一种测量高压电缆运行状态的方法及装置与流程

本发明涉及一种测量高压电缆运行状态的方法及装置。

背景技术：

随着高压电缆的应用日益广泛，从电缆运行年代而言，有些高压电缆已经运行了许多年，其健康状态管理非常必要而急需，再者近年来由于施工安装缺陷、产品质量不良和运行维护不当等原因，高压电缆线路在设计寿命内发生击穿故障导致停电事故的次数也大量增加，给城市输配电线路的运行稳定性和供电可靠性带来了挑战。目前电缆运行外部环境不断恶化，加之不良电缆施工工艺、不当维护等都会对电缆健康状态产生不可忽视的隐患，近几年高压电缆故障时有发生。以上问题严重威胁着电网的安全运行，但是花费巨资和浩大的工程更换全部旧电缆显然是十分困难和极不经济的，因此，非常有必要进行高压电缆健康状态的全面评价与管理研究，从而对高压电缆的可靠运行进行有效跟踪，减少甚至杜绝高压电缆的恶性事故。

现有技术一般通过单一技术手段或局部物理参数检测来进行高压电缆运行状态的测量，cn106646152a的专利文献就公开了一种高压电缆局部放电检测方法及装置，将低压交流电转化为高压交流电，采用高压交流电对与被试高压电缆串联的电抗器进行充电；判断电抗器两端的电压是否达到预设电压；若达到预设电压，则闭合用于切断高压交流电的短路开关；采集在阻尼振荡波的作用下被试高压电缆产生的局部放电信号；根据局部放电信号，分析被试高压电缆的绝缘性能。本发明实施例提供的一种高压电缆局部放电检测方法及装置，采用交流电压对被试高压电缆进行检测。现有技术的显著缺点是：无法对电缆健康状态作出有效的科学评估。国内外的研究机构也进行过一些高压电缆健康状态的评价研究的尝试，但通常是基于电缆运行时的一些参数或者物理现象进行研究，没有进行过全面评价与总结，无法对电缆的运行状态进行有针对性的科学管理。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种测量高压电缆运行状态的方法，其实现简单，能够对高压电缆的运行状态进行全面的有效评估。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种测量高压电缆运行状态的方法，其特征在于，包括：采集高压电缆的基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数；根据所述基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数，对高压电缆运行状态进行分析预警。

本发明的另一目的还在于提供一种测量高压电缆运行状态的装置，其特征在于，包括：采集单元，用于接收高压电缆的基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数；分析单元，用于根据所述基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数，对高压电缆运行状态进行分析预警。

本发明的有益效果为：

实现简单，通过物理参数、巡检参数、故障概率参数、历史运行参数四个方面进行检测分析，科学系统地评估高压电缆运行健康状态，从根本上解决电缆健康状态的评估问题，形成有效的高压电缆检修策略，大大提高电缆运行安全性。对电缆存在的缺陷隐患进行综合分析，得出标准的检修策略，避免电缆恶性事故的发生。可以有效地管理高压电缆，对电缆的运行状态做到心中有数，对可以超期服役的电缆进行充分利用，获取更好经济效益；对高压电缆的运行状态进行有效跟踪，主动延长电缆的使用寿命；对电缆的运行状态实现有针对性的科学管理，从而大大提高电缆的运行安全性，并产生更大的经济效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明的测量高压电缆运行状态的方法的流程示意图。

图2是本发明的测量高压电缆运行状态的装置的结构示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

请参照图1至图2，本发明的测量高压电缆运行状态的方法，包括：步骤s101，采集高压电缆的基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数；步骤s102，根据所述基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数，对高压电缆运行状态进行分析预警。

优选地，所述采集高压电缆的基本参数的步骤包括：采集柱上开关、隔离刀闸检测部位，金属导线检测部位，电气设备与金属部件连接部位，金属部件与金属部件连接部位，电压、电流互感器检测部位，套管检测部位，避雷器检测部位，瓷绝缘子检测部位，合成绝缘子检测部位，电缆终端检测部位，变压器检测部位的基本参数。

优选地，所述采集高压电缆的巡视参数的步骤包括：进行配电线路巡视，配电变压器巡视，配电室、箱式变电站、环网柜、高压电缆分支箱巡视，电缆设备巡视，架空杆塔以及柱上开关巡视。

优选地，还包括将所述巡视参数进行存储的步骤。

优选地，所述采集系统故障概率参数的步骤包括：使用电流发生器产生电流，将电流发生器与检测电缆连接成为回路，通过对检测电缆部分疑似故障区段进行多次电流检测，根据电流测量值与电流发生器输出电流的标称值相比较。

优选地，所述采集系统故障概率参数的步骤包括：采用脉冲电缆故障测试仪和超低频高压发生器，脉冲电缆故障测试仪与超低频高压发生器的一端连接，超低频高压发生器的另一端与高压电缆盘连接，高压电缆盘与待测电缆连接，检测装置的接地线连接在接地装置上，测试时，将高压电缆盘与待测电缆连接，通过接地装置将脉冲电缆故障测试仪和超低频高压发生器的接地部分系统接地，发电机给脉冲电缆故障测试仪提供工作电源，进行故障检测。

优选地，所述采集运行历史参数包括：采集高压电缆运行的信号幅值强度数据和持续时间，并进行时间计权。

优选地，所述对高压电缆运行状态进行分析预警包括判断所述计权结果是否超电缆运行状态的标准值。

请参照图2，本发明的测量高压电缆运行状态的装置，包括：采集单元101，用于接收高压电缆的基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数；分析单元102，用于根据所述基本参数、巡视参数、系统故障概率参数，以及运行历史参数，对高压电缆运行状态进行分析预警。

作为扩展的实施例，通过电流互感器ⅰ、电压互感器ⅰ、电流互感器ⅱ、电压互感器ⅱ以及gps接收模块的配合能够同时采集高压电缆两侧的电流信号和电压信号，通过对电流信号和电压信号进行处理后得到相应的电流值和电压值，进而获取电缆主绝缘的泄露电流和电缆电压的相角差的余角。

作为扩展的实施例，包括通过电流互感器ⅰ和电流互感器ⅱ同时测量三相高压电缆两端的电流信号，电流信号分别通过第一信号处理电路及多路同步采样adc和第二信号处理电路及多路同步采样adc将电流信号处理后传送至微处理器及附属电路，微处理器及附属电路将电流信号通过无线传输单元传送到主控单元，获取电流值的差值。

作为扩展的实施例，通过电压互感器ⅰ和电压互感器ⅱ同时测量三相高压电缆两端的电压信号，电压信号分别通过第一信号处理电路及多路同步采样adc和第二信号处理电路及多路同步采样adc将电压信号处理后传送至微处理器及附属电路，微处理器及附属电路将电压信号通过无线传输单元传送到主控单元，获取得到电缆电压值。

作为扩展的实施例，主控单元通过获取得到的电流值的差值和电缆电压值得到介质损耗角，进而得到介质损耗因数，通过介质损耗因数监测三相高压电缆的绝缘水平。

作为扩展的实施例，通过光纤测温电缆和测温主机实时获取三相高压电缆的温度，将温度信号传送至主控单元。

作为扩展的实施例，通过温度传感器监测中间接头的温度，温度传感器将温度信号通过信号处理单元传送至主控单元。

作为扩展的实施例，主控单元通过介质损耗因数、电缆温度以及中间接头温度的变化实时监测高压供电电缆。

作为扩展的实施例，本发明的测量高压电缆运行状态的装置包括脉冲电缆故障测试仪和超低频高压发生器，脉冲电缆故障测试仪与超低频高压发生器的一端连接，超低频高压发生器的另一端与高压电缆盘连接，高压电缆盘与待测电缆连接。脉冲电缆故障测试仪和超低频高压发生器的接地线连接在接地装置上。

作为扩展的实施例，本发明的测量高压电缆运行状态的装置还包括电缆路径仪、电缆故障精确定点仪、电缆识别仪和电缆安全试扎器，分别放置在操作平台指定区域，电缆路径仪、电缆故障精确定点仪、电缆识别仪和电缆安全试扎器的接地线并联连接在接地装置上。

作为扩展的实施例，本发明的测量高压电缆运行状态的装置配备有发电机，发电机给脉冲电缆故障测试仪、电缆路径仪、电缆故障精确定点仪、电缆识别仪和电缆安全试扎器提供工作电源。

作为扩展的实施例，采集高压电缆绝缘参数，高压电缆运行过程中，难以避免会发生绝缘参数弱化，一些弱化为正常、可控的老化，一些弱化为非正常的参数突变。

作为扩展的实施例，采集高压电缆接头运行过程中的故障参数，高压电缆接头发生故障几率远高于电缆本体，无论是终端头、还是中间接头，主要原因是电缆头本身的质量存在问题或制作安装工艺问题或运行维护方法不当，还有抢修时温度和湿度不符合规程规定，造成终端头、中间接头水汽聚集在电缆头内，有的电缆头长期在水中浸泡，最终导致绝缘受潮击穿，引起故障。

作为扩展的实施例，采集高压电缆所处外部环境的参数，包括：一是处于施工工地中的高压电缆，此类电缆发生外力损坏故障的占比较高；二是由于电网建设、设备检修等形成变电站单电源供电，另一路进线电缆就存在高风险，一旦电缆故障，将引起变电站全站失电；三是供同一变电站、同一用户的同沟直埋敷设的电缆设备，一旦遭到外界影响，电缆同时故障将引起事故扩大。

作为扩展的实施例，采集高压电缆的制造、寿命指数，根据寿命方程，有一个寿命指数n值，国际上要求n≥9。

作为扩展的实施例，采集高压电缆敷设、弯曲半径参数，我国国家标准gb50168-92，“电气装置安装工程，电缆线路施工及验收规范”对电敷设半径作了规定：单芯20d，多芯15d。在目前众多的电缆招投标中，有的要求满足弯曲半径10d，但伯瑞利公司对275kv交联电缆在105℃的温度敷设时，导体压紧绝缘使之变形达10%（2.5mm），并称如果过载温度要达到130℃，则一般弯曲半径是不行的，要大于30d。此试验发表于1984年国际大电网报告，为此我们国家的220kv交闻电缆规定最小弯曲半径为25d。所以弯曲半径的也是影响电缆寿命的一个因素，不能忽视。

作为扩展的实施例，采集高压电缆运行、过载参数，过载是指超过90℃时的运行情况，有短路、短期和紧急过载，是温度的影响；过电压是指超过最高运行电压；有操作过电压，有雷电过电压，是电压的影响。过载过电压，均影响电缆寿命。直流试验，已被证实对交联电缆有害，主要是空间电荷的影响，特别是中高压电缆。由于试验电压绝对值高更容易损坏交联绝缘，空间电荷，很容易在直流放电过程中，或在而后的高压空载过程中，造成绝缘击穿。

作为扩展的实施例，通过电缆局部放电、介质损耗检测，采集电缆的运行状态参数，从而预测电缆寿命。电缆等高压电气设备在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘贯通性击穿或闪络，所以称为局部放电。局部放电量很微弱，靠人的直觉感觉，如眼观耳听是察觉不到的，只有灵敏度很高的局部放电测量仪器才能把它检测到。

作为扩展的实施例，局部放电的检测以局放所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的物理量来表征局放的状态。绝缘设备在内部发生局部放电时，伴随着出现许多物理和化学现象。有些属于电的，如电脉冲、介质损耗增大、电磁波辐射等；有些属于非电的，如超声波、光、热等，相应的检测方法可以分为电测量法和非电测量法两大类，如脉冲电流法、高频检测法、超高频检测法、超声波检测法、光测法、化学检测法、红外检测法、暂态地电压等多种检测方法。其中投入实际应用的有脉冲电流法、高频检测法、超高频检测法、超声波检测法、暂态地电压等。

作为扩展的实施例，局部放电测试系统实时检测高压电缆的超高频、超声波、射频、高频局部放电信号；可根据局放的特征值做出高压电缆缺陷预判断；提供较为直观的谱图分析功能，为局放模式识别提供重要的分析依据；局放检测时可有效识别移动通讯及数字电视频段对局部放电信号的干扰；具备噪音干扰脉冲抑制功能，有效滤除背景噪音；通过定位设备，配合监控软件，可以锁定监测到的局部放电的位置，从而有效地排除故障。

作为扩展的实施例，安装在接地箱中接地电缆上的高频电流互感器将感应到的电流信号分作叁路分别送给局放信号频率测量电路、局放信号强度测量电路以及低频接地电流信号测量电路；智能监测终端根据局放信号频率测量电路的输入信号按照持续时间区分为高频局放信号和瞬发窄脉冲局放信号；同时触发局放强度测量电路测量信号强度，将高频局放信号频率、强度进行时间计权，得到高压电缆缺陷等级；将瞬发窄脉冲局放信号按时间周期计数；对于超过预先设定缺陷等级的和脉冲计数设定值的作为报警状态信息；将感应到的低频电流信号有传输线缆连接至智能监测终端的低频信号接口，进行ad转换后得到电流数据，根据预设值判断直接接地的状态；外部安装的气体传感器、温湿度传感器及水位报警器的信号经过智能监测终端进行转换，判断是否超设定气体浓度限值、湿度限值及水位报警有效值，如果超限值，输出报警状态信息；安装在电缆中间接头部位的光纤测温传感器经过光电转换将信号传递给单片机进行ad转换，所得温度值与中间接头温度限定值比较，如果超限定值，输出报警状态；中间接头防爆盒外安装的超声波探头检测中间接头的局部放电信号，经过前置放大和对数检波电路转换成脉冲信号传递给单片机，与中间接头局放限定值比较，若超限则输出报警状态；所有数据和报警状态信息由无线gprs模块传送给远程监控服务器；连接到远程监控服务器的监控计算机可以通过网页刷新这些数据和状态信息。

本发明的优点是：

实现简单，通过物理参数、巡检参数、故障概率参数、历史运行参数四个方面进行检测分析，科学系统地评估高压电缆运行健康状态，从根本上解决电缆健康状态的评估问题，形成有效的高压电缆检修策略，大大提高电缆运行安全性。对电缆存在的缺陷隐患进行综合分析，得出标准的检修策略，避免电缆恶性事故的发生。可以有效地管理高压电缆，对电缆的运行状态做到心中有数，对可以超期服役的电缆进行充分利用，获取更好经济效益；对高压电缆的运行状态进行有效跟踪，主动延长电缆的使用寿命；对电缆的运行状态实现有针对性的科学管理，从而大大提高电缆的运行安全性，并产生更大的经济效益。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。