电缆局放和电缆温度在线一体化监测方法与流程

本发明涉及一种在线一体化监测方法，尤其涉及一种电缆局放和电缆温度在线一体化监测方法。

背景技术：

1、在电力系统中用电力电缆来传输电能，可以说电力电缆是电力系统的最重要组成部分。电力系统非常重视电力传输线的状态，尤其是其绝缘介质的健康状况。随着电力系统的发展和电压等级的提高，局部放电已经成为电力线路绝缘劣化的主要原因之一。通常电力电缆要长期持续工作，极易发生因绝缘老化引起局放，局放最终造成绝缘击穿短路并高温引燃易燃物质，形成火灾。通常在这类事故发生前，大多数电缆都要经过局放过程，电缆局放点的温度是随着绝缘状况的不断恶化，放电量的加大，由缓慢上升到急剧上升的过程，如能及时、准确地监测电力电缆的局放程度、位置，和电缆的温度变化，就可以及时发现事故隐患，进而避免发生事故或引起火灾。因而监测电力传输线的局部放电是及时发现电缆故障隐患、预测电缆安全运行寿命、保障电力传输线可靠运行的重要方法。

2、局放的定义：在电气设备的绝缘系统中，各部位的电场强度往往是不相等的，当局部区域的强度达到该区域的击穿场强时，该区域就会出现放电，但放电并没有贯穿施加的两导体之间，即整个绝缘系统尚未被完全击穿，这种现象称之为局部放电(简称：局放)。

3、局放的危害性：局放对绝缘结构起着一种侵蚀作用，它对绝缘的破坏机理有以下几个方面：

4、①带电粒子(电子、离子等)冲击绝缘，破坏其分子结构，如纤维碎裂，因而绝缘受到损伤。

5、②由于带电离子的撞击作用，使该绝缘出现局部温度升高，从而易引起绝缘的过热，严重时就会出现碳化。

6、③局部放电产生的臭氧及氮的氧化物会侵蚀绝缘，当遇有水分则产生硝酸，对绝缘的侵蚀更为剧烈。

7、电力电缆会产生局放的原因：电缆投运初期的电缆施工不当造成绝缘层的破损、电缆接头制作工艺不符合要求，及电缆运行末期的电缆本体绝缘介质的树枝状老化、电-热加速绝缘介质特性的变化及附件的老化，以上原因都会造成二个导体之间的绝缘能力变差，产生电缆局放。

8、电缆的局放测量是目前定量分析电缆劣化程度的最有效的方法

9、随着电缆局部放电的逐渐发展，会对其周围的绝缘介质不断侵蚀，最终可能导致整个绝缘系统的失效，所以电缆局放是造成绝缘恶化的主要原因，同时它也是绝缘恶化的重要征兆和表现形式，它与绝缘材料的劣化和击穿过程密切相关，能有效地反映电缆绝缘的故障，尤其对突发性故障的早期发现，所以电缆局放检测一直是电缆绝缘非破坏性电气检验的最主要项目，越来越被看作是一种极其有效的绝缘诊断方法，也是减少电力电缆故障率的有效方法。在电缆投入运行后，由于绝缘的老化变质、过热、机械损伤等，使得电缆在运行中绝缘裂化，为了防止由于绝缘劣化造成电缆运行事故，需要对电缆及其附件的运行状态进行在线监测，及时发现电缆故障隐患、预测电缆安全运行寿命。电缆的局放在线监测是目前电力系统实际运营中对电缆安全运营的最有效的方法。

10、电缆局放在线检测的现状：目前国网、南网的超高压输电电缆都使用了电缆局放在线监测系统，主要通过安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器，来耦合电缆本体里的局部放电脉冲电流信号，基于高频脉冲电流检测原理，实时检测电缆内部发生的局部放电信号，同时需要有效地去除干扰信号，才能判断电缆绝缘状态，所以误报率较高。

11、高频脉冲电流检测法在线检测电缆局放存在的问题：

12、1、输电线路中的电力电缆作为电网分布最广泛的部分，电缆长度每500米1卷为国家标准，每500米需要做1个电缆接头，安装1个高频脉冲电流传感器。电缆地域分布广，传感终端的覆盖广度和密度使得前期的投入成本和后期的维护成本极其高。

13、2、无法精准定位，只能知道在500米电缆中有局放存在，不知道具体位置，需要用便携式局放检测仪进行巡查定位。如果是埋地电缆，需要开挖多个点。

14、3、干扰源多，经常误报警。如电力隧道中的led照明，会产生同频高频脉冲干扰，还有其他电气设备，只要带lc震荡回路的，都会产生电脉冲干扰，需要消除工频及其谐波、载波通信、无线电广播等窄带干扰，最主要的是如何在检测现场的强大干扰中进行信号的检测和识别，区分是局放产生的电脉冲还是环境中的电磁干扰，尽管目前电力系统均采用的是电脉冲法去检测高压电缆的局放，但是电脉冲信号在现场中检测时会有很大的干扰，很难正确得到放电信号，另外在线标定的问题和在线结果与离线结果的等效性问题，也是电脉冲法在线检测局放造成误报警的原因。

15、电力系统把电缆局放的在线检测作为电缆绝缘质量在线综合监控的重要指标，针对以上应用背景，研发出新一代的电力电缆局放和电缆温度一体化监测的分布式光纤传感系统是非常有必要的和急迫的，电力电缆是长距离输电的，如果长距离的光纤即传感器，是最匹配的、最有效的、最理想的在线监测方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种电缆局放和电缆温度在线一体化监测方法，能够实现电力电缆全线的局放报警、局放故障点位的定位和电缆温度的实时在线监测，提高电力电缆运行管理效率和安全可靠性，减轻运行维修人员的劳动强度。

2、本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种电缆局放和电缆温度在线一体化监测方法，包括如下步骤：s1)在电缆表面缠绕测温光缆，所述测温光缆中的光纤表面涂覆无机高分子涂层，用于吸收超声波的能量并转化为热能；s2)采用激光脉冲，通过反向的拉曼散射效应在反射波中检测出含有温度信息的光谱和光强；s3)当某点位温升曲线速度大于预设阈值，且同一天内该点位的温度比电缆表面的平均温度高出预设温度，电缆局放告警。

3、进一步地，所述步骤s1在每回路电缆缠绕一条测温光缆，在电缆中间接头及终端部位采用双环折返敷设方式。

4、进一步地，所所述步骤s1中测温光缆采用可拆卸式，按固定间距缠绕在电缆上，使得测温光缆与电缆外护套紧密接触；当遇到电缆固定夹具时，采用跳跃式敷设测温光缆，在夹具两侧分别使用绑带进行绑扎。

5、进一步地，所述测温光缆每隔一定长度预留光缆余量环，并控制光缆拐弯处的弯曲半径大于预设半径。

6、进一步地，所述测温光缆由内往外依次包括芯层、内层、无机高分子涂层和外层，光在芯层和内层之间不断折射传输。

7、进一步地，所述芯层是折射率为1.463～1.467的二氧化硅材料层，所述内层是折射率为1.455～1.460的二氧化硅材料层；所述无机高分子涂层由碳纤维与环氧树脂复合而成；所述外层为环氧树脂层。

8、进一步地，所述芯层的厚度为40um～60um，所述内层厚度的为70um～80um；所述无机高分子涂层的厚度为50um～70um；所述外层的厚度为50um～70um。

9、进一步地，所述步骤s2采用激光芯片发射激光波，采用激光脉冲，通过反向的拉曼散射效应测量由温度引起的光纤形变而造成的反射光中的反斯托克斯光强变化，计算反斯托克斯光与斯托克斯光的光强比值，换算出电缆表面的温度值。

10、进一步地，所述步骤s2采用光纤耦合器获取发射光的时间t2，采用相干接收器获取反射光的时间t1，通过获取到的发射光脉冲和反射光脉冲的时间差△t，换算出距离，从而定位局放点的位置。

11、进一步地，所述步骤s3设置局放告警温升曲线速度≥5℃/1h，且同一天内某点位的温度一直比电缆表面的平均温度高20℃以上,发出电缆局放的告警信号，并且显示局放点位的具体位置。

12、本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的电缆局放和电缆温度在线一体化监测方法，采用分布式的光纤系统，光纤即传感器，最适合长距离电缆的在线监测，实现电力电缆全线的局放报警、局放故障点位定位和电缆温度的实时在线监测，提高电力电缆运行管理效率和安全可靠性，减轻运维人员的劳动强度。