[发明专利]一种电缆运行状态诊断方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电缆诊断技术领域，更具体地，涉及一种电缆运行状态诊断方法及系 统。

背景技术

电缆在现代大型电气系统的电能及通讯信号传输中起着极其重要的作用。运行中 的电缆易发生永久性故障，电缆故障一旦发生，将导致大型电气系统停运甚至失控，造成严 重的经济损失和社会影响。

城市供电系统中的电力电缆敷设在电缆沟或直接埋于地下，敷设环境与使用状态 会极大的影响电缆寿命。电力电缆长期在不同土壤、水分、潮气、温度环境下运行，绝缘易受 到腐蚀渗透而发生绝缘局部老化；地下电力电缆常会因机械外力而发生绝缘破坏，最终导 致电缆永久性故障。据调查，高压电力绝缘电缆的绝缘损坏事故约占高压电气设备事故的 40％左右。

飞机、轨道交通、舰船等大型电气交通系统对电缆的安全运行提出了更为严格的 要求，在这些电气系统中电缆担任着电能以及控制信号传输的主导作用。1996年7月，由于 飞机电缆局部过热老化产生电火花导致油箱爆炸，使得一架波音747飞机上的230名乘客无 一生还。

核电站内存在大量长度较短而电压等级较高的电缆，核电事故的发生往往开始于 局部的核泄漏，电缆在高剂量核辐射下其有机高分子结构将遭破坏而发生快速老化，将导 致电缆故障而使得和反应堆失去控制，最终将导致核电站重大安全事故。

可见，实现电缆运行状态的诊断意义重大，电缆运行状态的诊断包括电缆整体运 行状态评估、电缆局部潜伏性缺陷定位以及电缆发生永久性故障后的快速定位，现有的仪 器尚不能同时实现上述功能，特别是对于电缆潜伏性缺陷的定位，尚缺少十分可靠的诊断 仪器。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种电缆运行状态诊断方法及系统，其目的 在于通过测量与分析电缆宽频阻抗谱数据，实现电缆整体运行状态评估、电缆局部潜伏性 缺陷诊断以及电缆永久性故障快速定位。

本发明提供了一种电缆运行状态诊断方法，包括下述步骤：

(1)获得被测电缆的几何参数和绝缘材料介电函数，并计算电缆初始特性参数，电 缆初始特性参数包括特征阻抗和传播系数；

(2)根据所述电缆初始特性参数和被测电缆的长度获得测量频率范围(f_low，f_up)， 通过在被测电缆的芯线与地线之间输入低压变频正弦信号源来测量电流信号，并根据测量 的电流信号计算电缆输入阻抗随频率变化的曲线，获得电缆阻抗谱数据；

(3)根据所述测量频率范围(f_low，f_up)对所述电缆阻抗谱数据进行处理后提取电缆 特性参数，并获取电缆局部老化段的数目及位置；

(4)根据阻抗谱数据计算得到电缆整体介电损耗，对被测电缆的整体运行状态进 行诊断评估，并根据电缆局部老化段的数目及定位起始位置获得各个老化段的电导G、电容 C及老化段长度，并由各个老化段的电导G、电容C获得用于表征电缆各老化段绝缘状态的介 电损耗，并根据所述各老化段内的介电损耗对各老化段的运行状态进行诊断评估。

更进一步地，在步骤(3)中，对所测阻抗谱数据进行广义正交积分变换，使得积分 变换值在局部缺陷或故障处于完好处出现显著差异，实现电缆局部潜伏性缺陷或故障的定 位，获取电缆局部老化段的数目及位置。