本發(fā)明屬于電力設(shè)備缺陷檢測。

背景技術(shù)：

1、隨著社會的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)﹄娏Y源的需求量均日益增加，輸配電網(wǎng)日益闊大，一旦出現(xiàn)絕緣缺陷的情況，往往會造成難以挽回的影響。對電纜進(jìn)行有效的檢測對于提升電網(wǎng)可靠性具有重要意義，一種基于調(diào)頻連續(xù)波(frequency?modulated?continuous?wave，fmcw)的電纜局部缺陷定位方法因其測量原理是入射信號和反射信號之間由于時間延遲而產(chǎn)生的頻率差，相比于傳統(tǒng)的寬頻阻抗譜(bis)測量幅值具有更好的抗噪性及更遠(yuǎn)的檢測距離。但該方法目前缺乏帶電工況下對該方法的定位影響研究，僅停留在電纜單體離線檢測，對帶電工況環(huán)境下存在檢測準(zhǔn)確性差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有帶電工況電纜絕緣缺陷檢測存在缺陷點(diǎn)定位準(zhǔn)確性差的問題，現(xiàn)提供一種基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法。

2、本發(fā)明所述基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，包括：

3、s1、根據(jù)傳輸線理論以及電纜信號傳播過程原理，建立電力電纜的分布參數(shù)模型；獲得電纜的特性阻抗、電纜不同位置的信號及電纜中信號的傳播常數(shù)和反射系數(shù)；

4、獲取實(shí)際工況，建立實(shí)際工況中電纜連接設(shè)備的等效模擬電路；

5、s2、利用所述電纜的分布參數(shù)模型、電纜的特性阻抗、電纜不同位置的信號波傳播常數(shù)和反射系數(shù)構(gòu)建帶電工況下的fmcw電纜缺陷帶電檢測定位實(shí)驗(yàn)平臺，設(shè)定所述實(shí)驗(yàn)平臺對電纜傳輸信號獲取方式為電纜外環(huán)形電容耦合注入方式；

6、s3、實(shí)時調(diào)節(jié)所述電纜傳輸信號，獲取電纜中注入信號與反射信號的頻率差；

7、利用所述頻率差和實(shí)際工況中的電流電壓參數(shù)，采用fmcw電纜缺陷檢測方法，獲取缺陷點(diǎn)位置。

8、進(jìn)一步地，本發(fā)明中，s1中，建立的電力電纜的分布參數(shù)模型為：

9、

10、式中：ω＝2πf為角頻率；rc和rs分別為電纜的纜芯半徑和屏蔽層內(nèi)半徑；ρc和ρs分別為電纜的纜芯和屏蔽層電阻率；μ0為真空磁導(dǎo)率；ε、σ分別為電介質(zhì)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，r0、l0、g0、c0分別為單位長度電纜的電阻、電感、電導(dǎo)和電容。

11、進(jìn)一步地，本發(fā)明中，s1中，電纜不同位置的信號為：

12、v(k)＝vi2eγ(l-k)+vr2e-γ(l-k)

13、

14、式中，vi2為負(fù)載側(cè)的入射電壓波；vr2為負(fù)載側(cè)的反射電壓波；γ為電纜中信號的傳播常數(shù)；z0為電纜的特性阻抗，l為電纜的總長，v(k)為距離電纜首端任意位置k處的電壓，i(k)為距離電纜首端任意位置k處的電流。

15、進(jìn)一步地，本發(fā)明中，s1中，電纜中信號的傳播常數(shù)通過公式：

16、

17、獲得，式中，α為衰減常數(shù)；β為相位常數(shù)；v為電纜中電磁波的傳播速度；ω為角頻率；f為頻率，j為虛數(shù)單位。

18、進(jìn)一步地，本發(fā)明中，s1中，電纜的特性阻抗獲取過程為：

19、由于ωl0>>r0，ωc0>>g0，特性阻抗z0通過公式獲得：

20、

21、其中，z0(ω)為電纜中信號的角頻率為ω時電纜的特性阻抗。

22、進(jìn)一步地，本發(fā)明中，s1中，傳播常數(shù)通過公式:

23、

24、獲得，式中，zl為負(fù)載阻抗，γ(k)為任意位置k處的反射系數(shù)；線路末端的反射系數(shù)為：

25、

26、進(jìn)一步地，本發(fā)明中，s2中，電纜中注入信號與反射信號的頻率差為：

27、

28、其中，f(t)為電纜中注入信號的頻率，fr(t)為反射信號的頻率，t、μ分別控制信號的持續(xù)時間與頻帶寬度,td＝2d/v是到達(dá)故障目標(biāo)的雙向時延，d是信號發(fā)射端故障目標(biāo)距離，v為電纜中信號的傳輸速度，

29、

30、其中，ω0(t)為電纜中注入信號vi2的角頻率，f0為中心頻率。

31、進(jìn)一步地，本發(fā)明中，s3中，獲取缺陷點(diǎn)位置的公式為：

32、

33、其中，δf為頻率調(diào)制的一半帶寬；ts為頻率調(diào)制周期。

34、相對于現(xiàn)有的基于調(diào)頻連續(xù)波電纜局部絕緣缺陷檢測及定位方法，本發(fā)明通過模擬電纜實(shí)際工況中的電氣設(shè)備聯(lián)接情況，利用等效電路模型模擬替代，搭建不同環(huán)境類型下的實(shí)驗(yàn)平臺，使得基于fmcw的電纜局部絕緣缺陷檢測方法更適用于帶電工況下的檢測及定位，提前調(diào)制合理信號參數(shù)，節(jié)省現(xiàn)場應(yīng)對復(fù)雜情況的時間，提高了現(xiàn)場檢測效率。基于該發(fā)明的帶電電纜的在線定位監(jiān)測，為城市配電電纜在線監(jiān)測提出了新方案，避免了因電纜停電所帶來的不必要損失，提高了檢測效率，對電網(wǎng)的可靠性發(fā)展具有巨大意義。

技術(shù)特征：

1.基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，其特征在于，s1中，建立的電力電纜的分布參數(shù)模型為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，其特征在于，s1中，電纜中信號的傳播常數(shù)通過公式：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，其特征在于，s1中，電纜的特性阻抗獲取過程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，其特征在于，s1中，傳播常數(shù)通過公式:

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，其特征在于，s2中，電纜中注入信號與反射信號的頻率差為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于帶電工況等效模擬的fmcw電纜絕緣缺陷檢測方法，其特征在于，s3中，獲取缺陷點(diǎn)位置的公式為：

技術(shù)總結(jié)
基于帶電工況等效模擬的FMCW電纜絕緣缺陷檢測方法,屬于電力設(shè)備缺陷檢測技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有帶電工況電纜絕緣缺陷檢測存在缺陷點(diǎn)定位準(zhǔn)確性差的問題。本發(fā)明根據(jù)傳輸線理論以及電纜信號傳播過程原理，建立電力電纜的分布參數(shù)模型；獲得電纜的特性阻抗、電纜不同位置的信號及電纜中信號的傳播常數(shù)和反射系數(shù)；獲取實(shí)際工況，建立實(shí)際工況中電纜連接設(shè)備的等效模擬電路，進(jìn)而構(gòu)建帶電工況下的FMCW電纜缺陷帶電檢測定位實(shí)驗(yàn)平臺，獲取電纜中注入信號與反射信號的頻率差利用所述頻率差和實(shí)際工況中的電流電壓參數(shù)，采用FMCW電纜缺陷檢測方法，獲取缺陷點(diǎn)位置。本發(fā)明適用于在線工況電纜絕緣缺陷檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：張德文,陸杭,景菲,高穎,胡曉旭,王孝余,魏春明,盛杰,邢維,譚龍,高思明,許超,韓瑞慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15