[发明专利]基于红外热图的电力电缆终端设备的状态监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于红外热图的电力电缆终端设备的状态监测方法及系统，本发明方法包括针对待处理的红外热图i，分割出目标电力电缆终端设备的前景区域和背景区域；计算背景区域的温度平均值T_a，将前景区域分割为前景子区域，并计算前景子区域内的温度平均值T_N；根据任意第m行第n列的前景子区域内的温度平均值T_N、背景区域的温度平均值T_a之间的温差判断目标电力电缆终端设备是否存在故障。本发明采用红外测温是发现电缆终端过热缺陷的有效手段，采用背景温度差异性分析各类电缆终端缺陷，可有效提高监测效率，能够对目标电力电缆终端设备的工作温度状态提供准确及时的判别，具有检测准确度高、可实现远距离检测、安全可靠的优点。

技术领域

本发明涉及电网输变电设备状态监测技术，具体涉及一种基于红外热图的电力电缆终端设备的状态监测方法及系统。

背景技术

电缆线路具有供电可靠性高、占地面积小、美化城市等优点，电力电缆线路在湖南电网得到了越来越广泛的应用；橡塑交联电力电缆(简称XLPE电缆)由于其电气性能优越、耐热性和机械性能好等特点，经被广泛的应用到电缆线路中，且使用率日益提高。电缆附件制作由普通施工人员完成，对附件安装工艺掌握不精通，电缆监督水平低，部分电缆附件带缺陷投运，如35千伏电缆运维常年处于盲点，健康状态基本失控，35千伏电缆故障频发，2015年以来电力公司35千伏电缆故障故障率居高不下，年均故障率11.1次/百公里·年。

在电缆长期运行过程中，本体及附件故障屡见不鲜，如何通过有效的监测手段准确、实时掌握电缆本体及附件的运行状态，避免因电缆本体及附件故障击穿导致停电事故，是保障电力安全输送的重要课题。大量资料表明，导致电缆线路故障的主要原因是绝缘性能的劣化和失效，绝缘故障的起因不仅是由于强电场作用和材料缺陷引起的绝缘劣化，而且在设备的运行过程中各种外界因素(机械、热力)和电场的相互作用最终也会演变为绝缘性故障。目前，电缆绝缘带电检测方法主要包括局放检测(高频3-30MHz、特高频0.3-3GHz、超声20-200kHz)、红外检测、接地电流检测等。

目前现场实际使用的电缆绝缘状态检测方法主要有：直流叠加法、直流分量法、介质损耗角正切法、低频叠加法以及局部放电测试法等，如表1所示。

表1：电缆在线监测方法。

以上方法中，直流叠加法、直流分量法、介质损耗角正切法及低频叠加法4种在线监测方法简单、易于实现，但存在一个共同的缺点，即只能反映电缆绝缘整体老化情况，不能检测出局部缺陷及进行故障定位，因此这几种方法应用于电缆终端绝缘局部缺陷的在线监测意义不大。鉴于温度测量的可靠性、简单性及准确性，电力电缆的运行中这些温度指标与水树引发速率、水树长度等主要绝缘指标有较好的相关性，因此通过温度指标来反映电力电缆电缆附件绝缘状态是一种切实可行的方法。局部放电法能够反映电缆缺陷及其具体部位，使电缆故障点的检修、电缆的更换工作更加容易，减少更多离线进行故障定位的工作量，这种方法的传感器一般都放置在电缆附件的位置，如果电缆附件有绝缘问题就可以及时发现。以下介绍了中间接头温度测量技术和局部放电测量技术。

随着现代传感器技术、信号处理技术的快速发展，采用局部放电法作为电缆绝缘在线监测的方法已成为研究的热点，国内外专家学者、IEC、IEEE以及CIGRE等国际电力权威机构一致推荐局部放电试验是作为交联电缆绝缘状况评价的最佳方法。