【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及故障電弧火災，特別是一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法。
技術介紹
1、近年來，經濟與科技迅猛發展，全社會的電氣化程度日益提高，電纜作為電路敷設的必要環節，其已成為人民電網安全運行最重要的部分。基于美觀或節省空間等原因，電纜在敷設過程中常會被安裝在隱蔽空間、地下管廊等不易被發現的場合，其引起的火災往往具有破壞性強、難定位與撲滅等問題，給人民生命財產造成巨大損失。
2、在電纜引發火災的各類因素中，故障電弧具有占有舉足輕重的影響。電纜可能因敷設不規范、外力作用、絕緣腐蝕、高負荷運行等原因導致絕緣降低，直接或間接引發故障電弧。電弧產生的高溫會進一步促使電纜熱解形成電纜碳化路徑，造成絕緣失效或者直接引發火災。與此同時，火災的高溫環境會更加有利于電弧的維持與拓展，嚴重威脅電力系統運行安全。
3、故障電弧在電纜運行過程中從產生到造成火災的過程中，其具有多個階段，每個階段狀態不同。目前多是單一對其引發過程進行電壓電流或者煙霧、溫度等參量進行檢測與判別研究，缺乏結合電弧及火焰高速數字圖像的多維度信息研究以及相應的危險評估方法。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，實現電纜帶電運行時的電弧故障多維度信息全過程同步采集，建立電纜電弧火災特征數據集，結合層次分析法，對各類型故障電弧條件下的電纜火災危險程度進行評估與判別。
2、為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種基
3、步驟1：建立故障電弧致因電纜火災多維度信息同步采集系統；
4、步驟2：建立故障電弧致因電纜火災三維模型；
5、步驟3：進行故障電弧條件下的電纜火災風險評估。
6、在一較佳的實施例中，所述步驟1中：故障電弧致因電纜火災多維度信息同步采集系統包括電纜故障電弧火災實驗裝置、上位機、同步控制模塊、高速圖像采集模塊及多維度信息采集模塊；故障電弧致因電纜火災多維度信息同步采集系統運行時，上位機發出控制指令，控制連接有電纜試品的故障電弧發生裝置產生持續性故障電弧；該故障電弧的接入負載與工況條件可根據實際需要進行調整設置；同時發送控制指令至同步控制模塊，對高速數字圖像采集模塊與多維度信息采集模塊進行同步觸發，利用高速數據采集卡傳輸數據至上位機，并進行波形顯示與處理。
7、在一較佳的實施例中，所述高速圖像采集模塊包括多臺高速攝像機，采集圖像包括：電纜完整著火過程圖像、電纜故障電弧動態圖像、電弧弧光抑制下電纜碳化路徑演變圖像及電弧弧珠噴濺圖像。
8、在一較佳的實施例中，所述多維度信息采集模塊選用熱解粒子探測器對熱釋離子進行監測和熱對流傳感器對溫度進行監測，采用煙氣傳感器對煙霧質量與不同氣體成分濃度變化進行監測。
9、在一較佳的實施例中，所述步驟2中：基于fds內核的多物理場耦合手段來描述火場中的溫度、熱釋放速率、煙氣濃度等隨時間的變化；fds采用的是navier-stroker流體動力學方程的近似形式，fds模型由質量守恒方程、動量守恒方程和能量守恒方程組成；
10、質量守恒方程
11、
12、式中，ρ為電弧等離子體密度，是溫度的函數；t為時間；u為電弧等離子體速度矢量；
13、組分守恒方程
14、
15、式中，為組分i的質量分數；為組分i的擴散系數；為組分i的質量；
16、動量守恒方程
17、
18、式中，p為壓力；g為重力加速度，f為單位質量流體體積力；為應力張量；
19、能量守恒方程
20、
21、式中，h為熱焓；λ為熱導率；
22、在熱解模型的設置中，絕緣護套的熱解反應速率求解以阿倫尼烏斯方程為主要基準，其表達式為
23、
24、式中，k為熱解反應速率；a為指前因子；e為活化能；r為理想氣體常數；t為熱力學溫度；
25、在求解模型設置內，a、e需要通過熱重實驗tga測試得到；該實驗利用熱重分析儀對電纜護套材料進行熱重分析，得到材料隨著溫度升高變化時的tg曲線；用fwo法分析tg數據，即獲得絕緣材料在不同熱解階段下的a、e數值。
26、在一較佳的實施例中，所述步驟3中：構建火災風險評價指標集為s＝{s1,s2,s3,s4,s5}，其中s代表電纜火災風險等級；s1,s2,s3,s4,s5分為系統因素、故障電弧因素、圖像因素、電纜因素和多傳感器因素；采用層次分析法aph建立評價指標體系并確定電纜在故障電弧作用下誘發火災影響因素的權重，再利用專家評分結果和權重向量相結合，形成d-s證據融合的證據源，應用d-s證據融合確定電纜火災危險等級；
27、將火災風險評價結果劃分為四個等級：低風險、一級風險、二級風險、高風險；將各指標進行范圍劃分，賦予不同范圍內的指標不同的風險分數(0-100)；最后，由d-s證據融合確定的火災等級分數為0-100，將0-30范圍內的結果視為低風險，30-50為一級風險，50-80為二級風險，80及以上為高風險。
28、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
29、1、搭建基于多角度電弧數字圖像與多類型傳感器的電纜電弧故障致因火災同步采集系統。該系統協同控制多臺高速攝像機同步觸發，搭配熱釋離子探測器和煙霧、氣體及溫度傳感器，實現電纜在不同帶電運行工況下發生故障電弧火災時電弧、火焰及碳化路徑生成過程中多維度物理信息同步采集。
30、2、構建一種基于fds的電弧致因電纜火災動態三維仿真模型。該模型利用基于fds內核的多物理場耦合仿真手段，結合化學熱解燃燒反應，以多種典型故障電弧為火災熱源，進行電弧致因電纜火災三維模型的搭建與計算。
31、3、提出一種基于多物理信息的電氣火災危險等級判定方法。對電弧及電纜火焰圖像與多類傳感器、電壓電流數據進行特征提取，建立相應數據集，結合d-s理論與層次分析法，對各類型故障電弧條件下的電纜火災危險程度進行量化評估與判別。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，所述步驟1中：故障電弧致因電纜火災多維度信息同步采集系統包括電纜故障電弧火災實驗裝置、上位機、同步控制模塊、高速圖像采集模塊及多維度信息采集模塊；故障電弧致因電纜火災多維度信息同步采集系統運行時，上位機發出控制指令，控制連接有電纜試品的故障電弧發生裝置產生持續性故障電弧；該故障電弧的接入負載與工況條件可根據實際需要進行調整設置；同時發送控制指令至同步控制模塊，對高速數字圖像采集模塊與多維度信息采集模塊進行同步觸發，利用高速數據采集卡傳輸數據至上位機，并進行波形顯示與處理。
3.根據權利要求2所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，所述高速圖像采集模塊包括多臺高速攝像機，采集圖像包括：電纜完整著火過程圖像、電纜故障電弧動態圖像、電弧弧光抑制下電纜碳化路徑演變圖像及電弧弧珠噴濺圖像。
4.根據權利要求2所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法
5.根據權利要求1所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，所述步驟2中：基于FDS內核的多物理場耦合手段來描述火場中的溫度、熱釋放速率、煙氣濃度等隨時間的變化；FDS采用的是Navier-Stroker流體動力學方程的近似形式，FDS模型由質量守恒方程、動量守恒方程和能量守恒方程組成；
6.根據權利要求1所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，所述步驟3中：構建火災風險評價指標集為S＝{s1,s2,s3,s4,s5}，其中S代表電纜火災風險等級；s1,s2,s3,s4,s5分為系統因素、故障電弧因素、圖像因素、電纜因素和多傳感器因素；采用層次分析法APH建立評價指標體系并確定電纜在故障電弧作用下誘發火災影響因素的權重，再利用專家評分結果和權重向量相結合，形成D-S證據融合的證據源，應用D-S證據融合確定電纜火災危險等級；
...【技術特征摘要】
1.一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，所述步驟1中：故障電弧致因電纜火災多維度信息同步采集系統包括電纜故障電弧火災實驗裝置、上位機、同步控制模塊、高速圖像采集模塊及多維度信息采集模塊；故障電弧致因電纜火災多維度信息同步采集系統運行時，上位機發出控制指令，控制連接有電纜試品的故障電弧發生裝置產生持續性故障電??；該故障電弧的接入負載與工況條件可根據實際需要進行調整設置；同時發送控制指令至同步控制模塊，對高速數字圖像采集模塊與多維度信息采集模塊進行同步觸發，利用高速數據采集卡傳輸數據至上位機，并進行波形顯示與處理。
3.根據權利要求2所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因火災評估方法，其特征在于，所述高速圖像采集模塊包括多臺高速攝像機，采集圖像包括：電纜完整著火過程圖像、電纜故障電弧動態圖像、電弧弧光抑制下電纜碳化路徑演變圖像及電弧弧珠噴濺圖像。
4.根據權利要求2所述的一種基于數字圖像的多維度電纜電弧致因...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。