一种直流电缆局部放电评估方法及装置与流程

本发明涉及直流电缆，具体涉及一种直流电缆局部放电评估方法及装置。

背景技术：

1、以交联聚乙烯(xlpe)为主绝缘材料的挤出式电缆因其结构简单、输电容量大、重量轻、安装维护简便、加工制造费用低、运行稳定等优点，被广泛应用于电力系统中。交联聚乙烯在生产制造、敷设环节及在运状态下，电缆绝缘都可能形成微孔缺陷。直流电缆在生产制造中因电缆迅速冷却产生机械应力的破坏使得xlpe绝缘产生应变造成气隙和裂纹；在敷设过程中因拖拽等外力使得xlpe绝缘产生应变造成气隙和裂纹；间歇性负荷(不定周期负荷)会造成电缆系统温度不断变化，从而产生径向及轴向膨胀或收缩，会在电缆绝缘或绝缘与内外屏蔽界面产生或扩大气隙。高压交联聚乙烯(xlpe)电缆主绝缘内部微孔缺陷会导致其邻域内电场发生畸变，从而产生局部放电所产生，甚至可能导致电缆故障，是造成高压xlpe电缆绝缘故障的重要原因。

2、当前，领域内共识为局部放电是绝缘缺陷的重要表征，也是促使绝缘劣化的主要原因之一，准确的测量电缆系统局部放电能够及时、准确的掌握电缆本体及附件的绝缘状态。

3、然而，现有的直流电缆局部放电评估方法忽略了绝缘极化过程会影响气隙局放重复率，从而影响直流电缆局部放电评估的准确度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种直流电缆局部放电评估方法及装置，以解决现有的直流电缆局部放电评估方法忽略了绝缘极化过程会影响气隙局放重复率，从而影响直流电缆局部放电评估的准确度的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种直流电缆局部放电评估方法，所述方法包括：

3、获取直流电缆绝缘材料特性参数、直流电缆绝缘气隙形状参数及直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数；

4、构建局部放电等效电路，所述局部放电等效电路包括极化串联支路；

5、根据所述直流电缆绝缘材料特性参数、所述直流电缆绝缘气隙形状参数及所述直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数计算局部放电等效电路参数；

6、将所述极化串联支路转化为极化并联支路，并简化所述局部放电等效电路；

7、根据简化后的局部放电等效电路，计算局部放电重复率以及局部放电电荷量。

8、基于传统局部放电等效电路，考虑空隙附近绝缘的极化效应，提出了修正局部放电等效电路。基于修正局部放电等效电路，计算直流局放重复率、局放放电电荷量等信息，提高了直流电缆局部放电评估的准确度。

9、在一种可选的实施方式中，所述根据所述直流电缆绝缘材料特性参数、所述直流电缆绝缘气隙形状参数及所述直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数计算局部放电等效电路参数，包括：

10、根据所述直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数，计算发生放电气隙的第一电容和第一电阻；

11、根据所述直流电缆绝缘材料特性参数、所述直流电缆绝缘气隙形状参数，计算与气隙串联的电介质的第二电容和第二电阻、测试物体的除去气隙及与气隙串联的电介质的第三电容和第三电阻；

12、计算极化串联支路中的第四电容和第四电阻。

13、在一种可选的实施方式中，所述根据简化后的局部放电等效电路，计算局部放电重复率，包括：

14、根据简化后的局部放电等效电路参数，计算气隙放电的充电时间常数及气隙电压随时间的表达式；

15、根据所述气隙放电的充电时间常数及所述气隙电压随时间的表达式，计算局部放电周期；

16、根据所述局部放电周期，计算局部放电重复率。

17、在一种可选的实施方式中，所述直流电缆绝缘材料特性参数，包括：直流电缆绝缘电导率或电阻率、介电常数及绝缘厚度；

18、所述直流电缆绝缘气隙形状参数，包括：直流电缆绝缘气隙的半径及高度；

19、直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数，包括：直流电缆绝缘气隙填充气体的电导率或电阻率、介电常数。

20、在一种可选的实施方式中，极化并联支路参数计算公式如下：

21、

22、

23、其中，r′p为极化并联支路中第五电阻，c′p为极化并联支路中第五电容，rp为极化串联支路中的第四电阻，c′p极化串联支路中的第四电容，ω为局部放电对应的角频率。

24、在一种可选的实施方式中，充电时间常数的计算公式如下：

25、

26、其中，rb为与气隙串联的电介质的第二电阻，cb为与气隙串联的电介质的第二电容，r′c为简化后的局部放电等效电路中第六电阻，c′c为简化后的局部放电等效电路中第六电容。

27、在一种可选的实施方式中，气隙电压随时间的表达式如下：

28、uc(t)＝uc,∞-(uc,∞-ur)×e-(t/τ)

29、其中，uc,∞为如果气隙不发生局部放电条件下的两端电压极限值：ur为局部放电残余电压。

30、在一种可选的实施方式中，局部放电电荷量的计算公式如下：

31、q＝cc(ui-ur)

32、其中，cc为发生放电气隙的第一电容，ui为局部放电引发电压，ur为局部放电残余电压。

33、第二方面，本发明提供了一种直流电缆局部放电评估装置，所述装置包括：

34、获取模块，用于获取直流电缆绝缘材料特性参数、直流电缆绝缘气隙形状参数及直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数；

35、构建模块，用于构建局部放电等效电路，所述局部放电等效电路包括极化串联支路；

36、第一计算模块，用于根据所述直流电缆绝缘材料特性参数、所述直流电缆绝缘气隙形状参数及所述直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数计算局部放电等效电路参数；

37、简化模块，用于将所述极化串联支路转化为极化并联支路，并简化所述局部放电等效电路；

38、第二计算模块，用于根据简化后的局部放电等效电路，计算局部放电重复率以及局部放电电荷量。

39、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的直流电缆局部放电评估方法。

40、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的直流电缆局部放电评估方法。

41、本发明提供了一种直流电缆局部放电评估方法，包括：获取直流电缆绝缘材料特性参数、直流电缆绝缘气隙形状参数及直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数；构建局部放电等效电路，局部放电等效电路包括极化串联支路；根据直流电缆绝缘材料特性参数、直流电缆绝缘气隙形状参数及直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数计算局部放电等效电路参数；将极化串联支路转化为极化并联支路，并简化局部放电等效电路；根据简化后的局部放电等效电路，计算局部放电重复率以及局部放电电荷量。基于传统局部放电等效电路，考虑空隙附近绝缘的极化效应，提出了修正局部放电等效电路。基于修正局部放电等效电路，计算直流局放重复率、局放放电电荷量等信息，提高了直流电缆局部放电评估的准确度。

42、本发明提供了一种直流电缆局部放电评估装置，包括：获取模块，用于获取直流电缆绝缘材料特性参数、直流电缆绝缘气隙形状参数及直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数；构建模块，用于构建局部放电等效电路，局部放电等效电路包括极化串联支路；第一计算模块，用于根据直流电缆绝缘材料特性参数、直流电缆绝缘气隙形状参数及直流电缆绝缘气隙填充气体特性参数计算局部放电等效电路参数；简化模块，用于将极化串联支路转化为极化并联支路，并简化局部放电等效电路；第二计算模块，用于根据简化后的局部放电等效电路，计算局部放电重复率以及局部放电电荷量。基于传统局部放电等效电路，考虑空隙附近绝缘的极化效应，提出了修正局部放电等效电路。基于修正局部放电等效电路，计算直流局放重复率、局放放电电荷量等信息，提高了直流电缆局部放电评估的准确度。