(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210922348.0 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 国网新疆电力有限公司电力科 学研 究院 地址 830011 新疆维吾尔自治区乌鲁 木齐 市新市区 （高新区） 长春中路恒达街 200号 申请人 国家电网有限公司 　四川大学 (72)发明人 罗忠游　侯冰　徐方维　赵普志　 何玲　 (74)专利代理 机构 乌鲁木齐合纵专利商标事务 所 65105 专利代理师 俞亮 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01)G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于宽频域谐波数据的电缆绝缘状态在线 监测方法及装置 (57)摘要 本发明涉及一种电缆绝缘状态监测技术领 域， 是一种基于宽频域谐波数据的电缆绝缘状态 在线监测方法及装置， 引入复介电常数表征电缆 绝缘状态， 构建电缆的频变分布参数模型； 整合 电缆两端的谐波电压信号和电流信号， 构建获得 复介电常数的目标函数； 分析目标函数对绝缘参 数敏感的频段区间， 采用非线性拟合得到绝缘层 的复介电常数； 将绝缘层的复介电常数与不同绝 缘状态下的复介电常数参考值比较。 本发明高频 次、 宽频域的谐波可以提供丰富数据来源额特 性， 解决了现有离线监测信息量不足的问题， 同 时将自然存在的谐波作为诊断信号， 无需额外给 电缆注入诊断信号， 在实现电缆绝缘状态在线监 测的同时， 能有效避免干扰电力系统稳定的运 行。 权利要求书4页 说明书10页 附图3页 CN 115436757 A 2022.12.06 CN 115436757 A 1.一种基于 宽频域谐波数据的电缆 绝缘状态在线监测方法， 其特 征在于， 包括： 引入复介电常数表征电缆绝缘状态， 并结合电缆的结构和参数构建电缆的频变分布参 数模型； 确定谐波沿电缆的双 向传导模型， 整合电缆两端的谐波电压信号和电流信号， 构建获 得复介电常数的目标函数； 分析目标函数对绝缘参数敏感的频段区间， 基于频段区间的谐波数据， 采用非线性拟 合得到绝 缘层的复介电常数； 将绝缘层的复介电常数与不同绝缘状态下的复介电常数参考值比较， 确定电缆的绝缘 状态。 2.根据权利要求1所述的基于宽频域谐波数据的电缆绝缘状态在线监测方法， 其特征 在于， 所述引入复介电常数表征电缆绝缘状态， 并结合电缆的结构和参数构建电缆的频变 分布参数模型， 包括： 针对单芯电缆， 获得等效的单位串联阻抗Z0； 其中， σ1和σ6分别是铝和铜的电导率； μ0是真空中的磁导率， r1和r5分别是铝芯半径和铜 屏蔽层到中心的外 半径， ρ 是金属屏蔽层中每条屏蔽线的半径， n是屏蔽层中屏蔽线的总数， w为角频率； 由内外半导体屏蔽层、 绝 缘层及屏蔽床 拟合获得等效的单位并联导纳Y0； 其中， Yn为每层材料单位长度的等效导纳， ε0是真空中的介电常数， rn和 tn分 别是 第n层材料的 外半径 和厚 度 ， 是 第n层材料的 相对复 介电 常数 ， 是第n层材料的 的拟合常 数， 和 是松弛时间， 是直流电导率， 是高频下的复介电常数， 是电缆绝缘层的复 介电常数； 基于单位串联阻抗Z0和单位并联导纳Y0构建如下 所示的电缆的频变分布参数模型； 其中， ZL是特征参数中的特征阻抗， γ是特征参数中的传播常数， γ的实部和虚部分别 是衰减系数α 和相位常数β， 是相角， 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115436757 A 23.根据权利要求1或2所述的基于宽频域谐波数据的电缆绝缘状态在线监测方法， 其特 征在于， 所述确定谐波沿电缆的双向传导模型， 整合电缆两端的谐波电压信号和电流信号， 构建获得复介电常数的目标函数， 包括： 确定谐波沿电缆传导的等效模型， 并利用一个接入点的某次谐波电压和电流表示另一 接入点的某次谐波电压和电流； 其中， 和 是一个接入点某次谐波电压和电流， 和 是另一接入点某次谐波电压 和电流； 根据 和 获得Hu和Hi的倒数； 其中， Z0是电缆的单位串联阻抗， γ是 特征参数中的传播常数； 根据上述， 获得Hui的模值； 构建获得复介电常数的目标函数： 4.根据权利要求1或2所述的基于宽频域谐波数据的电缆绝缘状态在线监测方法， 其特 征在于， 所述分析目标函数对绝缘参数敏感的频段区间， 基于频段区间的谐波 数据， 采用非 线性拟合得到绝 缘层的复介电常数， 包括： 分析目标函数， 获得如下的目标函数对绝 缘参数敏感的频 段区间； 其中， 是绝缘参数ε ′3在h次谐波下的灵敏度， 是绝缘参数ε ″3在h次谐波下 的灵敏度， Δ ε ′3和Δ ε″3是代表 ε′3和 ε″3的微小增量；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115436757 A 3