基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法与流程

本发明高压电缆护层检测领域，更具体地，涉及一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测。

背景技术：

1、在高压电力系统中，交叉互联电缆运行安全性直接关系到电网的稳定性与可靠性。交叉互联接地箱作为实现高压电缆金属护层交叉互联及安装护层保护器的关键设备，其运行状态直接影响电缆线路的安全与稳定。实际运行中，由于密封结构老化、防护等级有限及排水条件不足，接地箱易受雨水或地下水侵入。一旦进水，箱内绝缘环境恶化，绝缘电阻下降，护层保护器、连接导体及接线端子间可能形成泄漏通道，导致护层接地回路异常、电流分布失衡及保护器误动作。同时，长期受潮还会加速金属腐蚀与绝缘老化，降低护层过电压保护能力，严重时可能引发护层损伤甚至主绝缘故障。

2、现有技术中，电缆接地箱进水检测主要依赖人工巡检、水浸传感器等手段。然而，上述方法存在检测周期长、人工成本高、难以实现实时监测、对早期进水缺陷敏感性不足等缺陷。此外，复杂环境下易受外界干扰，检测结果可靠性和准确性难以充分保障，难以满足高压电缆安全运行及运维管理对快速响应的需求。因此，亟需一种能够快速、准确反映交叉互联接地箱内部进水状态的方法，尤其是能够基于电缆护层接地电流变化实现在线、非侵入式检测的技术方案，从而有效防范接地箱进水导致的绝缘损坏及电网安全隐患。

3、在此技术背景下，本发明提出了一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，通过实时监测护层接地电流的异常变化，实现接地箱进水的快速识别，为高压电缆运行维护提供了可靠、在线、非侵入式的技术手段。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种高压电缆接地箱进水快速检测方法，以解决现有技术中检测滞后、灵敏度低、依赖人工开箱等问题。该方法在电缆护层首末两端安装电流互感器，采集护层电流幅值和相位特征量，并基于xgboost算法建立识别模型，实现接地箱进水缺陷的快速、准确判断。该方法具备在线、非侵入式检测能力，无需破坏电缆结构即可发现护层接地回路异常和潜在进水风险，有效预防绝缘性能下降及护层损伤，提高高压电缆运维自动化水平和电网安全可靠性。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请实施例提供一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，包括以下步骤：

4、建立高压电缆交叉互联接地箱进水的护层电流计算模型；

5、对交叉互联接地箱进水缺陷进行等效模拟；

6、在不同进水缺陷程度下分别计算电缆护层首尾两端的电流响应；

7、构建接地箱进水缺陷识别样本集；

8、利用xgboost算法建立接地箱进水缺陷识别模型。

9、所述建立高压电缆交叉互联接地箱进水的护层电流计算模型具体为，根据实际电缆线路结构以及护层接地回路参数，构建交叉互联状态下的护层电流计算关系，获得正常运行工况下各段电缆金属护层首端和末端的电流幅值及相位分布特征，通过该模型能够反映电缆负荷电流、接地电阻等对护层电流的影响，为后续进水缺陷模拟和样本生成提供基础。

10、所述对交叉互联接地箱进水缺陷进行等效模拟具体为，通过调节交叉互联箱c1中的接地电阻r3、r4、r5以及交叉互联箱c2中的接地电阻r6、r7、r8，使其阻值由正常绝缘状态下的10 mω逐步减小至0 ω，用以模拟接地箱由正常状态、绝缘降低、严重进水直至金属护层在该接地箱处直接接地的演变过程。

11、所述在不同进水缺陷程度下分别计算电缆护层首尾两端的电流响应具体为，针对不同接地电阻取值，分别计算或采集各测点护层电流数据，并提取能够表征接地箱进水状态的特征量，即首末端护层电流的幅值及相位。

12、所述构建接地箱进水缺陷识别样本集具体为，以交叉互联接地箱c1为例，选取其中对应r3-r5阻值作为研究对象，将其设置为25个阻值，用以表征进水缺陷由轻微受潮到严重接地的发展过程，在每个阻值条件下生成样本，同样交叉互联接地箱c2以此类推，将不同接地电阻水平对应的护层电流特征量作为输入特征，将接地箱进水位置及进水程度作为样本标签，形成训练样本，根据接地电阻下降区间，将接地箱状态划分为正常、轻度进水、中度进水、重度进水及直接接地等不同缺陷等级，得到覆盖多种运行工况的样本集。

13、所述利用xgboost算法建立接地箱进水缺陷识别模型具体为，将构建完成的样本集划分为训练集和测试集，以护层电流幅值及相位相关特征量作为模型输入，以接地箱进水缺陷程度作为模型输出，对xgboost模型进行训练，训练完成后，将实时采集的护层电流特征输入模型，即可快速输出接地箱是否存在进水缺陷及其对应缺陷程度。

14、与现有技术相比，本发明具有显著的有益效果，

15、本发明通过在电缆金属护层首尾两端布置电流互感器，采集护层电流幅值及相位特征，并结合xgboost算法识别交叉互联接地箱进水缺陷，能够避免传统人工巡检或开箱检测存在的滞后性和破坏性。该方法无需改变电缆本体结构，具有在线、非侵入式、响应速度快的特点。通过将接地箱进水导致的绝缘电阻下降过程等效为接地电阻变化，并构建不同缺陷程度下的样本集，可有效提高模型对轻度受潮、严重进水及直接接地等状态的区分能力。与单一阈值判断方法相比，本发明能够综合利用护层电流幅值、相位及其变化规律，提升缺陷识别的准确性和抗干扰能力，为高压电缆运行状态评估和故障预警提供可靠依据。

1.一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，其特征在于，所述建立高压电缆交叉互联接地箱进水的护层电流计算模型具体为，根据实际电缆线路结构以及护层接地回路参数，构建交叉互联状态下的护层电流计算关系，获得正常运行工况下各段电缆金属护层首端和末端的电流幅值及相位分布特征，通过该模型能够反映电缆负荷电流、接地电阻等对护层电流的影响，为后续进水缺陷模拟和样本生成提供基础。

3.根据权利要求1所述的一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，其特征在于，所述对交叉互联接地箱进水缺陷进行等效模拟具体为，通过调节交叉互联箱c1中的接地电阻r3、r4、r5以及交叉互联箱c2中的接地电阻r6、r7、r8，使其阻值由正常绝缘状态下的10 mω逐步减小至0 ω，用以模拟接地箱由正常状态、绝缘降低、严重进水直至金属护层在该接地箱处直接接地的演变过程。

4.根据权利要求1所述的一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，其特征在于，所述在不同进水缺陷程度下分别计算电缆护层首尾两端的电流响应具体为，针对不同接地电阻取值，分别计算或采集各测点护层电流数据，并提取能够表征接地箱进水状态的特征量，即首末端护层电流的幅值及相位。

5.根据权利要求1所述的一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，其特征在于，所述构建接地箱进水缺陷识别样本集具体为，以交叉互联接地箱c1为例，选取其中对应r3-r5阻值作为研究对象，将其设置为25个阻值，用以表征进水缺陷由轻微受潮到严重接地的发展过程，在每个阻值条件下生成样本，同样交叉互联接地箱c2以此类推，将不同接地电阻水平对应的护层电流特征量作为输入特征，将接地箱进水位置及进水程度作为样本标签，形成训练样本，根据接地电阻下降区间，将接地箱状态划分为正常、轻度进水、中度进水、重度进水及直接接地等不同缺陷等级，得到覆盖多种运行工况的样本集。

6.根据权利要求1所述的一种基于护层接地电流的高压电缆接地箱进水快速检测方法，其特征在于，所述利用xgboost算法建立接地箱进水缺陷识别模型具体为，将构建完成的样本集划分为训练集和测试集，以护层电流幅值及相位相关特征量作为模型输入，以接地箱进水缺陷程度作为模型输出，对xgboost模型进行训练，训练完成后，将实时采集的护层电流特征输入模型，即可快速输出接地箱是否存在进水缺陷及其对应缺陷程度。