高压xlpe电缆一种在线故障诊断新方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及IlOkVXLPE电缆一种在线故障诊断新方法，属于电力技术领域。
【背景技术】
[0002]交联聚乙烯(XLPE)电缆具有结构轻便、电气性能优异、敷设方便等优点，在高压电网中获得了广泛应用。电力电缆运行过程中，会受到外界复杂环境的影响，如电、磁、热、化学、机械等多重因素的作用，制作过程中也可能存在绝缘气隙和突起等局部缺陷，将促使电缆绝缘逐渐老化，最终造成局部放电，导致电缆主绝缘击穿，产生接地故障。电缆外护套绝缘主要可能有下列故障:一是护套破损导致电缆金属护套出现多点接地，金属护套产生环流造成损耗发热，导致绝缘局部过热并加速绝缘老化，严重影响主绝缘寿命；二是护层绝缘损伤导致水分侵入，主绝缘产生水树老化的概率增加，对电缆寿命产生严重影响。
[0003]高压电缆一旦出现故障，查找起来比较困难。传统的做法是定期进行预防性试验，这种方法不仅造成停电损失、耗费大量人力物力，对电缆也有较大损害，已难以满足社会的要求。
[0004]近年来，在线监测的方法在电缆绝缘检测领域得到了一定的推广应用，运行人员可以在不停电的情况下掌握电缆实时绝缘参数，从而帮助判断电缆绝缘是否出现问题。在线监测方法能够实现从“事后维修”到“预知维修”的转变，可有效提高电缆供电可靠性，是今后电缆绝缘检测的发展趋势。
[0005]目前国内外提出了诸如直流分量法、介质损耗因素法、局部放电法、接地线电流法等在线监测方法，对于高压XLPE这些方法虽然具有理论可行性，但均存在不足之处，例如高压环境下监测信号太小难以获取、监测装置安装复杂且成本高等，因此要在现场实现这些方法还有不少困难。同时目前被认可的电缆故障定位诊断方法有阻抗法和行波法，但受到使用范围和精确度等条件限制，没有达到预想的结果。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述在线监测及故障诊断方法的不足，提出一种可有效在线诊断XLPE交叉互联电缆故障的新方法，即轨迹法。该方法是通过采集电缆的多种参数并构建其在同一时间段综合起来的轨迹图来对故障进行判断。此轨迹图可以当做是电缆运行状况的指纹，任何故障都会以独特的方式改变这个轨迹。并用数字图像处理技术去分析比较轨迹图的一些特征来识别可能的故障类型。
[0007]首先对IlOkVXLPE交叉互联电缆正常运行段采集电流和电压的参数，取其相同时间内电流和电压各自的波形，并根据对应的时间将电流电压波形投射到另一个坐标系中，将电压投射为Y轴，电流投射为X轴，两者形成一个轨迹，并把此轨迹作为原始轨迹图。然后针对不同故障情况，通过研究轨迹的走向变化来判断故障类型。在本发明中采集的电缆参数是护套环流及线路运行电压。同时，可以考虑综合监测感应电压及其他参数的变化，更加精确地判断故障类型。
[0008]该发明的技术关键是将在线监测装置采集到的接地线环流及线路运行电压参数，投射到同一坐标系中，根据其轨迹的变化通过数字图像处理技术判断其故障的类型，难点在于研究故障与轨迹变化之间的具体对应关系。因此为了通过轨迹图诊断电缆故障，需要先模拟不同故障对其轨迹图的走向变化进行数据记录和数学研究，针对图像的图像质心，主要和次要轴长度，偏心距和旋转角度等方面研究故障与这些图像参数的数学关系，建立一个电缆轨迹数据库，作为电缆故障诊断的依据。
【附图说明】
[0009]图1为在线监测系统框架图。
[0010]图2为轨迹法判断故障示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步描述。
[0012]参见图1，整个电缆绝缘在线监测系统框架如图所示，系统各环节采取模块化设计，由以下三部分组成:电缆金属护层环流信号和运行电压采集模块、信号无线传输模块、远程综合信息管理系统。其中，金属护套环流信号和运行电压信号采集模块主要包括原始信号采集、滤波电路与远程测控终端。原始信号采集模块通过电流传感器从金属护层两端接地线与护层交叉互联处采集环流信号，通过电压传感器从电缆各相上采集运行电压信号，然后使用滤波电路消除信号中的高频噪声，使有用的低频信号通过。信号无线传输模块主要是把实时监测的相关数据传送给远程综合管理系统监控中心。最后由监控中心负责接收传感器采集到的金属护层电流信号和运行电压信号。
[0013]参见图2，在数据采集传输至计算机之后，对于相关数据处理的方法采用新提出的轨迹法，即在特定的一段时间内由监测装置测量相关参数的变化情况，并得出相应的轨迹图。把模拟各种故障(主绝缘老化或受潮，护套破损，护套多点接地故障等)情况下轨迹图的图形变化情况作为参考依据。在实际电缆运行中根据参考轨迹图判断故障类型。同时，可以通过监测感应电压及其他参数的变化，进一步综合判断故障的类型。具体实现通过数字图像处理技术对轨迹图像的质心，主要和次要轴长度，偏心距和旋转角度进行分析从而得到故障类型的判断依据，再配合历史故障数据库作为参考对故障类型进行综合判断。
【主权项】
1.用于高压XLPE电缆故障诊断的轨迹法，其特征在于:通过在线监测系统采集电缆金属护套接地线环流和运行电压参数，构建同一时间段内两种参数综合起来的轨迹图。利用数字图像处理技术分析比较该轨迹图与正常情况下的差异情况，来精确地进行故障诊断。该方法可以克服传统在线监测及故障诊断方法的不足，精确度更高，成本较低，可以实现实时诊断，并能形成历史故障轨迹数据库。2.根据权利要求1，所述方法应用到的在线监测系统的特征在于:系统各环节采取模块化设计，由以下三部分组成:电缆金属护层环流信号和运行电压采集模块、信号无线传输模块、远程综合信息管理系统。其中，信号采集模块主要包括原始信号采集、滤波电路与远程测控终端。原始信号采集模块通过电流传感器从金属护层两端接地线与护层交叉互联处采集环流信号，通过电压传感器从电缆各相上采集运行电压信号，然后使用滤波电路消除信号中的高频噪声，使有用的低频信号通过。信号无线传输模块主要是把实时监测的相关数据传送给远程综合管理系统监控中心。最后由监控中心负责接收传感器采集到的金属护套电流信号和运行电压信号。
【专利摘要】本发明公开了一种用于110kVXLPE交叉互联电缆在线故障诊断的新方法，即轨迹法。该方法是通过在线监测系统采集电缆金属护套接地线环流和运行电压参数，在传输至计算机后，构建同一时间段内两种参数综合起来的轨迹图。任何故障都对应不同的轨迹图，利用数字图像处理技术分析比较该轨迹图与正常情况下的差异情况，来精确地进行故障诊断。本发明所述的故障诊断方法，可以克服传统在线监测及故障诊断方法的不足，精确度更高，成本较低，可以实现实时诊断，并能形成历史故障轨迹数据库。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN105203866
【申请号】CN201510422684
【发明人】夏向阳, 贺运九, 杜荣林
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年7月17日