一种受潮电缆状态评价方法及系统与流程

1.本发明属于电缆设备技术领域，尤其涉及一种受潮电缆状态评价方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.目前，无论是直埋电缆，还是沟道敷设的电缆，最大的威胁的受潮。直埋电缆直接与土壤接触，下雨之后的水气会沿电缆接头、电缆护套损伤等部分进入电缆本体；沟道敷设的电缆，也会因为下雨等因素形成积水，进而进入电缆本体。水分进入电缆本体后，会在高压电场的作用下，沿电缆线芯向四周形成水树，如果水树贯穿绝缘层，就会形成放电，进而将电缆绝缘层烧穿，形成故障。
4.电力电缆线路敷设在地下，一旦发生故障就很难及时找到故障所在位置。按照运行规程对电力电缆进行定期检查也不能及时发现电缆中的缺陷或一些潜在故障，而且定期检修需要停电，停电会对人们的生活造成严重的影响，会对企业造成巨大的经济损失。
5.因此，目前电缆线路中，如何在进水形成水树后，对电缆状态进行评估，如何更换受潮电缆，避免故障停电是突出问题。


技术实现要素：

6.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种受潮电缆状态评价方法及系统。
7.为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
8.本发明第一方面提供了一种受潮电缆状态评价方法，包括：
9.获取受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度；
10.基于水树可视化方法对受潮电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度；
11.基于水树长度、受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度确定受潮电缆状态评价规则；
12.基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合；
13.对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆替换顺序。
14.本发明第二方面提供了一种受潮电缆状态评价系统，包括：
15.受潮电缆状态参数选取模块，被配置为：获取受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度；
16.水树长度获取模块，被配置为：基于水树可视化方法对受潮电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度；
17.受潮电缆状态评价规则建立模块，被配置为：基于水树长度、受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度确定受潮电缆状态评价规则；
18.待排序的受潮电缆集合筛选模块，被配置为：基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合；
19.受潮电缆替换顺序确定模块，被配置为：对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆替换顺序。
20.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
21.(1)本发明以电缆水树测量方法为基础，充分考虑各种电缆长度、负载等因素，对受潮电缆进行状态评估，形成更换顺序，实现了对电缆进行有序更换。
22.(2)本发明基于电缆状态参数以及水树长度建立评价坐标系中，经过划线评价后对受潮电缆进行排序，实现了有序对受潮电缆进行更换。
23.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1为实施例1中受潮电缆状态评价方法的流程图。
26.图2为实施例1中切片染色后观察到的水树示意图。
27.图3为实施例1中建立的坐标体系示意图。
28.图4为实施例1中待排序受潮电缆集合示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
30.实施例一
31.本实施例提出一种受潮电缆状态评价方法，包括：
32.步骤1、获取受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度；
33.步骤2、基于水树可视化方法对受潮电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度；
34.步骤3、基于水树长度、受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度确定受潮电缆状态评价规则；
35.步骤4、基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合；
36.步骤5、对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆替换顺序。
37.在步骤1中，关于受潮电缆状态参数选择问题，本发明考虑到：第一，运行中的受潮电缆，最大危害就是水树。第二，从电缆的重要程度来说，负荷电流是反映电缆重要性的最好指标。电缆带的负载越多，其负荷电流越大。负荷电流可以用负荷电流表在线测得。第三就是电缆长度。受潮电缆越长，中间产生的水树越多，因此潜在故障几率就越大。因此，本发明选择水树长度、电缆负荷电流、电缆长度三个维度对受潮进行状态评价，根据状态评价结果形成受潮电缆替换顺序。
38.电缆结构复杂，包含多层结构，其中线芯通常由几根或几组导线绞合而成，每组导线之间相互绝缘，线芯外包有高度绝缘的覆盖层。当电缆的绝缘层受潮或进入水分时，绝缘材料在水分和电场的作用下就会形成一些微型通道，这些微通道多呈树状结构，所以被称为“水树”。在电缆正常工作时，水分子在电场的作用下会不断聚集在缺陷部位，导致绝缘层
的机械损伤，从而扩大绝缘体的损伤。在电力输送中，水树是诱发电力电缆损坏的主要因素。
39.因此，在步骤2中，为了检测水树大小，本发明通过下列方式进行水树检测。
40.步骤201，对受损的电缆中间接头进行截取，取样长度每相10公分左右。
41.步骤202，将电缆线芯从取样电缆中分离，只留下电缆的主绝缘层。
42.步骤203，将电缆主绝缘进行切片，切片厚度约为0.1mm。
43.步骤204，将切片放入染色剂中加热至120
°
十分钟。
44.步骤205，取出切片并冷却，即可观察并测量水树长度。染色后的切片如图2所示。
45.需要说明的是，如果生产现场水树切片从中间头难以取得的话，可以用中间头局放量(单位mv)代替，放电量大说明电缆绝缘有问题或者电缆比较老。
46.步骤3中，本发明提出的受潮电缆状态评价方法基于以下电缆运维规则：
47.(1)电缆主绝缘中的水树越长，电缆越容易被击穿，电缆要越早被更换；
48.(2)电缆负载越多，其中的负荷电缆越大，电缆越重要，电缆要越早被更换；
49.(3)电缆越长，中间产生的水树越多，越容易出现故障，电缆要越早被更换。
50.因此，本发明将受潮电缆评价分为三个维度：水树长度t1(单位mm)，电缆负载t2(单位a)，电缆长度t3(单位m)。受潮电缆状态l被划分成三个维度进行评价。
51.评价规则为：
52.规则1：t1越大，电缆状态越差，电缆越早被更换；
53.规则2：t2越大，电缆状态越差，电缆越早被更换；
54.规则3：t3越长，电缆状态越差，电缆越早被更换。
55.通过以上分析，电缆状态评价转换为规则1、规则2、规则3之间的三维博弈问题。
56.步骤4中，考虑到国内10kv交联聚乙烯电缆主绝缘厚度均为4.5mm，因此，本发明在t1维度中只考虑水树长度。
57.受潮电缆在三维状态下，其评价的时间复杂度较高。例如：
58.10条受潮电缆，其三维状态量(水树长度t1、电缆负载t2、电缆长度t3)分别为：
59.l1(2.4，25，1587)，l2(4.1，69，3254)，l3(1.5，138，96)，l4(3.1，249，4518)，l5(3.4，194，1684)，l6(1.2，86，2865)，l7(0.8，49，836)，l8(2.8，164，3574)，l9(2.9，104，679)，l10(1.9，53，2861)。
60.三维状态量很难对其状态进行评价，因此，本发明首先将其降成二维进行评价。由于电力电缆的长度最容易获得，因此，将t3维度剔除，优先选择t1、t2维度进行评价，包括以下步骤：
61.步骤401，将t1、t2按照横纵坐标的形式，放入评价坐标系中。横坐标为水树长度，纵坐标为电缆负荷电流。
62.步骤402，找到从横坐标最大值点p1，沿p1向上做垂线，找到横坐标最接近p1的点p2。即，p2点的横坐标略小于p1，但纵坐标大于p1。
63.步骤403，沿p2点重复第二步，找到p3点，以此类推，直至评价坐标系中纵坐标最大的点被筛选出。
64.步骤404，将找到的点选出，形成集合a，即为所有电缆中水树更长、电缆负载量更高的点。
65.在步骤5中，对待排序受潮电缆集合a中的点，按维度t3，即电缆长度进行降序排列，得到的结果即为优先要替换的电缆顺序。
66.例如，10条受潮电缆，去掉电缆长度后，其二维状态量分别为：
67.l1(2.4，25)，l2(4.1，69)，l3(1.5，138)，l4(3.1，249)，l5(3.4，194)，l6(1.2，86)，l7(0.8，49)，l8(2.8，164)，l9(2.9，104)，l10(1.9，53)。
68.放入坐标系中，形成的图形如图3所示；经过划线评价，得到的图形如图4所示；可以看到，l2、l5、l4三个点，相比其他点，电缆水树更长、电缆负载量更高，要优先进行处理。
69.被选中的三个点，l2、l5、l4在通过第三个维度，电缆长度t3进行比较。l2电缆长度为3254米，l4电缆长度为4518米，l5电缆长度为1684米，因为l4电缆最长，因此l4状态量最差，因此优先被替换。
70.实施例二
71.本实施例提供了一种受潮电缆状态评价系统，包括：
72.受潮电缆状态参数选取模块，被配置为：获取受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度；
73.水树长度获取模块，被配置为：基于水树可视化方法对受潮电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度；
74.受潮电缆状态评价规则建立模块，被配置为：基于水树长度、受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度确定受潮电缆状态评价规则；
75.待排序的受潮电缆集合筛选模块，被配置为：基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合；
76.受潮电缆替换顺序确定模块，被配置为：对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆替换顺序。
77.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，包括：获取受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度；基于水树可视化方法对受潮电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度；基于水树长度、受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度确定受潮电缆状态评价规则；基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合；对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆的替换顺序。2.根据权利要求1所述的一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，所述基于水树可视化方法对电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度，包括：对受潮电缆的中间接头进行截取，得到设定长度的取样电缆；将电缆线芯从取样电缆中分离，保留取样电缆的主绝缘层；将主绝缘层进行切片；将切片放入染色剂中并加热；取出切片并冷却，观察并测量水树长度。3.根据权利要求2所述的一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，所述取样电缆的长度为10cm。4.根据权利要求2所述的一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，所述切片的厚度为0.1mm。5.根据权利要求2所述的一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，所述加热的温度为120
°
，加热的时间为10分钟。6.根据权利要求1所述的一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，所述受潮电缆状态评价规则，包括：规则1：t1越大，电缆状态越差，电缆越早被更换；规则2：t2越大，电缆状态越差，电缆越早被更换；规则3：t3越长，电缆状态越差，电缆越早被更换；其中，t1为水树长度，t2为电缆负载，t3为电缆长度。7.根据权利要求6所述的一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，所述基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合，包括：将规则1中的t1和规则2中的t2作为横坐标和纵坐标建立评价坐标系；找到从横坐标最大值点，记为p1；沿p1向上做垂线，找到横坐标最接近p1的点，记为p2，其中，p2点的横坐小于p1，但纵坐标大于p1；沿p2点向上做垂线，找到横坐标最接近p2的点，记为p3；以此类推，直至纵坐标最大的点被筛选出；将找到的点选出，形成待排序的受潮电缆集合a。8.根据权利要求7所述的一种受潮电缆状态评价方法，其特征在于，所述对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆替换顺序，包括：对待排序的受潮电缆集合a中的所有坐标点，按规则3中的受潮电缆长度t3进行降序排列，得到的结果即为优先要替换的电缆顺序。
9.一种受潮电缆状态评价系统，其特征在于，包括：受潮电缆状态参数选取模块，被配置为：获取受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度；水树长度获取模块，被配置为：基于水树可视化方法对受潮电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度；受潮电缆状态评价规则建立模块，被配置为：基于水树长度、受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度确定受潮电缆状态评价规则；待排序的受潮电缆集合筛选模块，被配置为：基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合；受潮电缆替换顺序确定模块，被配置为：对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆的替换顺序。10.根据权利要求9所述的一种受潮电缆状态评价系统，其特征在于，所述基于水树可视化方法对电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度，包括：对受潮电缆的中间接头进行截取，得到设定长度的取样电缆；将电缆线芯从取样电缆中分离，保留取样电缆的主绝缘层；将主绝缘层进行切片；将切片放入染色剂中并加热；取出切片并冷却，观察并测量水树长度。

技术总结
本发明提供了一种受潮电缆状态评价方法及系统，包括：获取受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度；基于水树可视化方法对受潮电缆进行处理，获取受潮电缆中水树长度；基于水树长度、受潮电缆负荷电流以及受潮电缆长度确定受潮电缆状态评价规则；基于受潮电缆状态评价规则建立评价坐标系，筛选出待排序的受潮电缆集合；对待排序的受潮电缆集合进行排序，形成受潮电缆替换顺序。本发明以电缆水树测量方法为基础，充分考虑各种电缆长度、负载等因素，对受潮电缆进行状态评估，形成更换顺序，实现了对电缆进行有序更换。电缆进行有序更换。电缆进行有序更换。


技术研发人员：王磊 牛林 徐志恒 张振海 张冰倩 郭丽娟 陈丽娜 商玲玲 马志广 李宏博 王莉 王涛
受保护的技术使用者：山东电力高等专科学校 国家电网有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/8/9