电信号，其中，所述局部放电测量装置装设于所述单芯xlpe电力电缆的接头部分，所述局部放电测量装置采用高频电流互感器监测单芯xlpe电力电缆全长的局部放电信号。
[0072]
由于本发明实施例提供的单芯xlpe电力电缆故障预警装置，可以用于执行上述实施例所述的单芯xlpe电力电缆故障预警方法，其工作原理和有益效果类似，故此处不再详述，具体内容可参见上述实施例的介绍。
[0073]
基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种电子设备，参见图7，所述电
子设备具体包括如下内容：处理器301、存储器302、通信接口303和总线304；
[0074]
其中，所述处理器301、存储器302、通信接口303通过所述总线304完成相互间的通信；所述通信接口303用于实现各建模软件及智能制造装备模块库等相关设备之间的信息传输；
[0075]
所述处理器301用于调用所述存储器302中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述单芯xlpe电力电缆故障预警方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述过程：监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号；根据所述局部放电信号生成所述单芯xlpe电力电缆的局部放电特征谱图；根据所述局部放电特征谱图识别所述单芯xlpe电力电缆的局部放电类型；根据所述局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警。
[0076]
基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述单芯xlpe电力电缆故障预警方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述过程：监测单芯xlpe电力电缆的局部放电信号；根据所述局部放电信号生成所述单芯xlpe电力电缆的局部放电特征谱图；根据所述局部放电特征谱图识别所述单芯xlpe电力电缆的局部放电类型；根据所述局部放电类型判断局部放电是否伤及主绝缘或者是否为电缆接头位置放电，若是，则结合放电量进行报警，否则只进行提示而不报警。
[0077]
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0078]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0079]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的单芯xlpe电力电缆故障预警方法。
[0080]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。