一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于電力電纜在線監(jiān)測【技術領域】。技術方案是：①設置多個不同測量點，在電纜帶電運行情況下的交叉互聯(lián)接地箱進線上套裝鉗形電流傳感器，采集護層電流信號；通過套裝在電纜本體上的鉗形電流傳感器，取得電纜載流量數(shù)據(jù)；②數(shù)據(jù)采集卡同步采集護層電流信號和載流量數(shù)據(jù)；③上傳采集到的護層電流信號以及載流量數(shù)據(jù)至上位機進行理論計算；④通過對實時采集到的護層電流值與非故障情況下的預期護層電流值進行比較，同時進行不同測量點的護層電流值之間的比較，對故障進行定位并預警提示。本發(fā)明可以在線監(jiān)測電力電纜金屬護套中流過的電流，為診斷電纜中的故障提供了可靠的依據(jù)。
【專利說明】一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種同步測量電力電纜護層電流和載流量并仿真計算各個測量點護層電流在故障與非故障狀態(tài)下預期值的方法，屬于電力電纜在線監(jiān)測【技術領域】。
【背景技術】
[0002]當中高壓電纜兩端同時接地或通過交叉互聯(lián)的方式接地時，電纜護層與大地之間形成閉合的回路。此回路中因感應電壓而產(chǎn)生的感應電流和電纜絕緣中產(chǎn)生的泄漏電流的總和被稱為護層電流。目前，【背景技術】的電纜護層電流計算方法中，由電纜金屬護層中的感應電壓而感應出的電流被視為電纜的護層電流，而電纜絕緣中產(chǎn)生的泄露電流由于其幅值小而被忽略[1-3]。忽略泄露電流會造成計算結果與實際結果之間的誤差增大，在回路阻抗較高的情況下進行故障診斷時容易對電纜運行情況產(chǎn)生誤診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過建立合理數(shù)學模型，對常見電纜接頭故障情況下的護層電流的仿真，為后續(xù)的電纜故障診斷定位提供了可靠的依據(jù)，解決【背景技術】中存在的對護層電流影響考慮不足以及對故障情況下護層電流變化分析不足的問題。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:
一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，包含如下步驟:
①設置多個不同測量點，在電纜帶電運行情況下的交叉互聯(lián)接地箱進線上套裝鉗形電流傳感器，采集護層電流信號；通過套裝在電纜本體上的鉗形電流傳感器，取得電纜載流量數(shù)據(jù)；
②數(shù)據(jù)采集卡同步采集護層電流信號和載流量數(shù)據(jù)；
③上傳采集到的護層電流信號以及載流量數(shù)據(jù)至上位機進行理論計算；
④通過對實時采集到的護層電流值與非故障情況下的預期護層電流值進行比較，同時進行不同測量點的護層電流值之間的比較，在非正常狀態(tài)下自動識別電纜中故障的故障類型，對故障進行定位并預警提示。
[0005]當電纜線路采用兩端直接接地的交叉互聯(lián)方式，分別在兩個交叉互聯(lián)接地箱(JXl和JX2)的進線口安裝鉗形電流傳感器，每個交叉互聯(lián)接地箱有3個進線口，(如圖1所示，交叉互聯(lián)接地箱JXl的三個進線口是Al (A2)、B1 (B2)、C1 (C2))，一共設置六個測量點；通過數(shù)據(jù)采集卡同步采集各測量點的電流波形，每次共得到六組電流波形；同時，電纜中的載流量通過分別套裝在三相電纜本體上的三個電流傳感器同步采集；使用同軸電纜作為交叉互聯(lián)接線來連接電纜接頭和交叉互聯(lián)接地箱，電流傳感器測得的電流值是同軸電纜內(nèi)外導體流過的電流的矢量和。這也是現(xiàn)有的電纜護層電流診斷技術所沒有加以考慮的，也是本發(fā)明的一個重要特征。[0006]本發(fā)明采用計算機仿真的方式，根據(jù)電力電纜原始數(shù)據(jù)及算法，計算非故障情況下預期護層電流值，也就是護層電流理論值；非故障情況下的護層電流包括由電纜中的感應電壓而產(chǎn)生的感應電流和由絕緣電阻而產(chǎn)生的泄漏電流；感應電流的影響因素包括電纜的載流量、電纜分段長度、電纜敷設方式以及電纜本體設計參數(shù)；泄露電流主要由流過電纜絕緣的電容電流組成，受電纜運行電壓以及電纜分段長度的影響；在故障與非故障情況下，均考慮泄漏電流對護層電流幅值的影響是本發(fā)明中另一個主要的特征。
[0007]本發(fā)明可以對有回流線和無回流線兩種接線方式的電纜進行在線監(jiān)測以及故障診斷，有無回流線的電纜線路的主要區(qū)別在于地電阻的阻值的變化，大地的不同電阻值會影響金屬護層中電流的大小，該電流根據(jù)線路的回流線設計方式可以產(chǎn)生數(shù)倍的變化。
[0008]本發(fā)明包括電流傳感器、前置機、通訊系統(tǒng)、上位機、供電單元及報警單元。系統(tǒng)特點在于，(一)自動同步采集一條電纜線路每一大循環(huán)段中各測量點的電纜護層電流及載流量；(二)通過系統(tǒng)內(nèi)設的程序，可以對各測量點處的護層電流故障和非故障狀態(tài)下的預期值進行仿真計算并將其儲存于數(shù)據(jù)庫中，為進一步的故障診斷定位提供了重要參考。本發(fā)明為實時監(jiān)測電纜運行狀態(tài)，及時對非正常情況作出反應提供了極大支持。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，可以在線監(jiān)測電力電纜金屬護套中流過的電流，并通過理論計算仿真各個護層電流測量點處在故障與非故障情況下的電流預期值，為診斷電纜中的故障提供了可靠的依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例的主體接線圖；
其中I指三相輸電線路，2指的是電纜終端接頭，3指的是直接接地箱(Jl指的是一號直接接地箱，J2指的是二號直接接地箱)，4指的是鉗形電流傳感器，5指的是金屬護層引出線，6指的是中間接頭，7指的是交叉互聯(lián)電纜的小段，8指的是交叉互聯(lián)接地箱，JXl指的是一號交叉互聯(lián)接地箱，JX2指的是二號交叉互聯(lián)接地箱，#1-#9分別表示九小段電纜；
圖2為本發(fā)明中由于感應電壓而產(chǎn)生的感應電流的理論計算方法示意圖；
圖3為圖2的等效電路圖；
圖4為本發(fā)明的非故障情況下的交叉互聯(lián)電纜護層電流的計算方法示意圖；
圖5為本發(fā)明的交叉互聯(lián)接地箱的6個測量點中流過的電流；
圖6為交叉互聯(lián)箱進水時的等效電路圖；
圖7為JXl接頭處C1-C2接頭絕緣隔板擊穿時的等效電路圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0012]一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，包含如下步驟:
①在電纜帶電運行情況下的交叉互聯(lián)接地箱進線上套裝鉗形電流傳感器，采集護層電流信號；通過套裝在電纜本體上的鉗形電流傳感器，采集電纜載流量數(shù)據(jù)；②通過數(shù)據(jù)采集卡同步采集電流信號；③上傳采集到的護層電流以及載流量數(shù)據(jù)至上位機進行理論計算，為進一步診斷電纜故障提供可靠依據(jù)。
[0013]更具體的實施方式:參照附圖1，電纜線路采用兩端直接接地的交叉互聯(lián)方式，其中金屬護層連接方式如下:A1-B2、B1-C2、C1-A2 ;B3_C4、C3-A4、A3-B4。金屬護層中流過的感應電流如圖2所示，
iMl' ?μ2、^分別表示ξ條護層回路中各自的感應電'流，m分別表示ξ相電m中
的載流量，L1., L2、L3表不電纜分段長度，II1 ^ V2 ,…，?9.Z1, Z2 >…，Z9:分別表不對
應的九條電纜小段中的各自的感應電壓和阻抗，代表地電阻。通過圖3可以得到三條回路中的感應電流之和,如公式(I)中所示:
【權利要求】
1.一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包含如下步驟: ①設置多個不同測量點，在電纜帶電運行情況下的交叉互聯(lián)接地箱進線上套裝鉗形電流傳感器，采集護層電流信號；通過套裝在電纜本體上的鉗形電流傳感器，取得電纜載流量數(shù)據(jù)； ②數(shù)據(jù)采集卡同步采集護層電流信號和載流量數(shù)據(jù)； ③上傳采集到的護層電流信號以及載流量數(shù)據(jù)至上位機進行理論計算； ④通過對實時采集到的護層電流值與非故障情況下的預期護層電流值進行比較，同時進行不同測量點的護層電流值之間的比較，在非正常狀態(tài)下自動識別電纜中故障的故障類型，對故障進行定位并預警提示。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于當電纜線路采用兩端直接接地的交叉互聯(lián)方式，分別在兩個交叉互聯(lián)接地箱(JXl和JX2)的進線口安裝鉗形電流傳感器，每個交叉互聯(lián)接地箱有三個進線口，一共設置六個測量點；通過數(shù)據(jù)采集卡同步采集各測量點的電流波形，每次共得到六組電流波形；同時，電纜中的載流量通過分別套裝在三相電纜本體上的三個電流傳感器同步采集；使用同軸電纜作為交叉互聯(lián)接線來連接電纜接頭和交叉互聯(lián)接地箱，電流傳感器測得的電流值是同軸電纜內(nèi)外導體流過的電流的矢量和。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種電纜護層電流及載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于采用計算機仿真的方式，根據(jù)電力電纜原始數(shù)據(jù)及算法，計算非故障情況下預期護層電流值，也就是護層電流理論值；非故障情況下的護層電流包括由電纜中的感應電壓而產(chǎn)生的感應電流和由絕緣電阻而產(chǎn)生的泄漏電流；感應電流的影響因素包括電纜的載流量、電纜分段長度、電纜敷設方式以及電纜本體設計參數(shù)；泄露電流主要由流過電纜絕緣的電容電流組成，受電纜運行電壓以及電纜分段長度的影響；在故障與非故障情況下，均考慮泄漏電流對護層電流幅值的影響。
【文檔編號】G01R31/08GK103941161SQ201410197322
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權日:2014年5月12日
【發(fā)明者】袁燕嶺, 周灝, 郝乾, 陳昕, 袁繼軍, 任建國, 楊志才, 甘景福, 孫超, 穆勇, 王玉堅, 肖寒, 韓丹, 劉軒明, 劉長亮 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)冀北電力有限公司唐山供電公司, 北京伏佳安達電氣技術有限公司