高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法
【专利摘要】本发明公开了高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，包括如下步骤：1、在电缆带电运行情况下，分别在交叉互联接地箱和直接接地箱进线上，套装钳形电流传感器来采集电缆绝缘中流过的电流信号，在首端通过电压采集装置获得CVT二次侧电压信号；2、GPS时钟同步采集电流信号和电压信号，并将电流信号、电压信号输送至采集装置；3、提取和计算各交叉互联电缆段流经主绝缘的电流；4、通过等时间间隔测量电压电流信号对比分析，可获取带电运行情况下交叉互联电缆绝缘各段的介质损耗角变化趋势。本发明可为诊断、评估交叉互联电缆各段绝缘的健康状况和预测电缆使用寿命提供有效参考。
【专利说明】高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于在线检测【技术领域】，涉及高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法。
【背景技术】
[0002]随着城市现代化的发展，城市输配电网线路大量采用地下电缆线路代替架空输电线，其中大截面、长距离的中高压单芯电缆投运比重日益增多。
[0003]由于单芯电缆采用金属护层，在它的两端出现感应电压，感应电压幅值大小与电缆线路长度和流过线芯的电流成正比。当电缆线路很长时，金属护层上的感应电压幅值可达到危及人身安全的程度；产生的环流严重影响电缆线路的载流量；且造成电缆损耗发热，加速绝缘老化。
[0004]故长距离三相单芯电缆的金属护层都需要进行交叉互联，目的在于消除或者减弱三相电缆金属护层上的感应电压和环流，但交叉互联方式却给绝缘在线监测技术带来了极大的困难，尤其是交叉互联各段绝缘状况的测量。
【发明内容】
[0005]本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可实现在线监测交叉互联电缆9个小段的介质损耗角的变化趋势，为诊断、评估交叉互联电缆各小段绝缘的健康状况和预测各段电缆使用寿命提供有效参考的高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法。
[0006]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0007]一种高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，其特征在于，基于被测电缆线路是采用两端直接接地的交叉互联方式，包括以下步骤:
[0008]步骤1，在电缆带电运行情况下，分别在交叉互联接地箱和直接接地箱进线上，套装钳形电流传感器来采集电缆金属护层引出线中流过的电流信号，同时从首端变电站CVT二次侧获取电压信号；所述电流信号和电压信号通过GPS时钟进行同步采集，并将电流信号、电压信号输送至电流、电压监测装置，采集时间由用户自行设定；
[0009]步骤2，基于步骤I得到的采集时间点上采集设定的时间长度的电流信号和电压信号，通过等时间间隔测量，对电压电流信号进行对比分析(这里采用的是傅里叶频谱分析)，带电运行情况下，交叉互联电缆各段主绝缘的介质损耗在线趋势测量，基于以下公式:
[0010]Δ arctan δ =arctan δ「arctan δ 2
[0011]式中arctan δ i表示上一时刻计算得到的电缆主绝缘介质损耗角；arctan32表示下一时刻计算得到的电缆主绝缘介质损耗角；Aarctan δ表示介质损耗角变化量；tan δ表示介质损耗角正切值，即介质损耗因数；△ tan δ表示介质损耗角正切值变化量，即介质损耗因数变化量。
[0012]在上述的高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，所述步骤I中，提取交叉互联各段流经电缆主绝缘电流信号的具体方法是:
[0013]步骤1.1，分别在交叉互联接地箱进线口和直接接地箱进线口安放钳形电流传感器，共设置十二个电流测量点；用钳形电流互感器测量交叉互联接地箱和直接接地箱进线口的电流波形，每次得到十二组电流波形，通过GPS同步时钟对电流波形进行同步采集(应当注意的是，本发明仅针对两个交叉互联接地箱采用的3个进线口的情况)；
[0014]步骤1.2，对步骤1.1中数据采集卡采集的十二个测量点电流波形进行处理后得到九个交叉互联小段流经电缆主绝缘的电流波形。
[0015]在上述的高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，所述步骤I中，进行电压信号的具体方法是:用电压采集装置直接采集电缆首端变电站CVT 二次侧单相电压波形，分压得到单相电压等效波形；由于三相电压对称，用一相电压即能够得到三相电压，通过GPS同步时钟对电压波形进行同步采集。
[0016]在上述的高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，所述交叉互联接地箱分别有两个；直接接地箱分别有两个，所述的步骤1.2中，流经九个交叉互联小段的主绝缘电流波形的表达式分别是:
[0017]
【权利要求】
1.一种高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，其特征在于，基于被测电缆线路是采用两端直接接地的交叉互联方式，包括以下步骤: 步骤1，在电缆带电运行情况下，分别在交叉互联接地箱和直接接地箱进线上，套装钳形电流传感器来采集电缆金属护层引出线中流过的电流信号，同时从首端变电站CVT 二次侧获取电压信号；所述电流信号和电压信号通过GPS时钟进行同步采集，并将电流信号、电压信号输送至电流、电压监测装置，采集时间由用户自行设定； 步骤2，基于步骤I得到的采集时间点上采集设定的时间长度的电流信号和电压信号，通过等时间间隔测量，对电压电流信号进行对比分析，带电运行情况下，交叉互联电缆各段主绝缘的介质损耗在线趋势测量，基于以下公式:
Δ arctan δ =arctan δ「arctan δ 2 式中arctan δ i表示上一时刻计算得到的电缆主绝缘介质损耗角；arctan δ 2表示下一时刻计算得到的电缆主绝缘介质损耗角；Aarctan δ表示介质损耗角变化量；tan δ表示介质损耗角正切值，即介质损耗因数；△ tan δ表示介质损耗角正切值变化量，即介质损耗因数变化量。
2.根据权利要求1所述的高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，其特征在于，所述步骤I中，提取交叉互联各段流经电缆主绝缘电流信号的具体方法是: 步骤1.1，分别在交叉互联接地箱进线口和直接接地箱进线口安放钳形电流传感器，共设置十二个电流测量点；用钳形电流互感器测量交叉互联接地箱和直接接地箱进线口的电流波形，每次得到十二组电流波形，通过GPS同步时钟对电流波形进行同步采集； 步骤1.2，对步骤1.1中数`据采集卡采集的十二个测量点电流波形进行处理后得到九个交叉互联小段流经电缆主绝缘的电流波形。
3.根据权利要求1所述的高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，其特征在于，所述步骤I中，进行电压信号的具体方法是:用电压采集装置直接采集电缆首端变电站CVT 二次侧单相电压波形，分压得到单相电压等效波形；由于三相电压对称，用一相电压即能够得到三相电压，通过GPS同步时钟对电压波形进行同步采集。
4.根据权利要求2所述的高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测方法，其特征在于，所述交叉互联接地箱分别有两个；直接接地箱分别有两个，所述的步骤1.2中，流经九个交叉互联小段的主绝缘电流波形的表达式分别是:
，
Λ, = 0.5(λ?+ 4 -4 )-0.5(4, +Ail-7 )
/, = ().5(/,? +
-0.5(4,+ H).9 /.,0.5(4, + 4-4).-0.5(4-4
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【文档编号】G01R31/12GK103630814SQ201310674669
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】姜伟, 周文俊, 刘海志, 喻剑辉, 杨斌, 唐泽洋, 张磊琪, 杨洋, 王宣 申请人:国家电网公司, 国网湖北省电力公司武汉供电公司, 武汉大学