[发明专利]基于感应电荷层析成像的高压交流电缆缺陷在线定位方法

说明书

本发明公开一种基于感应电荷层析成像的高压交流电缆缺陷在线定位方法,包括如下步骤:首先，感应电荷分布测量:利用布置在电缆绝缘层外侧的测量电极(接地)，得到电缆外绝缘地电极表面的感应电荷密度分布；其次基于感应电荷层析的缺陷定位。利用有限元仿真软件在电缆绝缘地电极感应电荷密度分布和空间介电常数分布之间建立联系，然后，依据测量得到的感应电荷分布，利用Landweber迭代算法反演空间介电常数分布。本发明提出的基于感应电荷层析成像的电缆缺陷监测技术可以实现电缆缺陷的精准识别和定位，从而在运行过程中实时监控高压交流电缆关键部位的绝缘健康状况。

技术领域

本发明属于电缆缺陷检测技术领域，具体涉及一种基于感应电荷层析成像的高压交流电缆缺陷在线定位方法。

背景技术

随着电力系统的发展和电能需求的快速增长，高压电缆已经成为城市大容量输电的主要手段。高压电缆绝缘层在生产、安装和运行过程中会产生裂缝、气孔等微小缺陷，导致电场畸变并诱发局部放电。放电的能量累积使电缆绝缘出现局部碳化并随着时间的推移不断扩大，最终导致电缆整体绝缘失效，造成起火、爆炸等恶性事故。本发明提出一种基于感应电荷层析成像的高压交流电缆缺陷在线定位方法，以期在实际应用中能够实时监测电缆关键部位(如电缆终端、接头等)的绝缘健康状况。当电缆绝缘层出现缺陷时能及时发现并更换，避免事故发生。

发明内容

本发明旨在提供一种基于感应电荷层析成像的高压交流电缆缺陷在线定位方法，以期在实际应用中能够实时监测电缆关键部位(如电缆终端、接头等)的绝缘健康状况。当电缆绝缘层出现缺陷时能及时发现并采取有效措施，避免故障发生。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于感应电荷层析成像的高压交流电缆缺陷在线定位方法,包括如下步骤:

1)感应电荷分布测量:利用布置在电缆绝缘层外侧的测量电极(接地)，得到电缆外绝缘地电极表面的感应电荷密度分布；

2)基于感应电荷层析的缺陷定位

首先，利用有限元仿真软件在电缆绝缘地电极感应电荷密度分布和空间介电常数分布之间建立联系，如下：

Q_M＝S_M×Nε_N

其中，Q_M为气体绝缘输电管道感应电荷矩阵，M为测量电极数目；ε_N为空间电势场矩阵，N为对管道进行网格剖分的数目；S_MN为灵敏度矩阵；

然后，依据测量得到的感应电荷分布，利用Landweber迭代算法反演空间介电常数分布；

ε_k+1＝ε_k+αS^T(Q-Sε_k)

ε₀＝S^TQ

其中，α为收敛调节系数；ε₀为初始电位分布；ε_k和ε_k+1分别为第k和k+1次迭代时的空间介电常数。

有益效果

对比图2和图3，可以看出本发明提出的基于感应电荷层析成像的电缆缺陷监测技术可以实现电缆缺陷的精准识别和定位，从而在运行过程中实时监控高压交流电缆关键部位的绝缘健康状况。

附图说明

图1所示为高压交流电缆缺陷在线定位系统示意图。

图2所示为高压交流电缆的绝缘缺陷设置模型。

图3所示为高压交流电缆绝缘缺陷的定位结果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。