CN109188197A - 一种用于高压电缆健康指数的评估***及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于高压电缆健康指数的评估***及方法，所述***包括：基本参数分析单元，用于对高压电缆的基本参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较；巡视参数分析单元，用于对高压电缆的巡视参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较；故障概率参数分析单元，用于对高压电缆的故障概率参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较；运行历史参数分析单元，用于对高压电缆的运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较；综合处理单元，用于得出不同高压电缆间的横向对比分析和同一高压电缆的纵向趋势分析的健康指数评估结果。本发明的优点是：实现了健康指数评估在高压电缆运维工作中的应用，具有很强的工程应用价值。

Description

一种用于高压电缆健康指数的评估***及方法

技术领域

本发明涉及一种用于高压电缆健康指数的评估***及方法。

背景技术

随着高压电缆的应用日益广泛，从电缆运行年代而言，有些高压电缆已经运行了许多年，其健康状态管理非常必要而急需，再者近年来由于施工安装缺陷、产品质量不良和运行维护不当等原因，高压电缆线路在设计寿命内发生击穿故障导致停电事故的次数也大量增加，给城市输配电线路的运行稳定性和供电可靠性带来了挑战。目前电缆运行外部环境不断恶化，加之不良电缆施工工艺、不当维护等都会对电缆健康状态产生不可忽视的隐患，近几年高压电缆故障时有发生。以上问题严重威胁着电网的安全运行，但是花费巨资和浩大的工程更换全部旧电缆显然是十分困难和极不经济的，因此，非常有必要进行高压电缆健康状态的全面评价与管理研究，从而对高压电缆的可靠运行进行有效跟踪，减少甚至杜绝高压电缆的恶性事故。

CN103499777A公开了一种基于超低频局部放电检测的评估方法及***，该方法为：根据电缆线路新敷设或运行情况，确定需要进行绝缘性能评估的电力电缆；将该段电缆线路与两端的电气设备断开，并做好安全措施；通过超低频电缆局放诊断和定位***，对电缆线路进行超低频局部放电检测；通过比对电缆路径及中间接头位置敷设情况，对局部放电检测结果进行***分析，对电缆线路的绝缘性能做出有效评估；该***为：测试电源、滤波器、耦合电容和检测阻抗、局部放电检测仪。现有技术的显著缺点是：不能有效对高压电缆的健康指数进行全面评估，也就无法对高压电缆的运行状态进行有针对性的科学管理。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于高压电缆健康指数的评估***，其实现简单，能够有效对高压电缆的健康指数进行全面评估。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，包括：基本参数分析单元，用于对高压电缆的基本参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第一信息数据；巡视参数分析单元，用于对高压电缆的巡视参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第二信息数据；故障概率参数分析单元，用于对高压电缆的故障概率参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第三信息数据；运行历史参数分析单元，用于对高压电缆的运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第四信息数据；综合处理单元，用于根据所述基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准的各个信息数据，进行数据处理，得出不同高压电缆间的横向对比分析和同一高压电缆的纵向趋势分析的健康指数评估结果。

本发明的另一目的在于提供一种用于高压电缆健康指数的评估方法，其特征在于，包括：基本参数分析单元对高压电缆的基本参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第一信息数据；巡视参数分析单元对高压电缆的巡视参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第二信息数据；故障概率参数分析单元对高压电缆的故障概率参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第三信息数据；运行历史参数分析单元对高压电缆的运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第四信息数据；综合处理单元根据所述基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准的各个信息数据，进行数据处理，得出不同高压电缆间的横向对比分析和同一高压电缆的纵向趋势分析的健康指数评估结果。

本发明的有益效果为：

实现简单，将高压电缆的基本参数、巡视参数、故障概率参数与运行历史参数分类进行科学综合评价与管理，从而准确全面地得出健康指数的评估结论，评估分数为60 分以下，提示电缆处于非健康状态, 需立即进行检修; 61～70 分属于临界健康状态, 提示电缆维护人员关注, 分析健康水平下降的原因; 71～85 分属于合格健康状态,按正常的周期进行预防性试验; 85 分以上为良好健康状态, 可适当延长预试及检修的周期。建立健全统一的、比较全面的、可共享的信息数据平台；实现了健康指数评估在高压电缆运维工作中的应用，具有很强的工程应用价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明的用于高压电缆健康指数的评估***的结构示意图。

图2是本发明的用于高压电缆健康指数的评估***的方法示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

请参照图1，本发明的用于高压电缆健康指数的评估***，包括：基本参数分析单元，用于对高压电缆的基本参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第一信息数据；巡视参数分析单元，用于对高压电缆的巡视参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第二信息数据；故障概率参数分析单元，用于对高压电缆的故障概率参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第三信息数据；运行历史参数分析单元，用于对高压电缆的运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第四信息数据；综合处理单元，用于根据所述基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准的各个信息数据，进行数据处理，得出不同高压电缆间的横向对比分析和同一高压电缆的纵向趋势分析的健康指数评估结果。

优选地，所述基本参数分析单元是基于模糊数学理论进行建模。

优选地，所述巡视参数分析单元是基于人工神经网络理论进行建模。

优选地，所述故障概率参数分析单元是基于粗糙集理论进行建模。

优选地，所述基本参数分析单元包括基本参数采样模块；所述巡视参数分析单元包括巡视参数采样模块；所述故障概率参数分析单元包括故障概率参数采样模块；所述运行历史参数分析单元包括运行历史参数采样模块。

优选地，所述基本参数采样模块，巡视参数采样模块，故障概率参数采样模块与运行历史参数采样模块通过通信模块与综合处理单元进行连接。

优选地，所述综合处理单元包括中央控制器，所述中央控制器通过通信模块与所述基本参数采样模块，巡视参数采样模块，故障概率参数采样模块，运行历史参数采样模块进行连接。

优选地，所述通信模块包括依次连接的开关矩阵模块，信号输入输出器、数字多用表、函数发生器和频谱分析仪。

作为扩展的实施例，所述高压电缆健康指数评估***包括硬件设备层、数据处理与应用层；所述硬件设备层为数据处理与应用层提供数据。

作为扩展的实施例，所述硬件设备层采用新型的便携式带电检测仪测量结果抄录装置，使其具有全面电子化读取和转存现有配电设备状态监测仪器结果的功能，实现对已有仪器的继承；基于传感器的类型、数量、位置及其成本效益分析，确定传感器阵列优化布局方案，构造高压电缆健康指数计算用状态数据感知传感器阵列；采用适用于高压电缆健康指数信息采集的通用适配器，实现信号的标准化输出；开发基于健康指数状态信息采集终端的自动测试软件，完成健康指数状态信息的自动测试与传送。

作为扩展的实施例，所述高压电缆健康指数评估数据平台采用面向对象的方法，基于数据库管理***(Database ManagementSystem，DBMS)，建立健全数据平台，实现数据的分层、分类、分级管理，支持查询、调用及制表等多种信息使用方式，且能够实现与电网现有数据库的信息交互共享。

本发明还提供一种用于高压电缆健康指数的评估方法，包括：基本参数分析单元对高压电缆的基本参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第一信息数据；巡视参数分析单元对高压电缆的巡视参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第二信息数据；故障概率参数分析单元对高压电缆的故障概率参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第三信息数据；运行历史参数分析单元对高压电缆的运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第四信息数据；综合处理单元根据所述基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准的各个信息数据，进行数据处理，得出不同高压电缆间的横向对比分析和同一高压电缆的纵向趋势分析的健康指数评估结果。

优选地，本发明的方法包括：进行数据采集，获取跟高压电缆状态相关的基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的试验数据或在线监测数据；评估分数为60 分以下，提示电缆处于非健康状态, 需立即进行检修; 61～70 分属于临界健康状态, 提示电缆维护人员关注, 分析健康水平下降的原因; 71～85 分属于合格健康状态,按正常的周期进行预防性试验; 85 分以上为良好健康状态, 可适当延长预试及检修的周期。

作为扩展实施例，确定高压电缆健康指数的评分函数：

N---子部件数

FRi---该子部件故障率

PSCi---子部件的局部得分

SCMAX---最大分值

SCmin---最小分值。

作为扩展实施例，确定评分等级隶属度函数：将每个状态量代入相应的单项状态量评分函数进行评分，然后将所得评分代入各个评分等级隶属度函数。

作为扩展实施例，计算基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的各个指标权重系数K，基于四因素的高压电缆运行状态评估方法与检修策略研究，同时，本发明将研究分值比重，从而可以分类科学综合评价与管理高压电缆，按如下分值比重评估框图进行评估，结合四因素的不同权重，得出分值评估结论，系数K表示试验数据或在线监测数据与规程标准比较的对应系数，该评估结论可用于不同电缆间的横向对比分析和同一电缆的纵向趋势分析。

作为扩展的实施例，通过训练数据库得基本状态评分。

作为扩展的实施例，采集高压电缆的制造、寿命指数，根据寿命方程，有一个寿命指数n值，国际上要求n≥9。

作为扩展的实施例，采集高压电缆敷设、弯曲半径参数，我国国家标准GB50168-92，“电气装置安装工程，电缆线路施工及验收规范”对电敷设半径作了规定：单芯20D，多芯15D。在目前众多的电缆招投标中，有的要求满足弯曲半径10D，但伯瑞利公司对275KV交联电缆在105℃的温度敷设时，导体压紧绝缘使之变形达10%（2.5mm），并称如果过载温度要达到130℃，则一般弯曲半径是不行的，要大于30D。此试验发表于1984年国际大电网报告，为此我们国家的220KV交闻电缆规定最小弯曲半径为25D。所以弯曲半径的也是影响电缆寿命的一个因素，不能忽视。

作为扩展的实施例，采集高压电缆运行、过载参数，过载是指超过90℃时的运行情况，有短路、短期和紧急过载，是温度的影响；过电压是指超过最高运行电压；有操作过电压，有雷电过电压，是电压的影响。过载过电压，均影响电缆寿命。直流试验，已被证实对交联电缆有害， 主要是空间电荷的影响，特别是中高压电缆。由于试验电压绝对值高更容易损坏交联绝缘，空间电荷，很容易在直流放电过程中，或在而后的高压空载过程中，造成绝缘击穿。

作为扩展的实施例，通过电缆局部放电、介质损耗检测，采集电缆的运行状态参数，从而预测电缆寿命。电缆等高压电气设备在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘贯通性击穿或闪络，所以称为局部放电。局部放电量很微弱，靠人的直觉感觉，如眼观耳听是察觉不到的，只有灵敏度很高的局部放电测量仪器才能把它检测到。

作为扩展的实施例，局部放电的检测以局放所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的物理量来表征局放的状态。绝缘设备在内部发生局部放电时，伴随着出现许多物理和化学现象。有些属于电的，如电脉冲、介质损耗增大、电磁波辐射等；有些属于非电的，如超声波、光、热等，相应的检测方法可以分为电测量法和非电测量法两大类，如脉冲电流法、高频检测法、超高频检测法、超声波检测法、光测法、化学检测法、红外检测法、暂态地电压等多种检测方法。其中投入实际应用的有脉冲电流法、高频检测法、超高频检测法、超声波检测法、暂态地电压等。

作为扩展的实施例，局部放电测试*** 实时检测高压电缆的超高频、超声波、射频、高频局部放电信号；可根据局放的特征值做出高压电缆缺陷预判断；提供较为直观的谱图分析功能，为局放模式识别提供重要的分析依据；局放检测时可有效识别移动通讯及数字电视频段对局部放电信号的干扰；具备噪音干扰脉冲抑制功能，有效滤除背景噪音；通过定位设备，配合监控软件，可以锁定监测到的局部放电的位置，从而有效地排除故障。

作为扩展的实施例，安装在接地箱中接地电缆上的高频电流互感器将感应到的电流信号分作叁路分别送给局放信号频率测量电路、局放信号强度测量电路以及低频接地电流信号测量电路；智能监测终端根据局放信号频率测量电路的输入信号按照持续时间区分为高频局放信号和瞬发窄脉冲局放信号；同时触发局放强度测量电路测量信号强度，将高频局放信号频率、强度进行时间计权，得到高压电缆缺陷等级；将瞬发窄脉冲局放信号按时间周期计数；对于超过预先设定缺陷等级的和脉冲计数设定值的作为报警状态信息；将感应到的低频电流信号有传输线缆连接至智能监测终端的低频信号接口，进行AD转换后得到电流数据，根据预设值判断直接接地的状态；外部安装的气体传感器、温湿度传感器及水位报警器的信号经过智能监测终端进行转换，判断是否超设定气体浓度限值、湿度限值及水位报警有效值，如果超限值，输出报警状态信息；安装在电缆中间接头部位的光纤测温传感器经过光电转换将信号传递给单片机进行AD转换，所得温度值与中间接头温度限定值比较，如果超限定值，输出报警状态；中间接头防爆盒外安装的超声波探头检测中间接头的局部放电信号，经过前置放大和对数检波电路转换成脉冲信号传递给单片机，与中间接头局放限定值比较，若超限则输出报警状态；所有数据和报警状态信息由无线GPRS模块传送给远程监控服务器；连接到远程监控服务器的监控计算机可以通过网页刷新这些数据和状态信息。

本发明的优点是：

实现简单，将高压电缆的基本参数、巡视参数、故障概率参数与运行历史参数分类进行科学综合评价与管理，从而准确全面地得出健康指数的评估结论，评估分数为60 分以下，提示电缆处于非健康状态, 需立即进行检修; 61～70 分属于临界健康状态, 提示电缆维护人员关注, 分析健康水平下降的原因; 71～85 分属于合格健康状态,按正常的周期进行预防性试验; 85 分以上为良好健康状态, 可适当延长预试及检修的周期。建立健全统一的、比较全面的、可共享的信息数据平台；实现了健康指数评估在高压电缆运维工作中的应用，具有很强的工程应用价值。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，包括：

基本参数分析单元，用于对高压电缆的基本参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第一信息数据；

巡视参数分析单元，用于对高压电缆的巡视参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第二信息数据；

故障概率参数分析单元，用于对高压电缆的故障概率参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第三信息数据；

运行历史参数分析单元，用于对高压电缆的运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第四信息数据；

综合处理单元，用于根据所述基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准的各个信息数据，进行数据处理，得出不同高压电缆间的横向对比分析和同一高压电缆的纵向趋势分析的健康指数评估结果。

2.根据权利要求1所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，所述综合处理单元进行数据处理根据算法：

其中，N---子部件数，FRi---该子部件故障率，PSCi---子部件的局部得分，SCMAX---最大分值，SCmin---最小分值。

3.根据权利要求2所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，所述基本参数分析单元是基于模糊数学理论进行建模。

4.根据权利要求1所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，所述巡视参数分析单元是基于人工神经网络理论进行建模。

5.根据权利要求2所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，所述故障概率参数分析单元是基于粗糙集理论进行建模。

6.根据权利要求2所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，

所述基本参数分析单元包括基本参数采样模块；

所述巡视参数分析单元包括巡视参数采样模块；

所述故障概率参数分析单元包括故障概率参数采样模块；

所述运行历史参数分析单元包括运行历史参数采样模块。

7.根据权利要求6所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，所述基本参数采样模块，巡视参数采样模块，故障概率参数采样模块与运行历史参数采样模块通过通信模块与综合处理单元进行连接。

8.根据权利要求7所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，所述综合处理单元包括中央控制器，所述中央控制器通过通信模块与所述基本参数采样模块，巡视参数采样模块，故障概率参数采样模块，运行历史参数采样模块进行连接。

9.根据权利要求8所述的用于高压电缆健康指数的评估***，其特征在于，所述通信模块包括依次连接的开关矩阵模块，信号输入输出器、数字多用表、函数发生器和频谱分析仪。

10.一种用于高压电缆健康指数的评估方法，其特征在于，包括：

基本参数分析单元对高压电缆的基本参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第一信息数据；

巡视参数分析单元对高压电缆的巡视参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第二信息数据；

故障概率参数分析单元对高压电缆的故障概率参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第三信息数据；

运行历史参数分析单元对高压电缆的运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准比较，获取第四信息数据；

综合处理单元根据所述基本参数、巡视参数、故障概率参数、运行历史参数的试验数据或在线监测数据与规程标准的各个信息数据，进行数据处理，得出不同高压电缆间的横向对比分析和同一高压电缆的纵向趋势分析的健康指数评估结果。