基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法及装置与流程

本发明属于电缆监测，更具体地，涉及基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法及装置。

背景技术：

1、随着电力工业的快速发展，许多企业都使用电缆进行大规模电能的传输和分配，而电缆线路，尤其是高压电缆线路，由于其通道分布区域广、数量大、运行环境复杂、且运行长度快速递增，一旦发生故障，就会给社会及各个行业造成巨大的损失，从而直接影响到日常生活﹑工业建设﹑科教医疗等多个方面。

2、一般高压电缆通常是输送10kv(含10kv)以上电压的输电线路，其电压等级可分为：35kv、110kv、220kv、330kv、500kv、750kv等，其中35kv以上的电缆主要采用带有金属护层的单芯电缆。而单芯电缆金属护层会与芯线中的交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，故需采取合适的接地措施使感应电压处在安全电压范围内(通常不超过50v，有安全措施时不超过100v)。一般短线路单芯电缆的金属护层采用的方式为：一端直接接地，另一端经间隙或者保护电阻接地；长线路单芯电缆金属护层采用的方式为：三相分段交叉互联两端接地。当电缆护层绝缘发生损伤时，金属护套多点接地产生护层循环电流，会增加金属护套的损耗，从而影响电缆的载流能力，严重时甚至使电缆严重发热而烧毁。此外，如果接地点由于各种原因不能有效接地，那么电缆金属护套的电位就会急剧升到几千伏甚至上万伏，也很容易把电缆外护套击穿并在击穿点持续放电，造成电缆外护套温度升高甚至着火燃烧。总之，无论是短线路还是长线路，都需要保证高压电缆线路具有良好的绝缘性和接地点有效接地，否则就会影响电缆的载流能力，最终导致电缆发热甚至着火。因此，电缆的载流能力的在线监测对整个输变电的安全起着十分重要的作用。

3、传统的监测方法及装置只能反映出电缆的电流曲线，需要依靠工作人员来分析判断，而当发生电缆故障时，尤其是处于地下隧道等相对复杂的电力电缆，事态发展太快，若依靠工作人员来分析监测，效率低下，无法快速排除问题和进行维修；此外，传统的方法及装置也无法针对性的对电力电缆的运行状况及电缆绝缘损耗的发展趋势进行监测，会导致工作人员无法快速准确的找出问题、对电缆线路的进行维修，从而给社会造成巨大的损失。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法及装置，用于解决现有监测方法及装置在面对相对复杂环境下的电力电缆时，无法快速排除问题和进行维修以及无法针对性的对电力电缆的运行状况和电缆绝缘损耗的发展趋势进行预测的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法，该方法包括：

3、接收监测指令，同时采集第一位置的至少一相电缆线芯的运行电流和第二位置的至少一相电缆护层的接地环流；对所述运行电流和所述接地环流进行授时，以保证所有所述运行电流和所有所述接地环流的采集时间一致；其中，所述第一位置和第二位置为一致和/或不一致；

4、将所述运行电流处理后得到数字运行电流，将所述接地环流处理后得到数字接地环流；基于所述数字运行电流和所述数字接地环流，进行高压电缆的相位异常信号、预警信号或告警信号中至少一种信号的判定，分析电缆的运行状况﹑趋势；同时输出所述运行电流、所述接地环流、以及判定和分析结果。

5、进一步的，所述相位异常信号的判定为：判断所述高压电缆的三相的所述数字运行电流的相位之和是否为零；若为零，则表示所述运行电流正常；若不为零，则发出相位异常信号。

6、进一步的，所述预警信号包括运行电流预警信号和/或接地环流预警信号；所述告警信号包括运行电流告警信号和/或接地环流告警信号。

7、进一步的，所述预警信号的判定包括：设置数字运行电流预警阈值和数字接地环流预警阈值；将所述数字运行电流与所述数字运行电流预警阈值的大小进行比较，将所述数字接地环流与所述数字接地环流预警阈值的大小进行比较；

8、若所述数字运行电流大于所述数字运行电流预警阈值，则发出运行电流预警信号；

9、若所述数字接地环流大于所述数字接地环流预警阈值，则发出接地环流预警信号；

10、反之，继续进行预警信号的判定；

11、所述告警信号的判定包括：设置数字运行电流告警阈值和数字接地环流告警阈值；将所述数字运行电流与所述数字运行电流告警阈值的大小进行比较，将所述数字接地环流与所述数字接地环流告警阈值的大小进行比较；

12、若所述数字运行电流大于所述数字运行电流告警阈值，则发出运行电流告警信号；

13、若所述数字接地环流大于所述数字接地环流告警阈值，则发出接地环流告警信号；

14、反之，继续进行告警信号的判定。

15、进一步的，所述数字运行电流是对所述运行电流进行信号调理、滤波及模数转换得到的；所述数字接地环流是对所述接地环流进行信号调理、滤波及模数转换得到的。

16、作为本发明的另一方面，还提供了基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测装置，该装置包括相互连接的电流互感模块和电流综合采集处理模块：

17、电流互感模块，包括至少一个第一电流互感器和至少一个第二电流互感器；且所述第一电流互感器的量程比第二电流互感器的量程大；

18、所述第一电流互感器设置于电缆线芯上，用于测量所述电缆线芯的运行电流；

19、所述第二电流互感器设置于电缆护层的接地线上，用于测量所述电缆护层的接地环流；

20、电流综合采集处理模块，包括信号处理单元，以及与所述信号处理单元连接的电流信号输入单元、时间同步单元和通讯单元；

21、信号处理单元：用于将所述运行电流处理后得到数字运行电流，将所述接地环流处理后得到数字接地环流；以及基于所述数字运行电流和所述数字接地环流，进行高压电缆的相位异常信号、预警信号或告警信号中至少一种信号的判定，分析电缆的运行状况﹑趋势；

22、电流信号输入单元：连接所述第一电流互感器的输出端和所述第二电流互感器的输出端；用于同时采集所述运行电流和所述接地环流并传输给所述信号处理单元；

23、时间同步单元：用于对所述运行电流和所述接地环流进行授时，以保证所有所述运行电流和所有所述接地环流的采集时间一致；

24、通讯单元：用于接收监控指令并下发给所述电流互感模块，传输所述运行电流、所述接地环流、以及所述相位异常信号、所述预警信号或所述告警信号中至少一种信号。

25、进一步的，所述电流综合采集处理模块还包括高防护等级外壳，为全封闭式结构，将所述电流综合采集处理模块进行全封闭包裹。

26、进一步的，所述高防护等级外壳，为铝制金属材料，与外部的接头采用航空防水插件，用于防水﹑防尘和防电磁干扰。

27、进一步的，所述电流综合采集处理模块还包括电源供电模块，包括直流电源﹑交流电源或电池中的一种。

28、进一步的，所述装置还包括电流综合监测主机，设置于电缆隧道外的主监控室，通过光纤或无线网络与所述电流综合采集处理模块进行通信，用于给所述通讯单元下发监测指令，并接收所述通讯单元传输的数据信号进行数据分析、显示、储存、预警提示和告警提示。

29、总体而言，通过本发明所构思的技术方案，与现有技术相比能够取得下列有益效果：

30、(1)本发明提供的基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法及装置，通过在线分别采集电缆线芯的运行电流和电缆护层的接地环流，通过对高压电缆进行相位异常信号、以及预警信号和告警信号中至少一种信号的判定，直观的反映护层接地良好程度﹑电缆老化程度、线芯负荷大小变化等情况，通过运行电流和接地环流，综合掌握主回路和接地系统的状况，从而快速有效的评估出电缆的运行状况，利于发生故障时易于排查问题和维修，可以在很大程度上减少了电缆运行维护人员的工作量、提高工作效率；通过在线实时监测电缆状况，在预防突发事故的同时，降低电缆事故的发生，保证了电力电缆质量和电力系统可靠运行。

31、(2)本发明提供的基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法及装置，通过第一电流互感器和第二电流互感器不同的采集单元，分别用不同量程的电流互感器采集电缆线芯的运行电流和电缆护层的接地环流，大量程的第一电流互感器采集运行电流，小量程的第二电流互感器采集接地环流，能在一定程度上提高电流测量的精度，更重要的是，可以根据客户不同的监测需求而将电流互感器进行模块化设置，更加多元化。

32、(3)本发明提供的基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法及装置，可以直接基于采集的电流进行分析判定，并将采集的电流和判定的结果输出；通过预警信号可以及时预测哪个电缆的载流量即将超过阈值触发报警，电流是否有递增或递减的情况、是否达到预警值以及什么时候会超过预警值等等，直接将采集的电流及分析结果输出，在前端完成大量数据分析处理，减少了运行维护人员的分析过程，且当运行维护人员第一时间收到预警信息时，根据预警信息的结果直接去得到预警情况，出现的是什么问题，根据这个问题再做相应的操作，使得当发生故障时易于排查问题和进行维修，效率更高；在这个过程中，预警信号可以给运行维护人员提供充分的时间再次确认电缆的运行状况，减少误判。

33、(4)本发明提供的基于运行电流和接地环流的高压电缆在线监测方法及装置，采用高防护等级外壳，具备防水﹑防尘和防电磁干扰性能，能够适应电缆隧道恶劣环境长期稳定运行；且电流综合监测主机放置于电缆隧道外的主监控室里，提供了一种便利的远程监测和运维策略。