[发明专利]一种电缆局部缺陷诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体涉及一种电缆局部缺陷诊断方法。

背景技术

电线、电缆在现代城市电网、飞机、轨道交通、舰船、电厂等电气系统的电能及通讯信号的输送中扮演着主要角色，其运行状态直接影响大型电气系统的安全与稳定。实际运行中的电缆常因局部缺陷而出现故障，电缆局部缺陷主要包含局部绝缘老化以及局部外力破坏两个方面。

城市供电系统中的电力电缆敷设在电缆沟或直接埋于地下，敷设环境与使用状态会极大的影响电缆寿命。电力电缆长期在不同土壤、水分、潮气、温度环境下运行，绝缘易受到腐蚀渗透而发生绝缘局部老化；地下电力电缆常会因机械外力而发生绝缘破坏，最终导致电缆永久性故障。据调查，高压电力绝缘电缆的绝缘损坏事故约占高压电气设备事故的40％左右。

飞机、轨道交通、舰船等大型电气交通系统对电缆的安全运行提出了更为严格的要求，在这些电气系统中电缆担任着电能以及控制信号传输的主导作用。1996年7月，由于飞机电缆局部过热老化产生电火花导致油箱爆炸，使得一架波音747飞机上的230名乘客无一生还。

核电站内存在大量长度较短而电压等级较高的电缆，核电事故的发生往往开始于局部的核泄漏，电缆在高剂量核辐射下其有机高分子结构将遭破坏而发生快速老化，将导致电缆故障而使得和反应堆失去控制，最终将导致核电站重大安全事故。

可见，电缆局部缺陷得不到及时排除，将会造成严重的经济损失和社会影响。现有的时域反射法(TDR)能利用脉冲信号实现电缆故障定位，但尚无法完成局部缺陷的诊断。电缆的局部放电定位是探测局部缺陷的一种方法，而其存在局部放电信号衰减严重，局部放电信号分离技术要求高，多点局部放电检测难等缺点。现有的电缆的检测技术尚停留在故障定位方面，缺乏对局部缺陷快速、准确的诊断的方法，无法及时排除电缆的潜在威胁，不能防患于未然，因此开展电缆的局部缺陷诊断新技术意义重大。

发明内容

本发明提供了一种基于阻抗谱的电缆局部缺陷诊断方法，实现电缆的局部缺陷的精确定位与严重程度诊断。

一种电缆局部缺陷诊断方法，包括以下步骤：

(1)提取待测电缆在完好情况下的固有传播系数γ；

(2)测量待测电缆首端的输入阻抗幅值或相位频谱Z(f)，测试频率f满足f_min≤f≤f_max，其中，下限值上限值f_max≥100f_min，l为被测电缆长度，L和C分别为待测电缆的固有分布电感和电容；

(3)构建反映待测电缆沿线传播系数变化情况的沿线特性诊断函数e为自然对数的底，x为待测电缆沿线位置变量；

(4)寻找沿线特性诊断函数F(x)的尖峰值点，该尖峰值点所处电缆位置即为缺陷所在位置，峰值越高说明缺陷越严重。

进一步地，所述步骤(2)采用宽频阻抗分析仪测量待测电缆首端的输入阻抗幅值或相位频谱Z(f)，若待测电缆为同轴电缆，则测试电极为芯线和屏蔽层，若待测电缆为多芯分裂电缆，则以任意两芯线作为测试电极。

进一步地，所述步骤(1)取待测电缆在完好情况下的固有传播系数γ通过电缆的几何尺寸以及绝缘材料特性计算获得或通过截取相同型号电缆利用阻抗分析仪测量获得。

本发明的技术效果体现在：

本发明利用电线或电缆出现局部缺陷时，主要分布参数的变化引起首端输入阻抗宽带频谱变化的现象为检测依据，利用电缆固有传播系数构造积分变换函数，对所测的阻抗幅值或相角频谱进行积分变换，获得反映电缆特征量随电缆长度变化的诊断函数，从而实现局部缺陷的精确定位与缺陷状态的评估。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2本发明实施例中局部老化的诊断曲线图；

图3本发明实施例中局部破损诊断曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

本发明所述电缆，包括低压民用电线以及高压电缆。

参见图1，本发明电缆局部缺陷诊断方法，包括以下步骤：

(1)电缆固有传播系数基础数据的获取步骤：

电缆的完好情况下的固有传播系数可通过电缆的几何尺寸以及绝缘材料特性计算获得，也可通过截取一定长度的同型号电缆利用阻抗分析仪直接测量获得。传播系数测量方法直接且准确，具体方法为：利用阻抗分析仪测量长度为l的同型号电缆在末端开路时的首端输入阻抗Z_op，以及末端短路时的首端输入阻抗Z_sc，则该型号的电缆传播系数γ可由下式计算：