本发明涉及高电压绝缘检测技术领域，尤其涉及一种电力电缆局部放电在线监测装置及方法。
背景技术：
电力电缆在运行过程中，由于受到各种原因(电场力和电流的效应、制造工艺缺陷、施工损伤以及进水、气体腐蚀、外力破坏等)影响导致其绝缘能力下降，引起没有贯通主绝缘层或电缆接头外绝缘处局部放电。加之，现有电力电缆的绝缘材料主要采用固体有机绝缘材料制成，局部放电会进一步恶化该电力电缆的绝缘能力，极易发展成为击穿从而影响到电力电缆的正常使用。因此，通过检测电力电缆的局部放电情况是评价其绝缘性能的一种有效方式。
现有技术中，电力电缆生产商按照相关标准的规定对出厂电缆进行局部放电量检测。例如，针对长度一定范围内电力电缆，采用高频脉冲电流法进行局部放电量检测时，采集局部放电频谱的30-500khz范围的放电脉冲，然后计算该电力电缆的局部放电量。上述高频脉冲电流法技术需要在高压电磁屏蔽室内测试，所分析的数据相对可信。
然而，电力电缆敷设投运后，现场可能存在30-500khz的高频信号，例如无线通讯、电力线路载波和电晕，导致上述高频脉冲电流法的现场检测结果不准确。为避免上述现场高频信号干扰，电力电缆提供商采用10mhz以上甚至ghz频段进行局部放电量检测。但是，电力电缆内外屏蔽层电阻会引起(10mhz以上甚至ghz频段)严重衰减，导致上述高频信号频段仅可用于电缆终端或中间接头的局部放电检测定位。因此，亟需一种有效的电力电缆在线监测装置及方法。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电力电缆局部放电在线监测装置及方法，用于解决现有技术中单芯电缆中间接头局放高频信号中断和较高频段信号衰减严重的问题。
第一方面，本发明提供了一种电力电缆局部放电在线监测装置，适用于中间接头金属外护层交叉互联的长距离单芯电缆，所述装置包括：多个与中间接头金属外护层连接的耦合电容单元、设置在电力电缆一端接地线上的高频电流互感器和局部放电测试仪；其中，
所述耦合电容单元用于在所述电力电缆局部放电时将局部放电高频脉冲电流信号耦合至所述电力电缆全线；
所述高频电流互感器用于通过配电系统的分布电容耦合所述局部放电高频脉冲电流信号；
所述局部放电测试仪用于根据所述高频电流互感器输出的局部放电高频脉冲电流信号计算所述电力电缆的局部放电量。
可选地，所述耦合电容单元分为三相，分别与中间接头金属外护层连接。
可选地，所述耦合电容单元三相可采用星形中性点接地、星形中性点不接地或三角形方式连接。
可选地，所述耦合电容单元可与中间接头护层交叉互连箱一体化。
可选地，所述耦合电容单元的耐压值应与护层保护器配合。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电力电缆局部放电在线监测方法，，基于第一方面所述的电力电缆局部放电在线监测装置实现，所述方法包括：
所述电力电缆投运加压；
所述高频电流互感器采集所述电力电缆的局部放电高频脉冲电流信号并发送给所述局部放电测试仪；
所述局部放电测试仪根据上局部放电述高频脉冲电流信号计算所述电力电缆的局部放电量。
由上述技术方案可知，本发明通过在电力电缆上设置多个耦合电容单元、高频电流互感器和局部放电测试仪，上述多个耦合电容单元分别设置在电力电缆每个中间接头的金属外护层，这样任意一个分段发生局部放电时耦合电容单元会将高频脉冲电流信号耦合至其它分段上，并且可以避免每个分段中间接头处因阻抗变化折反射高频脉冲电流信号的情况，从而实现局部放电高频脉冲电流信号在电力电缆全线上传输，然后通过配电系统分布电容耦合到该电力电缆的一端接地线上的高频电流互感器，最终利用局部放电测试仪从上述高频电流互感器上获取高频脉冲电流信号并计算局部放电量。与现有技术相比较，本发明适用于长距离高压/超高压单芯电力电缆，避免局部放电高频信号在电力电缆中间接头处的折反射损耗，以及更高频段信号在电力电缆中的快速衰减，采用高频脉冲电流法，检测电力电缆全线局部放电量，实现电缆绝缘在线监测。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种电力电缆局部放电在线监测装置结构图；
图2是图1中耦合电容单元中电容连接方式示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电力电缆局部放电在线监测方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供了一种电力电缆局部放电在线监测装置，如图1所示，适用于中间接头金属外护层交叉互联的长距离单芯电力电缆1，所述装置包括：多个设置在每个中间接头金属外护层的耦合电容单元2、设置在电力电缆1终端接地线上的高频电流互感器3和局部放电测试仪4。其中，
耦合电容单元2用于在电力电缆1局部放电时将局部放电高频脉冲电流信号耦合至电力电缆1全线；
高频电流互感器3用于通过所述配电系统的分布电容耦合局部放电高频脉冲电流信号；
局部放电测试仪4用于根据高频电流互感器3输出的局部放电高频脉冲电流信号计算该电力电缆1的局部放电量。
如图1和图2所示，耦合电容单元2分为三相，其abc相分别与中间接头的两侧电力电缆金属外护层连接。并且，上述耦合电容单元2三相采用星形中性点接地(图2(a)所示)、星型中性点不接地(图2(b)所示)或者三角形(图2(c)所示)方式连接。本发明实施例中耦合电容单元2用于短路中间接头交叉互联金属外护层和空气的电场。
需要说明的是，本发明实施例中图2(a)～2(c)电阻r11～r13、电阻r21～r23、电阻r31～r33为护层保护器，该护层保护器即非线性电阻，又称现有技术中的压敏电阻或者金属氧化物避雷器。
为提高耦合电容单元的可靠性，本发明实施例中耦合电容单元2的耐压值与护层保护器配合。并且，本发明实施例中还可将耦合电容单元2与中间接头金属外护层交叉互连箱一体化，即将两者设置在同一个箱体内，或者采用相同的技术手段制成，从而使各电容与各护层保护器更好的匹配。这样，可以避免耦合电容单元遭受雷电或内部过电压损坏。
需要说明的是，本发明实施例中仅介绍了耦合电容单元的三种具体电路连接方式，本领域技术人员可以根据电力电缆的参数和耦合电容单元的连接方式、需要采集的局放信号频段计算耦合电容单元各器件的参数值，具体计算方法可以采用现有方法实现。另外，本领域技术人员还可以根据实际需要选择其他电路实现上述耦合电容单元，同样落入本发明实施例的保护范围。
如图1所示，局部放电测试仪4连接上述高频电流互感器3可以获取各接地线中局部放电高频脉冲电流信号。
需要说明的是，本发明实施例中介绍了高频电流互感器的电气连接关系，本领域技术人员可以根据电力电缆的实际应用场景、需要采集的局放信号频段计算上述高频电流互感器的参数值，具体计算方法可以采用现有方法实现。另外，本领域技术人员还可以根据实际需要选择其他电路实现上述高频电流互感器，同样落入本发明实施例的保护范围。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电力电缆局部放电在线监测方法，基于第一方面所述的电力电缆局部放电在线监测装置实现，如图3所示，所述方法包括：
s1、所述电力电缆投运加压；
s2、所述高频电流互感器采集所述电力电缆的局部放电高频脉冲电流信号并发送给所述局部放电测试仪；
s3、所述局部放电测试仪根据上述高频脉冲电流信号计算所述电力电缆的局部放电量。
本发明实施例中在电力电缆的一端(图1中电力电缆的右侧)接入电源，投运后电力电缆如有局部绝缘缺陷，可能发生局部放电。电力电缆发生局部放电时，局部放电高频脉冲电流信号会经过与中间接头金属外护层连接的耦合电容单元2耦合至其他分段，最终经过该电力电缆全线传输到上述高频电流互感器3。局部放电测试仪4从上述高频电流互感器3上采集局部放电高频脉冲电流信号，并计算该电力电缆的局部放电量。
本发明实施例提供的电力电缆局部放电在线监测方法，还包括：
s4、在所述电力电缆中间接头金属外护层连接的耦合电容单元，
s5、在所述电力电缆终端接地线上串接入所述高频电流互感器。
本发明实施例在监测局部放电时，还需要在任意相邻两分段之间设置耦合电容单元2。每个耦合电容单元包括至少三个电容，所述至少三个电容采用星型或者三角型连接；所述至少三个电容采用星型连接时中性点可以接地。具体连接结构请参见装置实施例中的耦合电容单元的电路结构，在此不再介绍。
需要说明的是，上述步骤s4与步骤s5的顺序可以互换，本发明不作限定。
综上所述，本发明实施例提供的电力电缆局部放电在线监测装置及方法，通过在电力电缆上设置多个耦合电容单元、高频电流互感器和局部放电测试仪，多个耦合电容单元分别设置在电力电缆任意两分段的金属外护层接头之间，这样任意一个分段发生局部放电时耦合电容单元会将高频脉冲电流信号耦合至其它分段上，并且可以避免每个分段中间接头处因阻抗变化折反射导致高频脉冲电流信号严重衰减的情况，从而实现局部放电高频脉冲电流信号在电力电缆全线上传输，然后通过配电系统分布电容耦合到该电力电缆终端接地线上的高频电流互感器，最终利用局部放电测试仪从上述高频电流互感器上获取高频脉冲电流信号并计算局部放电量。可见，本发明适用于长距离高压/超高压单芯电力电缆，避免局放高频信号在电力电缆中折反射和更高频段信号在电力电缆中的快速衰减，采用高频脉冲电流法，检测电力电缆全线局部放电量，实现电缆绝缘在线监测。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。