一种高载流、红外感应监测电缆及其状态检测方法与流程

本发明涉及电缆状态检测，特别是一种高载流、红外感应监测电缆及其状态检测方法。

背景技术：

1、随着电力系统向特高压、大容量方向的持续演进，高载流电缆已成为现代电网中电能传输的关键枢纽，其运行的安全性与可靠性对于保障整个电力系统的稳定至关重要，为了实现对电缆运行状态的实时感知与评估，监测技术经历了从传统到智能的迭代发展，早期的运维主要依赖于定期的人工巡检和离线测试，随后，以敷设在电缆接头或表面的点式温度传感器为代表的在线监测技术开始应用，实现了对关键节点温度的连续监控，近年来，随着智能电网和物联网技术的深度融合，分布式光纤测温（dts）等技术因能够实现长距离、连续的空间温度场监测而备受关注，极大地推动了电缆运维模式从被动的“事后抢修”向主动的“状态检修”转变，提升了电网的智能化运维水平。

2、尽管如此，现有电缆状态检测方法仍存在改进之处，首先，虽然分布式光纤测温技术实现了全线覆盖，但空间分辨率有限，对于微小的、发展初期的局部缺陷，其温度变化信号容易被背景噪声淹没，难以实现精准定位和识别，其次，采用单一的温度阈值进行报警，忽略了电缆载流量与温升之间的动态耦合关系，导致无法敏锐捕捉因局部缺陷导致的早期、微弱异常热响应。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种高载流、红外感应监测电缆及其状态检测方法解决无法敏锐捕捉因局部缺陷导致的异常热响应的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种高载流、红外感应监测电缆，其包括，

5、电芯，电芯包括导体、包裹在导体外部的导体屏蔽层、包裹在导体屏蔽层外部的绝缘橡胶、包裹在绝缘橡胶外部的绝缘屏蔽层和包裹在绝缘屏蔽层外部的铜带屏蔽层；

6、隔离套，多个电芯置于隔离套内腔，电芯与隔离套之间填充导热绝缘材料；

7、钢带铠装，包裹在隔离套外部；

8、高发射率目标层，设置于钢带铠装外表面的智能感应芯片对应位置；

9、红外耦合保护壳，固定于钢带铠装外表面，红外耦合保护壳的周缘围绕高发射率目标层与钢带铠装外表面密封连接，并在高发射率目标层外部形成红外耦合腔；

10、智能感应芯片，置于红外耦合保护壳内，智能感应芯片包括红外敏感单元，红外耦合保护壳朝向高发射率目标层的一侧设置红外敏感窗口，红外敏感单元、红外敏感窗口和高发射率目标层沿钢带铠装径向相对设置，高发射率目标层与红外敏感窗口之间保持预设红外耦合距离；

11、以及外护套，包覆在钢带铠装和红外耦合保护壳外部，红外耦合保护壳将红外耦合腔与外护套隔离。

12、本发明提供了一种高载流、红外感应监测电缆状态检测方法，其包括，

13、采用多根瓦型单线拼合紧压形成拼接导体后，采集导体成型基准数据并构建电芯，将电芯置入隔离套并填充导热绝缘橡胶后，采集电缆结构基准数据；

14、基于电缆结构基准数据在隔离套外部建立钢带铠装，在钢带铠装外表面的电缆长度位置形成高发射率目标层，并将装有智能感应芯片的红外耦合保护壳固定于高发射率目标层外部，使红外敏感窗口朝向高发射率目标层并形成红外耦合腔，将智能感应芯片的芯片编码与电缆长度位置、高发射率目标层位置、红外敏感窗口朝向和红外耦合距离绑定，获取制造位置绑定数据；

15、通过制造位置绑定数据对钢带铠装和红外耦合保护壳执行抽真空挤塑包覆，使熔融状态的挤出材料包覆钢带铠装外表面和红外耦合保护壳外表面，并通过红外耦合保护壳阻止熔融状态的挤出材料进入红外耦合腔，获取外护套和护套贴合基准数据；

16、根据制造位置绑定数据和护套贴合基准数据，关联芯片编码与电缆长度位置并划分电缆长度分段，获取分段位置基准数据；

17、采集载流运行数据，并读取智能感应芯片的芯片编码和智能感应芯片针对高发射率目标层形成的红外热响应后进行时间对齐，获取同步运行感应数据；

18、依据同步运行感应数据中的芯片编码在分段位置基准数据中查找与芯片编码关联的电缆长度分段，将载流运行数据和红外热响应归入对应电缆长度分段，生成分段运行感应数据；

19、使用分段运行感应数据计算分段电热指纹后，识别连续异常分段，获取故障中心位置和电缆状态检测结果；

20、所述构建电芯，具体为：

21、将多根瓦型单线分别进行退扭校正后，按照预设拼合角度送入拼合紧压工位进行紧压绞合，形成拼接导体；

22、在拼接导体成型过程中同步记录瓦型单线数量、拼合角度、紧压外径、导体成型长度和紧压状态，获取导体成型基准数据；

23、根据导体成型基准数据，在拼接导体外部依次构建导体屏蔽层、导热绝缘橡胶、铜带屏蔽层和绝缘屏蔽层，形成电芯。

24、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述采集电缆结构基准数据，具体为：

25、将电芯按照电缆长度方向送入隔离套内腔，沿隔离套长度方向向电芯与隔离套之间的空隙填充导热绝缘橡胶；

26、在填充过程中记录电芯置入长度、隔离套成型长度、导热绝缘橡胶填充位置、导热绝缘橡胶填充量和填充完成位置，获取电缆结构基准数据。

27、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述获取制造位置绑定数据，具体为：

28、依据电缆结构基准数据识别隔离套的外部包覆位置和电缆长度方向起始位置后，在隔离套外部连续绕包钢带并压合形成钢带铠装；

29、在钢带铠装成型过程中，将钢带铠装的成型长度作为电缆长度位置，当钢带铠装的成型长度到达智能感应芯片对应的电缆长度位置时，在电缆长度位置对应的钢带铠装外表面形成高发射率目标层；

30、将红外耦合保护壳固定于高发射率目标层外部，使红外敏感窗口的中心沿钢带铠装径向对应高发射率目标层的中心，并使红外敏感窗口与高发射率目标层之间保持预设红外耦合距离，将红外耦合保护壳的周缘与钢带铠装外表面密封连接，形成与外部隔离的红外耦合腔；

31、读取智能感应芯片的芯片编码，将芯片编码、电缆长度位置、高发射率目标层位置、红外敏感窗口朝向、红外耦合距离和对应电缆结构基准数据进行绑定，形成制造位置绑定数据。

32、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述获取外护套和护套贴合基准数据，具体为：

33、根据制造位置绑定数据读取智能感应芯片的芯片编码、电缆长度位置、高发射率目标层位置、红外敏感窗口朝向和红外耦合距离，并将钢带铠装和红外耦合保护壳牵引至抽真空挤塑包覆入口；

34、核对红外耦合保护壳的周缘与钢带铠装外表面之间的密封连接状态，使红外耦合腔保持封闭后，在抽真空挤塑包覆入口对钢带铠装外表面和红外耦合保护壳外表面进行负压抽吸，排出钢带铠装外表面和红外耦合保护壳外表面周围的残留空气；

35、在负压抽吸状态下，通过挤塑机头对用于形成外护套的挤出材料进行加热熔融，并由挤塑机头的环形挤出口围绕钢带铠装圆周连续挤出；

36、随着钢带铠装和红外耦合保护壳沿电缆长度方向连续牵引，熔融状态的挤出材料在负压抽吸作用下贴附钢带铠装外表面和红外耦合保护壳外表面，并通过红外耦合保护壳与红外耦合腔隔离，经冷却定型后形成外护套；

37、由含有拼接导体的电芯、隔离套、导热绝缘橡胶、钢带铠装、高发射率目标层、红外耦合保护壳、智能感应芯片和外护套共同构成待监测电缆；

38、记录芯片编码、电缆长度位置、抽真空挤塑包覆负压、外护套成型长度以及钢带铠装对应位置和红外耦合保护壳对应位置的外护套贴合状态，获取护套贴合基准数据。

39、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述获取分段位置基准数据，具体为：

40、读取制造位置绑定数据中的芯片编码和电缆长度位置，并读取护套贴合基准数据中的芯片编码、电缆长度位置、外护套成型长度和外护套贴合状态；

41、按照芯片编码对制造位置绑定数据和护套贴合基准数据进行匹配，校验同一芯片编码下的电缆长度位置是否一致，并将通过校验的芯片编码与电缆长度位置建立关联记录；

42、按照电缆长度位置沿电缆长度方向由小到大排列芯片编码，计算相邻芯片编码对应的电缆长度位置之间的中间位置，并以电缆长度方向起始位置、相邻电缆长度位置之间的中间位置和隔离套成型长度对应位置划分电缆长度分段；

43、将芯片编码、电缆长度位置、电缆长度分段的起始位置、电缆长度分段的终止位置、外护套成型长度和外护套贴合状态汇总，形成分段位置基准数据。

44、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述采集载流运行数据，具体为：

45、将待监测电缆置于载流运行状态后，连续采集待监测电缆的运行电流和运行电压，并记录运行电流和运行电压对应的采集时间；

46、根据采集时间计算待监测电缆在不同采集时间之间的载流持续时间，按采集时间顺序整理运行电流、运行电压和载流持续时间，获取载流运行数据。

47、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述获取同步运行感应数据，具体为：

48、在采集载流运行数据的同时，智能感应芯片通过红外敏感窗口接收高发射率目标层产生的红外辐射，由红外敏感单元根据接收的红外辐射形成红外热响应，读取智能感应芯片的芯片编码和红外热响应，并为芯片编码和红外热响应标记读取时间；

49、计算读取时间与载流运行数据对应的各采集时间之间的时间差绝对值，将时间差绝对值最小的采集时间作为对应读取时间的对齐采集时间；

50、按照对齐采集时间，将载流运行数据、芯片编码和红外热响应进行关联记录，获取同步运行感应数据。

51、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述生成分段运行感应数据，具体为：

52、读取同步运行感应数据中的芯片编码、采集时间、载流运行数据和红外热响应，按照芯片编码在分段位置基准数据中查找与芯片编码关联的电缆长度位置和电缆长度分段；

53、当同步运行感应数据中的芯片编码与分段位置基准数据中的芯片编码一致时，将同一采集时间下的载流运行数据和红外热响应归入与芯片编码关联的电缆长度分段；

54、按照电缆长度分段和采集时间对载流运行数据、红外热响应、芯片编码和电缆长度位置进行整理，生成分段运行感应数据。

55、作为本发明所述高载流、红外感应监测电缆状态检测方法的一种优选方案，其中：所述获取故障中心位置和电缆状态检测结果，具体为：

56、根据分段运行感应数据读取各电缆长度分段对应的采集时间、载流运行数据和红外热响应，按照采集时间顺序计算同一电缆长度分段内的红外热响应变化量和载流运行数据变化量；

57、当载流运行数据变化量不为零时，根据红外热响应变化量和载流运行数据变化量计算载流热响应比例，当载流运行数据变化量为零且红外热响应变化量同时为零时，将载流热响应比例记录为零，当载流运行数据变化量为零且红外热响应变化量不为零时，形成载流未变化热响应记录；

58、对于已经生成载流热响应比例的对应采集时间，将红外热响应变化量、载流运行数据变化量和载流热响应比例进行关联，对于形成载流未变化热响应记录的对应采集时间，将载流未变化热响应记录对应的红外热响应变化量、载流运行数据变化量和采集时间进行关联，按照采集时间顺序汇总对应记录，形成对应电缆长度分段的分段电热指纹；

59、按照电缆长度位置顺序比较相邻电缆长度分段的分段电热指纹，根据载流热响应比例对应的连续偏离和载流未变化热响应记录对应的连续偏离识别发生连续偏离的电缆长度分段，并将沿电缆长度方向相互衔接的发生连续偏离的电缆长度分段记录为连续异常分段；

60、读取连续异常分段的起始电缆长度位置和终止电缆长度位置，将起始电缆长度位置与终止电缆长度位置之间的中间位置作为故障中心位置；

61、将连续异常分段、故障中心位置、连续异常分段对应的芯片编码、连续异常分段对应的载流运行数据和红外热响应进行关联记录，获取电缆状态检测结果。

62、本发明有益效果为：在制造阶段为电缆建立包含导体基准、芯片位置绑定及封装质量的“数字档案”，为后续诊断提供了物理基准，其次，在运行阶段通过时间对齐技术，将载流数据与红外热响应动态关联，超越了传统单一温度阈值的监测模式，最终，通过计算并分析各电缆分段的“分段电热指纹”，能够敏锐捕捉因局部缺陷导致的早期、微弱异常热响应，并定位故障中心，这一系列技术手段共同作用，有效解决了现有技术对初期缺陷不敏感、定位不精准的难题，提升了高载流电缆运行的安全性与可靠性。