[发明专利]基于电磁耦合注入的电力电缆局部缺陷在线定位方法

说明书

一种基于电磁耦合注入的电力电缆局部缺陷在线定位方法，包括模型建立步骤、基础定位步骤、在线定位步骤，先根据传输线理论，建立电力电缆的分布参数模型，再进行电力电缆缺陷定位，最后通过信号注入传感器，实现电缆缺陷在线定位。其有益效果是：具有较高定位精度和识别灵敏度，定位误差小于0.981％；在电缆定位谱图中，电缆末端在开路和短路时的反射强度分别为最大和最小；在同一通频带、同一线圈匝数下，传感器积分电阻的不同会对传感器的信号注入效率造成影响。

技术领域

本发明涉及电力电缆领域，特别是一种基于电磁耦合注入的电力 电缆局部缺陷在线定位方法。

背景技术

随着城市化进程的推进，交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE) 电力电缆在城市电网建设中被大量的运用，由于具有良好的电气和机械 性能，其在电网规划设计中具有不可替代的地位。由于所处运行环境通 常较为恶劣，电缆容易受到潮气入侵、机械外力作用的影响，并在电缆 局部区域形成缺陷，如不能及时地处理电缆缺陷，这将影响电缆的安全 运行。然而，传统的缺陷定位检测需要在电缆离线的情况下进行，电缆 停电计划的实施，会造成生产停工，带来不必要的经济损失。因此，急 需开发一种电缆缺陷定位的在线监测技术，为在运电缆的状态监测提供 保障。

目前所用的电缆缺陷定位检测技术主要有：局部放电法(partial discharge,PD)、传统的时域反射法(time domain reflectometry,TDR)以及 频域反射法(frequencydomain reflectometry,FDR)。时域反射法由于其注 入信号的高频成分较少，而信号在电缆线路中传输时会受到色散和衰减 的影响，使得TDR法难以检测微弱缺陷。局部放电法可以较好地定位电 缆在安装和运行过程中产生的缺陷(如工艺不良、杂质等)，但无法灵敏识别水树和绝缘受潮等缺陷，且测试得到的PD信号很容易淹没于复杂噪声 之中。目前流行起来的频域反射法因其注入信号的高频成分丰富，该方 法被部分学者应用在电缆定位上，德国学者在仿真实验中得出了FDR法 较TDR法定位更为准确的结论，国内学者也进一步通过反射系数谱和宽 频阻抗谱对其定位效果进行了实验验证，证实了FDR法在识别微弱缺陷上的优越性。然而现阶段FDR法主要针对于电缆离线情况下的缺陷点检 测，但并未将该方法应用到在线监测上。虽然可以通过高频电流传感器 (high frequency currenttransformer,HFCT)将信号注入于被测电缆中，以实 现对缺陷点的定位，但HFCT的信号注入效率将决定电缆缺陷的定位测 试效果，如何提高信号注入效率、如何实现电缆缺陷定位的在线监测， 是将FDR法应用到在线监测时需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于电磁耦合注 入的电力电缆局部缺陷在线定位方法，通过探究传感器的注入效率，设 计一款信号注入传感器，实现对电缆缺陷的在线监测。并在实验室利用 串联谐振平台搭建缺陷电缆在线定位监测平台。具体设计方案为：

一种基于电磁耦合注入的电力电缆局部缺陷在线定位方法，包括 模型建立步骤、基础定位步骤、在线定位步骤，其特征在于，先根据 传输线理论，建立电力电缆的分布参数模型，再进行电力电缆缺陷定 位，最后通过信号注入传感器，实现电缆缺陷在线定位。

所述模型建立步骤中，确定R₀、L₀、G₀、C₀分别为单位长度电缆 的电阻、电感、电导、电容，因集肤效应和邻近效应的影响，单位长 度的电阻和电感会随频率而发生变化，R0、L0可表示为：

式中：μ₀是真空磁导率；ω＝2πf是角频率；r_c是电缆缆芯半径；r_s是电缆屏蔽层内半径；ρ_c是缆芯电阻率；ρ_s是屏蔽层电阻率，

因电力电缆为同轴结构，G₀、C₀可表示为：