【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力檢測，更具體地說，它涉及一種高壓電纜狀態帶電檢測方法及系統。
技術介紹
1、高壓電纜的帶電辯識和檢測是確保電力系統安全運行的重要環節，具體以下優點：通過檢測可以及時發現電纜的絕緣缺陷和損傷，預防因電纜故障導致的停電事故，保障電力系統的穩定運行；通過帶電檢測技術，可以在不停電的情況下進行電纜狀態的檢測，減少了停電維護的時間和成本。
2、現有的高壓電纜狀態帶電檢測方法難以準確反映實際工作條件下電纜的絕緣性能變化，且由于環境溫度變化對絕緣材料電纜影響，會導致放電檢測的誤判和電纜局部過熱風險未被及時發現的問題。因此，如何研究設計一種能夠克服上述缺陷的高壓電纜狀態帶電檢測方法及系統是我們目前急需解決的問題。
技術實現思路
1、為解決現有技術中的不足，本專利技術的目的是提供一種高壓電纜狀態帶電檢測方法及系統，通過結合高頻電磁脈沖信號檢測與帕邢曲線模型，實現對電纜絕緣層中的局部放電現象的精確識別和定位；通過測量實際的氣隙尺寸和壓力，并計算放電起始電壓，本專利技術能夠實時監控電纜的絕緣狀態，快速判斷是否存在放電現象，從而有效預防電纜故障。
2、本專利技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：
3、第一方面，提供了一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，包括以下步驟：
4、s1、利用麥克斯韋方程組中的靜電場方程，建立電纜周圍電場的數學模型，并求解電纜絕緣層和導體之間的電場分布；
5、s2、通過測量高頻電磁脈沖信號，并依據帕邢曲
6、s3、通過傳熱方程模擬電纜內部的溫度分布變化，使用光纖布拉格光柵傳感器實時監控電纜的溫度分布；
7、s4、基于得到的電纜的溫度分布校正電場分布和局部放電檢測結果。
8、進一步的，所述s1中，利用麥克斯韋方程組中的靜電場方程，建立電纜周圍電場的數學模型，并求解電纜絕緣層和導體之間的電場分布，具體步驟如下：
9、s1.1、通過麥克斯韋方程組中的靜電場方程建立電纜周圍電場e的數學模型；
10、s1.2、采用有限元法求解電場e的電勢值v；
11、s1.3、基于電場e的電勢分布數據，識別高電場強度的區域，通過對比實際測量的電場數據與計算得到的電場分布，檢測絕緣缺陷和損傷區域。
12、進一步的，所述s1.1中，通過麥克斯韋方程組中的靜電場方程建立電纜周圍電場e的數學模型，具體步驟如下：
13、s1.1.1、確定電場e滿足的靜電場方程；
14、s1.1.2、對于電勢v的電場方程；
15、s1.1.3、將電場方程代入靜電場方程得到泊松方程。
16、進一步的，所述s1.2中，采用有限元法求解電場e的電勢分布，具體步驟如下：
17、s1.2.1、將電纜的計算橫截面劃分為多個小單元，每個單元的頂點稱為節點；
18、s1.2.2、在每個單元上，電勢v近似為節點電勢的線性組合，使用形函數描述每個節點對單元電勢的貢獻；
19、s1.2.3、利用拉普拉斯方程的弱形式乘以形函數構建弱形式方程，并應用高斯定理優化弱形式方程；
20、s1.2.4、對于每個單元，構建局部的元剛度矩陣，并利用高斯積分計算每個單元的剛度矩陣元素；
21、s1.2.5、將所有單元的局部剛度矩陣，組裝成一個全局剛度矩陣；
22、s1.2.6、利用共軛梯度法求解全局剛度矩陣，獲得每個節點的電勢值。
23、進一步的，所述s2中，通過測量高頻電磁脈沖信號，并依據帕邢曲線模型進行高壓電纜絕緣層中的局部放電檢測，并對檢測到的放電信號進行頻譜分析，確定電纜內部的局部放電強度和位置，具體步驟如下：
24、s2.1、使用電流傳感器捉放電產生的高頻電流脈沖信號，使用電壓傳感器測量放電產生的高頻電壓脈沖信號，使用超聲波傳感器捕捉局部放電產生的超聲波信號；
25、s2.2、測量實際的氣隙尺寸d和壓力p，根據帕邢曲線模型計算放電起始電壓vstart；
26、s2.3、通過比較測量電壓與帕邢曲線計算的起始電壓，判斷當前電壓是否超過放電起始電壓。
27、進一步的，所述s2.3中，通過比較測量電壓與帕邢曲線計算的起始電壓，判斷當前電壓是否超過放電起始電壓，具體步驟如下：
28、s2.3.1、確定放電起始電壓vstart之后，測量當前施加在電纜上的電壓vmeasured；
29、s2.3.2、若vmeasured>vstart，則表示施加在氣隙上的電場強度已超過其擊穿強度，可能發生局部放電；
30、s2.3.3、若vmeasured≤vstart，則表示電場強度不足以引發放電，絕緣層處于安全狀態，沒有發生局部放電。
31、進一步的，所述s3中，通過傳熱方程模擬電纜內部的溫度分布變化，使用光纖布拉格光柵傳感器實時監控電纜的溫度，具體步驟如下：
32、s3.1、使用傳熱方程模擬電纜內部的溫度分布變化；
33、s3.2、采用顯式有限差分法對時間進行離散化，設空間網格點的間距為δx和δy，在x和y方向分別劃分為i和j個點，則溫度場t(x，y，t)在離散點(i，j)的表示為其中n表示時間步；
34、s3.3、采用顯式有限差分法對空間進行離散化，時間步長設為δt，設置初始溫度分布時間步為n時刻的溫度場表示為時間步為n+1時刻的溫度場表示為
35、s3.4、采用中心差分方法離散拉普拉斯算子并得到顯式格式的有限差分方程；
36、s3.5、對于每一個時間步n，計算所有節點(i，j)處的溫度并將n+1時刻的溫度分布作為下一時間步的初始溫度分布。
37、進一步的，所述s4中，基于得到的電纜的溫度分布校正電場分布和局部放電檢測結果，具體步驟如下：
38、s4.1、使用溫度分布數據，計算電纜內部網格點(i，j)的介電常數∈i，j(t)，并依據介電常數∈i，j(t)重新計算電纜內部的電場e分布；
39、s4.2、使用溫度分布數據，計算電纜內部網格點(i，j)的溫度依賴擊穿電壓vbreakdown，i，j，并重新計算局部放電的起始電壓vstart，i，j；
40、s4.3、結合更新后的電場e分布和調整后的局部放電起始電壓vstart，重新判斷當前測量電壓vmeasured，i，j是否超過放電起始電壓vstart，i，j。
41、進一步的，所述s4.3中，結合更新后的電場e分布和調整后的局部放電起始電壓vstart，重新判斷當前測量電壓vmeasured,i,j是否超過放電起始電壓vstart,i,j，具體步驟如下：
42、s4.3.1、若vmeasured,i,j>vstart,i,j,則表示施加在氣隙上的電場強度已超過其擊穿強度,發生局部放電；
43、s4.3.本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S1中，利用麥克斯韋方程組中的靜電場方程，建立電纜周圍電場的數學模型，并求解電纜絕緣層和導體之間的電場分布，具體步驟如下：
3.根據權利要求2所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S1.1中，通過麥克斯韋方程組中的靜電場方程建立電纜周圍電場E的數學模型，具體步驟如下：
4.根據權利要求2所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S1.2中，采用有限元法求解電場E的電勢分布，具體步驟如下：
5.根據權利要求1所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S2中，通過測量高頻電磁脈沖信號，并依據帕邢曲線模型進行高壓電纜絕緣層中的局部放電檢測，并對檢測到的放電信號進行頻譜分析，確定電纜內部的局部放電強度和位置，具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S2.3中，通過比較測量電壓與帕邢曲線計算的起始電壓，判斷當前電壓是否超過放電起始電壓
7.根據權利要求1所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S3中，通過傳熱方程模擬電纜內部的溫度分布變化，使用光纖布拉格光柵傳感器實時監控電纜的溫度，具體步驟如下：
8.根據權利要求1所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S4中，基于得到的電纜的溫度分布校正電場分布和局部放電檢測結果，具體步驟如下：
9.根據權利要求8所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述S4.3中，結合更新后的電場E分布和調整后的局部放電起始電壓Vstart，重新判斷當前測量電壓Vmeasured,i,j是否超過放電起始電壓Vstart,i,j，具體步驟如下：
10.一種高壓電纜狀態帶電檢測系統，其特征是，該系統用于實現如權利要求1-9任意一項所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述s1中，利用麥克斯韋方程組中的靜電場方程，建立電纜周圍電場的數學模型，并求解電纜絕緣層和導體之間的電場分布，具體步驟如下：
3.根據權利要求2所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述s1.1中，通過麥克斯韋方程組中的靜電場方程建立電纜周圍電場e的數學模型，具體步驟如下：
4.根據權利要求2所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述s1.2中，采用有限元法求解電場e的電勢分布，具體步驟如下：
5.根據權利要求1所述的一種高壓電纜狀態帶電檢測方法，其特征是，所述s2中，通過測量高頻電磁脈沖信號，并依據帕邢曲線模型進行高壓電纜絕緣層中的局部放電檢測，并對檢測到的放電信號進行頻譜分析，確定電纜內部的局部放電強度和位置，具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述的一種高壓電纜狀...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒康，范智，李興建，徐浩，王逸文，余文清，李龍輝，何興杰，葉航宇，曾雅均，劉維，邱皓月，
申請(專利權)人：國網四川省電力公司眉山供電公司，
類型：發明
國別省市：
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