[发明专利]基于雷达谱图式的可视化电缆绝缘状态诊断评估方法

说明书

一种基于雷达谱图式的可视化电缆绝缘状态诊断评估方法，对比构建待测电缆的时频联合雷达谱图与新电缆的时频联合雷达谱图，对待测电缆的绝缘状态进行诊断评估；对比构建待测电缆的Debye等效电路参数雷达谱图与新电缆的Debye等效电路参数雷达谱图，对待测电缆的绝缘老化是否出现新的极化类型进行判别，及对待测电缆的绝缘老化程度进行诊断评估。本发明旨在提供一种基于雷达谱图式的可视化可电缆绝缘状态诊断评估方法，利用极化‑去极化电流测试，提取老化电缆时、频域特征参数，构建时频联合雷达谱图及Debye等效电路参数雷达谱图，进而实现老化电缆绝缘状态的可视化准确评估。

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域，涉及电力电缆绝缘状态诊断评估，具体涉及一种基于雷达谱图式的可视化电缆绝缘状态诊断评估方法。

背景技术

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene，XLPE)材料以其优良的化学及电气性能而被广泛用于电力电缆行业，以XLPE作为绝缘材料的中高压电力电缆更是城市输配电网络中的关键设备之一。理想环境下，XLPE电缆使用寿命可达30年以上，但实际情况下，多数XLPE电缆运行环境较为恶劣，例如大量电缆直埋地下，且长期承受较高负荷。散热不良且高负荷的运行状态会导致电缆本体温度较高，进而使其在持续电场及温度作用下发生一系列绝缘劣化现象，最终导致绝缘击穿，造成电力事故。

针对上述问题，亟需在在电缆投运后，定期对其绝缘状态进行无损诊断评估。传统的诊断评估方法包括绝缘电阻测试、泄漏电流测试等。例如，电力行业标准DL/T 596-2005规定，6kV及以上电压等级的XLPE电缆应以3年为周期进行主绝缘绝缘电阻测试，测试设备为5000V兆欧表；而国标及行标虽未对XLPE电缆的泄漏电流及吸收比测试作相关要求，测试电缆的泄漏电流及吸收比仍为评估电缆绝缘问题的重要手段。尽管如此，上述方法在实际使用中仍存在较多局限：(1)在绝缘电阻测试中，行业标准并未对电缆主绝缘阻值进行要求，且电缆绝缘电阻大小与电缆长度有关，因此仅通过兆欧表测试绝缘电阻无法准确判断电缆具体绝缘老化情况；(2)泄漏电流及吸收比测试属精密测试，在现场环境下，测试用皮安表易受多种信号干扰，测试精度不佳，且测试用直流高压易对电缆主绝缘产生破坏，因此泄漏电流及吸收比测试并非理想的无损测试方法。

为此，国内外学者提出了基于介电响应理论的电缆绝缘状态诊断评估方法，包括回复电压法(Returned Voltage Measurement，RVM)、频域介电谱法(Frequency DomainSpectroscopy，FDS)及极化-去极化电流法(Polarization and Depolarization Current，PDC)。其中，RVM及PDC属于时域诊断评估方法：RVM通过测量介质极化后的回复电压从而分析介质电气性能，PDC则通过测量介质极化及去极化时的电流响应以判断其电气性能；FDS属于频域诊断评估方法，可以分析绝缘介质在不同频率电压下的电流响应。上述方法自提出起即用于电缆绝缘状态评估，但随时间推移，RVM及FDS的弊端亦逐渐显现：RVM仅关注电缆回复电压，其携带信息极为有限，难以准确判断电缆状态；FDS使用交流电压激励，对于大电容试品(如长电缆)，电源容量需求极大，导致FDS设备体积庞大，难以在现场开展试验。相比于RVM及FDS，由于使用阶跃电压激励，在进行大电容试品试验时，PDC设备容量需求小，操作灵活便捷。尽管如此，现有PDC测试仍利用单一老化特征量，如直流电导，判断电缆绝缘状态，且测试结果未被推广至频域，这无疑限制了PDC方法的应用潜力，也导致老化电缆绝缘状态评估工作长期停滞不前。

发明内容

针对现有电力电缆绝缘状态评估工作中存在的老化特征量单一及频域信息匮乏问题，本发明旨在提供一种基于雷达谱图式的可视化可电缆绝缘状态诊断评估方法，利用极化-去极化电流测试，提取老化电缆时、频域特征参数，构建时频联合雷达谱图及Debye等效电路参数雷达谱图，进而实现老化电缆绝缘状态的可视化准确评估。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：