一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法与流程

1.本发明涉及电力电缆状态检测技术领域，尤其涉及一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法。


背景技术：

2.随着我国城市化的不断推进及工业的大规模发展，人们的用电量与日俱增。为了满足人们对电力的需求，与传统架空线相比，电力电缆因输送容量大、不受地面和空间建筑物的影响等优点，在配网中被大量使用。电缆中间接头是电缆附件重要组成部分，但经统计，电缆中间接头故障在电缆附件故障中占比达到80％以上。其中电缆接头受潮缺陷是最为常见和严重的一类，电缆敷设排管或者坑道一般会积聚大量污水，一旦电缆接头发生潜在受潮不及时排除，及其可能导致非计划停电等较为严重的电缆事故。
3.现有技术中，常采用频域反射法和局部放电法进行电力电缆缺陷的定位。但是现有技术中研究绝大部分是针对单相电缆接头缺陷而进行的定位研究，而实际配电电缆系统敷设一般采用三芯电缆，并且由于复杂的敷设环境，浸水的配电电缆电缆接头处三相受潮程度将会产生差异性，并且由于不同水压作用而产生不同受潮状态。对三相电缆受潮状态的研究有利于及时排除潜在受潮，并能确定三相电缆的受潮差异性，进行针对性处理。
4.但是现有技术没有针对三相电缆受潮状态及其演变规律的研究。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法，能够分析三相受潮电缆受潮特性，为现场检测和处理提供基础。
6.本发明实施例提供一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法，所述方法包括：
7.通过频域反射测量设备测量所述待测三相电缆的初始状态的各相电缆的初始状态定位谱图；
8.在所述待测三相电缆上加载模拟工作环境；
9.经过预设时间间隔后重复测量加载后的待测三相电缆，获得各相电缆的中间状态定位谱图；
10.根据所述初始状态定位谱图和获得的各相中间状态定位谱图，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头；
11.根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态。
12.优选地，所述在所述待测三相电缆上加载模拟工作环境，具体包括：
13.在所述待测三相电缆的外侧套上软管，并加入预设高度的水；
14.在所述待测三相电缆的两端施加负荷循环。
15.作为一种优选方式，所述通过所述初始状态定位谱图和最新获得的各相中间状态定位谱图对比，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头，具体包括：
16.通过所述初始状态定位谱图获取加载前的待测三相电缆的各相电缆的初始状态反射峰值数据，其中，所述初始状态反射峰值数据包括各相电缆的各个接头的初始状态反射峰值；
17.通过最新获得的各相中间状态定位谱图获取待测三相电缆的加载后的各相电缆的中间状态反射峰值数据，其中，所述中间状态反射峰值数据包括加载后的各相电缆的各个接头的初始状态反射峰值；
18.当第一相电缆的任一接头的中间状态反射峰值与所述接头的初始状态反射峰值之差不小于预设第一阈值时，判断第一相电缆为受潮状态；
19.并判定所述待测三相电缆中，中间状态反射峰值与初始状态反射峰值的归一化差值最大的某一相电缆的某一接头为受潮最严重接头。
20.优选地，所述受潮最严重接头的具体受潮状态包括：受潮起始时间、受潮饱和时间和受潮速率；
21.所述根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态，具体包括：
22.获取预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，获取所述预设时间内所述受潮最严重接头的中间状态反射峰值，绘制时间尺度上所述中间状态反射峰值变化情况；
23.当受潮最严重接头的中间状态反射峰值与受潮最严重接头的初始状态反射峰值之差不小于预设第二阈值时，记录此时时间为受潮起始时间，记录此时的起始峰值；
24.当受潮最严重接头的中间状态反射峰值的变化值不超过预设的稳定值范围，且保持预设稳定时间后，记录此时时间为受潮饱和时间，记录此时的饱和峰值；
25.将所述起始峰值与所述饱和峰值之差记为峰值差，将所述受潮起始时间和所述受潮饱和时间的差记为时间差；所述受潮速率为所述峰值差与所述时间的比值的绝对值。
26.本发明提供的一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法，通过待测三相电缆各相的初始状态定位谱图，并在三相电缆上加载模拟的工作环境，经过预设时间间隔重复测量待测三相电缆，获得各相中间状态定位谱图数据，并根据所述初始状态定位谱图和获得的各相中间状态定位谱图数据，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头；根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态。本实施例通过时间尺度上的多次测量，可得到每相定位谱图变化情况，进而可对电缆接头受潮状态进行检测，检测数据更加精准，能够对接头受潮规律进行表征。
附图说明
27.图1是本发明实施例提供的一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法的流程示意图；
28.图2是本发明另一实施例提供的一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法的待测试三相电缆结构图。
具体实施方式
29.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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
30.参见图1所示，是本发明实施例提供的一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法的流程示意图，所述方法包括：s101～s105：
31.s101，通过频域反射测量设备测量所述待测三相电缆的初始状态的各相电缆的初始状态定位谱图；
32.s102，在所述待测三相电缆上加载模拟工作环境；
33.s103，经过预设时间间隔后重复测量加载后的待测三相电缆，获得各相电缆的中间状态定位谱图数据；
34.s104，根据所述初始状态定位谱图和获得的各相中间状态定位谱图数据，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头；
35.s105，根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态。
36.在本实施例具体实施时，通过将至少两根待测量的三相电缆通过中间接头进行连接，构成待测三相电缆；其中，当三相电缆数量为两根时，构成的待测三相电缆的中间接头数量为一个，当三相电缆数量为超过两根时，构成的待测三相电缆包括多个中间接头。
37.通过频域反射测量设备测量所述待测三相电缆的初始状态下的初始状态定位谱图，其具体过程包括：
38.确定所述待测三相电缆首端为测试端，末端开路。将测试夹具分别固定在电缆缆芯和铜屏蔽层，其中屏蔽层接地；
39.设置测试条件：测试频率范围f和点数n；测试频率范围f的设定，需根据被测电缆的长度来设置扫频范围的上下限。
40.用宽频阻抗谱仪从电缆测试端注入扫频信号，并在电缆测试端采集反射回来的信号。
41.三相逐一进行测量，最终得到输入阻抗频谱初始结果；
42.利用离散傅里叶变换算法将被测电缆首端输入阻抗频谱进行处理，并通过映射的方法将处理得到的数据映射到原始距离定位谱图中，得到对应三相电缆的各相电缆的定位谱图。
43.在所述待测三相上加载模拟的工作环境，包括外部工作环境和三相电缆实际承载的电压电流环境；
44.每经过预设的时间间隔进行重新测量加载后的三相电缆，获得各相中间状态定位谱图，并记录每一次获取的中间状态定位谱图，得到包含时间数据的中间状态定位谱图数据；
45.其中，预设的时间间隔一般根据检测精度和三相电缆受潮风险具体设定，在本实施例中，作为一种优选方式，预设的时间间隔可设为一周；
46.在每次获取定位谱图之后，都根据初始状态定位谱图和最新获得的各相中间状态定位谱图对比，分析待测三相电缆的受潮状态，并判断出受潮最严重接头，其中，受潮最严重接头具体为待测三相电缆中，某一相电缆的某一个接头；
47.获取根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头
的具体受潮状态。
48.本发明实施例提供一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法，通过获取待测三相电缆各相的初始状态定位谱图，并在三相电缆上加载模拟的工作环境，经过预设时间间隔重复测量待测三相电缆，获得各相中间状态定位谱图数据，并根据所述初始状态定位谱图和获得的各相中间状态定位谱图数据，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头；根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态。本实施例通过时间尺度上的多次测量，可得到每相定位谱图变化情况，进而可对电缆接头受潮状态进行检测，检测数据更加精准，能够对接头受潮规律进行表征。
49.在本发明提供的又一实施例中，所述在所述待测三相电缆上加载模拟工作环境，具体包括：
50.在所述待测三相电缆的外侧套上软管，并加入预设高度的水；
51.在所述待测三相电缆的两端施加负荷循环。
52.在本实施例具体实施时，构建好待测三相电缆之后，所述待测三相电缆整体弯曲呈u型，在三相电缆的外侧套上软管，在软管内加入预设高度的水并，可通过控制外套软管内水层高度来实现对接头承受不同水压环境的模拟。然后根据样本电缆规格和长度以及实验室实际设备情况对长期受潮老化回路进行了设计，主要包括对升压和升流设备型号的选取校验。对系统施加循环负荷，模拟真实运行情况；
53.通过模拟真实的三相电缆的实际工作环境，能够检测三相电缆真实工作环境的受潮状态。
54.在本发明提供的另一实施例中，所述通过所述初始状态定位谱图和最新获得的各相中间状态定位谱图数据对比，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头，具体包括：
55.通过所述初始状态定位谱图获取加载前的待测三相电缆的各相电缆的初始状态反射峰值数据，其中，所述初始状态反射峰值数据包括各相电缆的各个接头的初始状态反射峰值；
56.通过最新获得的各相中间状态定位谱图获取待测三相电缆的加载后的各相电缆的中间状态反射峰值数据，其中，所述中间状态反射峰值数据包括加载后的各相电缆的各个接头的初始状态反射峰值；
57.当第一相电缆的任一接头的中间状态反射峰值与所述接头的初始状态反射峰值之差不小于预设第一阈值时，判断第一相电缆为受潮状态；
58.并判定所述待测三相电缆中，中间状态反射峰值与初始状态反射峰值的归一化插值最大的某一相电缆的某一接头为受潮最严重接头。
59.在本实施例具体实施时，通过所述初始状态定位谱图获取加载前的待测三相电缆的各相电缆的初始状态反射峰值数据，其中，所述初始状态反射峰值数据包括各相电缆的各个接头的初始状态反射峰值，各个接头的初始状态反射峰值数据与接头位置一一对应；
60.通过最新获得的各相中间状态定位谱图获取待测三相电缆的加载后的各相电缆的中间状态反射峰值数据，其中，所述中间状态反射峰值数据包括加载后的各相电缆的各个接头的初始状态反射峰值；
61.将待测三相电缆的各相电缆的各个接头的中间状态反射峰值数据按照时间尺度
绘制图像，当某一相电缆的某一接头的中间状态反射峰值数据与该接头的初始状态反射峰值的插值大于预设的第一阈值时，判断该接头为受潮状态，在具体实施时，所述第一阈值设置可根据电缆特性设置，选取中间状态反射峰值数据的5％，防止误判。
62.当判定某一相电缆的某一接头出现受潮时，通过计算各相电缆的各个接头的中间状态反射峰值和初始状态反射峰值的归一化差值，判定归一化插值最大的第二相电缆的第二接头为受潮最严重接头。
63.通过所述初始状态定位谱图获得各相电缆的各个接头的初始状态反射峰值，通过最新获得的各相中间状态定位谱图获得各相电缆的各个接头的的中间状态反射峰值，并通过初始状态反射峰值和中间状态反射峰值，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头。
64.在本发明提供的又一实施例中，上述实施例中的所述受潮最严重接头的具体受潮状态包括：受潮起始时间、受潮饱和时间和受潮速率；
65.所述根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态，具体包括：
66.获取预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，获取所述预设时间内所述受潮最严重接头的中间状态反射峰值，绘制时间尺度上所述中间状态反射峰值变化情况；
67.当受潮最严重接头的中间状态反射峰值与受潮最严重接头的初始状态反射峰值之差不小于预设第一阈值时，记录此时时间为受潮起始时间，记录此时的起始峰值；
68.当受潮最严重接头的中间状态反射峰值的变化值不超过预设的稳定值范围，且保持预设稳定时间后，记录此时时间为受潮饱和时间，记录此时的饱和峰值；
69.将所述起始峰值与所述饱和峰值之差记为峰值差，将所述受潮起始时间和所述受潮饱和时间的差记为时间差；所述受潮速率为所述峰值差与所述时间的比值的绝对值。
70.在本实施例具体实施时，具体受潮状态包括：受潮起始时间、受潮饱和时间和受潮速率；具体受潮状态的分析过程包括：
71.获取所述受潮最严重的相的最严重接头的中间状态反射峰值，绘制时间尺度上所述中间状态反射峰值变化情况；
72.当受潮最严重接头的中间状态反射峰值与初始状态反射峰值之差不小于预设第一阈值时，记录此时时间为受潮起始时间t
s
，记录此时的起始峰值p
x’，其中，第二阈值，所述第二阈值设置可根据电缆特性设置，选取中间状态反射峰值数据的5％，防止误判；
73.当受潮最严重接头的中间状态反射峰值的变化值不超过预设的稳定值范围，且保持预设稳定时间后，记录此时时间为受潮饱和时间t
d
，记录此时的饱和峰值p
x”，其中，稳定值范围可设为初始放射峰的5％，预设的稳定时间可预设为12周；
74.需要说明的是，本实施例中，第二阈值、稳定值范围和稳定时间可根据三相电缆的特性和负载等情况具体确定；
75.将所述起始峰值与所述饱和峰值之差记为峰值差，将所述受潮起始时间和所述受潮饱和时间的差记为时间差；所述受潮速率为所述峰值差与所述时间的比值的绝对值，即受潮速率v＝|(p
x
’‑
p
x”)/(t
s
‑
t
d
)|。
76.通过获取所述受潮最严重接头的定位图谱，绘制接头处定位峰值随时间变化的曲线，从图中分析接头在电缆正常运行条件下的受潮具体特性，包括受潮起始时间、受潮饱和
时间以及受潮速率。
77.通过搭建的获取待测三相电缆各相的初始状态定位谱图，并在三相电缆上加载模拟的工作环境，经过预设时间间隔内对重复测量待测三相电缆，获得各相中间状态定位谱图数据，并根据所述初始状态定位谱图和获得的各相中间状态定位谱图数据，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头；根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态。本实施例通过时间尺度上的多次测量，可得到每相定位谱图变化情况，进而可对电缆接头受潮状态进行检测，检测数据更加精准，能够对接头受潮规律进行表征。
78.本发明提供的又一实施例中，参见图2所示，是本发明另一实施例提供的一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法的待测试三相电缆结构图。
79.本实施例采用3根电缆组成待测三相电缆，电缆型号：yjv8.7/15 3
×
240，电缆长度10m，5m处有一中间接头。
80.在外套入u型pvc软管，管内加水至自来水高度至1.5m，结构示意图如图2所示；
81.在电缆两端施加负载，具体参数为：yjv8.7/15 3
×
240型号电缆每相电容为0.34nf/m，回路总电容30.6nf。回路总功率727.63var，考虑裕度后，变压器容量最小值为1.46kva；变压器副边电流i2＝83.64ma，变比n＝1:88，则原边电流i1＝k*n*i2＝7.36a。
82.因此采用实验室已有容量70kva、额定电压35kv(次级)、额定电流2a(次级)的变压器即满足实验及安全要求。将样本首尾连接成回路后，实际测试已有单套电流施加单元最高可向电缆回路施加400a电流，而电缆载流量为495a。
83.在施加实际负载前对各个样本进行初始fdr测量，记录并保存初始状态定位谱图的初始峰值数据。
84.按照前述要求施加循环负荷，每周定期进行一次测量，得到相应中间状态定位谱图的实际峰值数据。
85.选取受潮2周时的测试数据，通过比较定位谱图中三相接头处峰值大小，通过计算三相的接头峰值的下降值，进行归一化计算，下降幅度超过5％的相即为受潮电缆，并判定下降幅度最大的相为受潮最严重相，该接头为受潮最严重接头。
86.记录受潮最严重接头的受潮起始时间t
s
，记录此时的起始峰值p
x’；
87.记录受潮最严重接头的受潮饱和时间t
d
，记录此时的饱和峰值p
x”；
88.计算受潮速率v＝|(p
x
’‑
p
x”)/(t
s
‑
t
d
)|。
89.本发明实施例提供一种三相电缆中间接头受潮状态分析方法，通过获取待测三相电缆各相的初始状态定位谱图，并在三相电缆上加载模拟的工作环境，经过预设时间间隔内重复测量待测三相电缆，获得各相中间状态定位谱图，并根据所述初始状态定位谱图和获得的各相中间状态定位谱图，分析待测三相电缆的受潮状态，并得到受潮最严重接头；根据预设时间内所述受潮最严重接头的定位谱图，分析所述受潮最严重接头的具体受潮状态。本实施例通过时间尺度上的多次测量，可得到每相定位谱图变化情况，进而可对电缆接头受潮状态进行检测，检测接头的受潮起始时间、受潮饱和时间以及受潮速率，检测数据更加精准，能够对接头受潮规律进行表征，能够用于排除潜在受潮，并根据三相电缆的受潮差异性，进行针对性处理。
90.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。