(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 202211478447.0 (22)申请日 2022.11.24 (71)申请人 石家庄铁道大 学 地址 050043 河北省石家庄市北二环东路 17号 (72)发明人 郑海青　魏赛　孙晓云　李乾　 王明明　韩广　余志强　邢卉　 (74)专利代理 机构 西安铭泽知识产权代理事务 所(普通合伙) 61223 专利代理师 张举 (51)Int.Cl. G01N 27/04(2006.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种基于特征阻抗分析的电缆劣化评价方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于特征阻抗分析的电 缆劣化评价方法， 涉及电缆老化监测技术领域， 包括以下步骤： 确定待测电缆的结构以及材料参 数， 建立待测电缆的有限元仿真模型； 对有限元 仿真模型进行网格划分； 在划分网格后的有限元 仿真模型内部仿真插入劣化缺陷参数； 根据多个 不同参数计算待测电缆的多个特征阻抗， 得到各 特征阻抗的变化曲线， 分析多个特征阻抗的变化 规律； 根据多个特征阻抗的变化规律对待测电缆 的劣化缺陷进行评价分析。 本发 明的评价方法根 据多个不同参数计算待测电缆的多个特征阻抗， 得到多个变化曲线， 分析多个特征阻抗的变化规 律， 可以清晰地看出电缆绝缘情况随着缺陷参数 变化而变化的规律， 为电缆在 线监测提供了理论 基础。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115508416 A 2022.12.23 CN 115508416 A 1.一种基于特 征阻抗分析的电缆劣化评价方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 确定待测电缆的结构以及材 料参数， 建立待测电缆的有限元仿真模型； 对所述有限元仿真模型进行网格划分； 在划分网格后的所述有限元仿真模型内部仿真插入劣化缺陷， 并针对劣化缺陷设定多 个不同参数； 根据多个不同参数计算待测电缆的多个特征阻抗， 得到各特征阻抗的变化曲线， 根据 各变化曲线分析多个特 征阻抗的变化 规律； 根据多个特 征阻抗的变化 规律对待测电缆的劣化 缺陷进行评价分析。 2.如权利要求1所述的一种基于特征阻抗分析的电缆劣化评价方法， 其特征在于， 所述 待测电缆的结构由内到 外依次为 导体层、 绝 缘层、 屏蔽层和电缆外护套。 3.如权利要求2所述的一种基于特征阻抗分析的电缆劣化评价方法， 其特征在于， 所述 待测电缆的材 料参数包括各 结构的半径、 相对介电常数、 相对磁导 率以及电导 率。 4.如权利要求3所述的一种基于特征阻抗分析的电缆劣化评价方法， 其特征在于， 设定 的劣化缺陷参数包括电缆破损半径和老化层厚度。 5.如权利要求4所述的一种基于特征阻抗分析的电缆劣化评价方法， 其特征在于， 通过 仿真计算公式计算待测电缆的特 征阻抗， 计算公式为： 其中： 式中， j代表虚数单位， C代表电容值， L代表电感值， G代表电导值， R代表电阻值，  Zc代表 特征阻抗， E代表电场强度，  D*代表电位移的共轭复数， B代表磁感应强度，  H*磁场强度的共 轭复数， I0电流值， V0电压值， ω代表角频率，   相对介电常数的实部， 对介电常数 的虚部， P代 表功率， S代 表定向表面。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115508416 A 2一种基于特征阻抗分析的电缆劣化评价 方法 技术领域 [0001]本发明涉及电缆老化监测技术领域， 特别是涉及 一种基于特征阻抗分析的电缆劣 化评价方法。 背景技术 [0002]电力系统是国民经济 的基础工业， 自电力电缆发明以后， 就在世界各国的电力系 统中得到了越来越广泛的应用。 电力电缆具有安全、 可靠、 分布有利于美化城市与优化厂矿 布局等优点。 随着我国经济的迅速发展， 城市规模的不断扩大， 电力电缆在我国获得了越来 越广泛的应用。 同时， 电力系统运行生产的安全性和可靠性对国民经济发展起到重要的作 用， 一旦在电力系统运行中出现恶性事故， 将会造成国民经济的重大损失， 对人民生活产生 严重的影响。 [0003]电缆在敷设过程中很容易因外力挤压发生破损， 若发现电缆有轻微破损， 则会有 水分子进入， 电缆进水后在电磁场的作用下会发生 “水树老化 ”现象， 电缆损坏只会是时间 问题， 最终会导致电缆击穿； 并且电缆在长时间的运转中， 因为散热不良或过负荷， 导致绝 缘材料的电气功能和机械功能劣化， 使绝缘层变脆或开裂。 定量分析侧重于电缆老化过程 中断裂伸长率、 击穿强度、 电导率和介电损耗因子的变化， 老化和损坏都会导致特征阻抗 发 生变化， 电缆的特征阻抗越小， 电缆绝缘层的老化愈加明显。 因此， 分析电缆特征阻抗的变 化， 进行有效的诊断对电缆的安全运行 具有重要意 义。 [0004]现有的监测电缆老化的技术有局部放电法和力学性能测试法， 在电缆绝缘良好与 发生故障时局部放电量就会有变化， 局部放电法就是通过对这种变化的准确掌握来查看电 缆的运行状态。 在被监测电缆上加高电压， 局部放电现象被信号传感器捕捉， 传输给终端， 完成分析处理， 但这种 方法在检测过程中易受干扰。 绝缘材料的力学性能指标一般为硬度 和断裂伸长率， 力学性能测试法在电缆的绝缘老化分析中常用断裂伸长率的变化来判断其 老化程度， 但这是一种破坏性方法， 无法用来分析在役电缆的绝缘老化程度。 这些技术需对 电缆进行破坏性实验并且费时费力。 发明内容 [0005]本发明实施例提供了一种基于特征阻抗分析的电缆劣化评价方法， 可以解决现有 技术中存在的问题。 [0006]本发明提供一种基于特 征阻抗分析的电缆劣化评价方法， 包括以下步骤: 确定待测电缆的结构以及材 料参数， 建立待测电缆的有限元仿真模型； 对所述有限元仿真模型进行网格划分； 在划分网格后的所述有限元仿真模型内部仿真插入劣化缺陷， 并针对劣化缺陷设 定多个不同参数； 根据多个不 同参数计算待测电缆的多个特征阻抗， 得到各特征阻抗的变化曲线， 根据各变化曲线分析多个特 征阻抗的变化 规律；说　明　书 1/6 页 3 CN 115508416 A 3