一种内置测温光纤的电力电缆热点定位方法及装置与流程

本发明涉及电力电缆，具体涉及一种内置测温光纤的电力电缆热点定位方法及装置。

背景技术：

1、随着城市电网用电负荷的增加，为了保障供电可靠性、稳定性，有必要实时监测电缆线路的运行温度和发热点，减少火灾等事故的发生。通过实时分析电缆线路的运行温度，还可以计算电缆的动态载流量，用于支撑电缆线路负荷调整，提高应急过负荷的安全可靠性，提升电缆线路的资产利用率。同时，随着电缆的长期运行，绝缘老化等也可能造成局部的发热、烧蚀，电缆温度监测、热点定位对于电缆绝缘缺陷和潜在故障隐患的排查预防也具有重要作用。

2、为提高电缆线路运行的安全可靠性，目前在部分电缆线路上安装了光纤测温系统，在海底电缆和部分高压电力电缆中，采用内置光纤的光电复合缆，为光纤通信、温度监测提供了良好基础。

3、但是，由于电缆运行环境的分布特性的差异，电缆温度分布呈现为不规则的曲线。现有的光纤分布式测温系统存在空间分辨率不足、受环境因素影响等问题，温度测量中往往存在一定的误差和异常数据。目前开展了相关补偿技术研究，例如，公开号为cn10336410a专利提出了一种衰减自补偿的光纤拉曼电缆温度监测与报警系统，能够消除电缆沿线因弯曲，应变，节点损耗，特别是长时间工作和工作环境差异等因素引起的光纤衰减变化的影响，实现衰减的自补偿，提高系统测温的稳定性与可靠性。

4、实现电缆热点定位，从而实现过热故障提前预警，具有重要的工程应用价值。例如，公开号为cn115618747a专利提出了一种电缆热点状态的评价方法及装置，根据预设的环境因素结构条件和预设的边界条件，构建基础数据对应的电缆3d模型，基于历史测温数据，判断3d模型与实际电缆的误差是否大于预设阈值。该专利主要解决现有的热点状态监测方法难以分析电缆接头内部的热点发热状态的技术问题，不适用于电缆本体的热点定位，特别是基于内置光纤的电缆。

5、在实际应用中，电缆运行环境的分布特性存在差异，电缆温度分布呈现为不规则的曲线，现有的技术还不能完全适用于电缆热点定位的需求，特别是对随时间非线性变化的温度分布，在热点定位精度上还存在不足。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种内置测温光纤的电力电缆热点定位方法及装，以解决电缆热点定位准确度低的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种内置测温光纤的电力电缆热点定位方法，包括：获取电缆沿线的温度变化曲线，将温度变化曲线分为多个温度段；对每个温度段的数据进行数据平滑处理；基于处理后的每个温度段的数据，得到电缆的温度中间值；将电缆沿线每个测点的温度值与温度中间值比较，基于比较结果从各测点中确定与温度中间值最接近的两个目标测点，将电缆上位于两个目标测点的中间位置作为电缆热点定位。

3、为了在现有条件下抑制光纤测温系统中的噪声和误差，本发明加强对温度曲线的分析数据处理，通过数据平滑减少误差和异常值，通过温度最大值的分段分析，降低环境散热等因素对温度分布的影响，从而减少了电缆热点位置的波动范围，可以有效提高监测精度。

4、本发明用于电缆内置光纤测温系统提升热点定位精度的方法，不需要增加额外的装置，抑制光纤测温系统中的噪声和误差，和单一的数据平滑处理方法相比，温度变化曲线分段处理具有更好的稳定性，从而减少了电缆热点位置的误差波动范围，可以有效提高监测精度。

5、在一种可选的实施方式中，获取电缆沿线的温度变化曲线的过程，包括：沿着电缆均匀布置多个测点，获取每个测点的温度；基于每个测点的温度，得到温度变化曲线。

6、在一种可选的实施方式中，将所述温度变化曲线分为多个温度段的过程，包括：基于温度变化曲线不同部分的斜率，将温度变化曲线分为多个常温段和发热段，常温段、发热段分别包含多个测点。

7、在一种可选的实施方式中，对每个温度段的数据进行数据平滑处理的过程，包括：对常温段采用滑动窗口平均法进行数据平滑处理；对发热段采用卷积滑动平均法进行数据平滑处理。

8、在一种可选的实施方式中，滑动窗口平均算法为：

9、

10、其中，i为一个常温段所包含的测点数量，i＝0,1,2…a；ti表示一个常温段中的一个测点的温度值；w为滑动窗口的宽度；w为奇数且小于a；ω为加权平均函数。

11、在一种可选的实施方式中，卷积滑动平均的算法为：

12、

13、其中，i为一个常温段所包含的测点数量，i＝0,1,2…b；ti表示发热段th中的一个测点的温度值；w为滑动窗口的宽度；w趋向于∞；q为单位样值函数；δ为延迟函数。

14、在一种可选的实施方式中，得到电缆的温度中间值的过程，包括：基于平滑处理后的发热段数据，得到电缆的温度最大值；基于平滑处理后的常温段数据，取平均值作为环境温度值；将温度最大值及环境温度值的平均值，作为电缆的温度中间值。

15、第二方面，本发明提供一种内置测温光纤的电力电缆热点定位装置，包括：分段模块，用于获取电缆沿线的温度变化曲线，将温度变化曲线分为多个温度段；数据处理模块，用于对每个温度段的数据进行数据平滑处理；计算模块，用于基于处理后的每个温度段的数据，得到电缆的温度中间值；定位模块，用于将电缆沿线每个测点的温度值与温度中间值比较，基于比较结果从各测点中确定与温度中间值最接近的两个目标测点，将电缆上位于两个目标测点的中间位置作为电缆热点定位。

16、在一种可选的实施方式中，分段模块包括：检测单元，用于沿着电缆均匀布置多个测点，获取每个测点的温度；拟合单元，用于基于每个测点的温度，得到温度变化曲线；分段单元，用于基于温度变化曲线不同部分的斜率，将温度变化曲线分为多个常温段和发热段，常温段、发热段分别包含多个测点。

17、在一种可选的实施方式中，数据处理模块包括：常温段数据处理单元，用于对常温段采用滑动窗口平均法进行数据平滑处理；发热段数据处理单元，用于对发热段采用卷积滑动平均法进行数据平滑处理。

技术特征：

1.一种内置测温光纤的电力电缆热点定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的内置测温光纤的电力电缆热点定位方法，其特征在于，所述获取电缆沿线的温度变化曲线的过程，包括：

3.根据权利要求1所述的内置测温光纤的电力电缆热点定位方法，其特征在于，所述将所述温度变化曲线分为多个温度段的过程，包括：

4.根据权利要求1所述的内置测温光纤的电力电缆热点定位方法，其特征在于，对每个温度段的数据进行数据平滑处理的过程，包括：

5.根据权利要求4所述的热点定位方法，其特征在于，滑动窗口平均算法为：

6.根据权利要求4所述的内置测温光纤的电力电缆热点定位方法，其特征在于，卷积滑动平均的算法为：

7.根据权利要求2所述的内置测温光纤的电力电缆热点定位方法，其特征在于，得到电缆的温度中间值的过程，包括：

8.一种内置测温光纤的电力电缆热点定位装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的内置测温光纤的电力电缆热点定位装置，其特征在于，所述分段模块包括：

10.根据权利要求8所述的内置测温光纤的电力电缆热点定位装置，其特征在于，数据处理模块包括：

技术总结
本发明涉及电力电缆技术领域，公开了一种内置测温光纤的电力电缆热点定位方法及装置，本发明用于电缆内置光纤测温系统提升热点定位精度的方法，不需要增加额外的装置，抑制光纤测温系统中的噪声和误差，和单一的数据平滑处理方法相比，温度变化曲线分段处理具有更好的稳定性，从而减少了电缆热点位置的误差波动范围，可以有效提高监测精度。

技术研发人员：梁云,鞠登峰,刘子惠,黄杰,张梓平,张强,卓文合
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16