[发明专利]基于分布式光纤测温的海缆局部放电量反演方法及装置

说明书

本发明涉及电缆局部放电检测技术领域，公开了基于分布式光纤测温的海缆局部放电量反演方法及装置。本发明基于局部放电试验数据得到不同局部放电源参数下海缆外皮表面温度分布特性随时间变化的第一目标拟合曲线；将局部放电源等效为热源，基于不同等效热功率下光纤单元的表面温度分布及海缆外皮温度分布特征的仿真数据，构建不同热源参数下海缆外皮表面温度分布特性随时间变化的第二目标拟合曲线；对各第二目标拟合曲线和各第一目标拟合曲线进行拟合，根据得到的拟合结果反演出各第二目标拟合曲线对应的局部放电缺陷径向位置和局部放电量。本发明能够有效识别海缆的局部放电类型、局部放电缺陷径向位置以及局部放电严重程度。

技术领域

本发明涉及电缆局部放电检测技术领域，尤其涉及基于分布式光纤测温的海缆局部放电量反演方法及装置。

背景技术

海缆作为海上输电网中的核心设备，它的性能及状态对整个海上风场电力系统的安全与稳定运行起着至关重要的作用，而海缆的绝缘状态则是影响电缆安全可靠运行的关键因素。

绝缘老化引起的主绝缘故障在海缆外力破坏故障中占相当大的比重，而电缆绝缘状态与其局部放电量的变化及大小密切相关，因此，局部放电量的大小和变化可作为表征电缆绝缘状态及电缆是否可安全运行的重要表征指标。然而，目前已有的海缆状态监测方案只能实现海缆的超温预警及局部放电缺陷轴向位置定位，不能准确识别局部放电类型、局部放电缺陷径向位置及局部放电严重程度。

发明内容

本发明提供了基于分布式光纤测温的海缆局部放电量反演方法及装置，解决了如何实现对海缆的局部放电类型、局部放电缺陷径向位置以及局部放电严重程度的准确识别的技术问题。

本发明第一方面提供一种基于分布式光纤测温的海缆局部放电量反演方法，包括：

获取局部放电试验数据；所述局部放电试验数据包括不同局部放电源参数下的海缆外皮圆周面及轴向温度分布的监测数据，所述局部放电源参数包括局部放电类型、局部放电缺陷径向位置和局部放电量；

对所述局部放电试验数据进行分析，得到不同局部放电源参数下海缆外皮表面温度分布特性随时间变化的第一目标拟合曲线；

构建海缆几何仿真模型；所述海缆几何仿真模型包括呈分布式设置于海缆内的光纤单元；

根据所述海缆几何仿真模型和所述局部放电试验数据确定不同局部放电源对应的等效热功率；

基于不同等效热功率下光纤单元的表面温度分布及海缆外皮温度分布特征的仿真数据，构建不同热源参数下海缆外皮表面温度分布特性随时间变化的第二目标拟合曲线；所述热源参数包括局部放电类型、热源位置、等效热功率和光纤单元表面温度；

对各所述第二目标拟合曲线和各所述第一目标拟合曲线进行拟合，根据得到的拟合结果反演出各所述第二目标拟合曲线对应的局部放电缺陷径向位置和局部放电量。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述对所述局部放电试验数据进行分析，得到不同局部放电源参数下海缆外皮表面温度分布特性随时间变化的第一目标拟合曲线，包括：

构建不同局部放电类型在同一局部放电缺陷径向位置下海缆外皮表面温度分布特性与局部放电量及时间的第一函数关系拟合曲线；

构建同一局部放电类型的不同局部放电缺陷径向位置下海缆外皮表面温度分布特性与局部放电量及时间的第二函数关系拟合曲线；

结合所述第一函数关系拟合曲线和所述第二函数关系拟合曲线，得到所述第一目标拟合曲线。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述构建海缆几何仿真模型，包括：

确定海缆的简化结构模型；所述简化结构模型通过对海缆的目标结构及相应区域的材料属性进行简化得到，所述目标结构包括海缆线芯的绝缘结构、海缆线芯的防护结构及光纤单元的结构；