一种高压电缆外护套绝缘状态在线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力电缆技术领域。
【背景技术】
[0002] 高压XLPE电力电缆运行过程中的破坏首先来源于外护套的损坏，外护套绝缘层 被破坏将造成金属护层出现两点直接接地的情况。从而，不可避免在金属护层中就会产生 感应电流，此感应电流的大小与接地电阻、电缆的长度及线芯的电流有关，金属护套上的感 应电流会产生很大的损耗，使电缆局部发热，不仅浪费电能，关键还会降低电缆输送容量， 严重减少电缆使用寿命，威胁电缆安全运行。另外，电缆金属护层如果直接接地或暴露在外 也会导致金属护层被腐蚀。护层腐蚀击穿后，水分将极易进入电缆绝缘层并在绝缘层上产 生水树及电树；同时因外护套的破坏，产生两点直接接地，因环路中电阻较小、感应电流很 大，会加速电缆护套和金属铠装损坏，故对XLPE电缆外护套绝缘性能进行在线监测和故障 诊断的研究意义重大。
[0003] 随着XLPE电力电缆的广泛应用，其绝缘状态在线监测和故障诊断技术也得到了 快速发展，在国内外已有广泛应用。对XLPE电力电缆运行状况进行在线监测和故障诊断， 主要是从电压、电流、局放量或运行温度、含水量等参数入手，对XLPE电力电缆的主绝缘及 外护套运行情况进行监测。目前，国内外普遍采用的电力电缆绝缘在线监测法主要有直流 分量法、直流叠加法、在线检测直流损耗角正切法、局部放电法、温度检测法、接地线感应环 流法等。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压电缆外 护套绝缘状态在线监测系统，根据直流叠加法和接地环流检测法相结合的原理，对外护套 绝缘情况进行在线监测，并对疑似缺陷进行故障定位，通用性强、结构简单、造价低廉、运行 可靠，有效实现高压电缆外护套绝缘状态的实时在线检测和故障定位。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种高压电缆外护套绝 缘状态在线监测系统，包括安装于被测电缆段上各中间接头处的监测装置，该监测装置包 括直流电源模块、电流检测模块、电网隔离保护模块、模式选择模块、参数整定模块、数据处 理模块、自检测与指示模块和数据显示与诊断模块；
[0006] 直流电源模块与其他各模块均相连，包括变压单元、整流单元和滤波单元，变压单 元将220V交流电转化为5V或15V的直流电，直流电经过整流单元整流和滤波单元滤波后 供电给其他各模块；
[0007] 电流检测模块连接中间接头的接地线和数据处理模块，包括电流采集单元和滤波 单元；电流采集单元连接中间接头的接地线，实时在线采集不同操作模式下电缆的接地环 流，采集数据经过滤波单元滤波处理后传输给数据处理模块；
[0008] 电网隔离保护模块连接中间接头和数据处理模块，包括过电流保护单元、过电压 保护单元和接地开关；接地开关串接在中间接头的接地线中，根据数据处理模块的设定实 现接地开关在非监测状态、过流和过压状态下的闭合隔离操作以及监测状态下的开断操 作；
[0009] 模式选择模块连接电网隔离保护模块和数据处理模块，包括根据数据处理模块的 设定驱动接地开关的继电器，以实现监测状态、非监测状态的模式选择；
[0010] 参数整定模块连接数据处理模块，实现高压电缆不同分段电流值的设定以及相同 分段不同相电流值的设定，并根据数据处理模块的控制实现过流保护、过压保护、绝缘状态 判据等参数的整定，并将整定后的数据传给所述数据处理模块；
[0011] 数据处理模块连接自检测与指示模块和数据显示与诊断模块，包括数据处理单 元、模/数转换单元和数/模转换单元；数据处理单元为微控制单元，驱动电流检测模块对 接地环流进行在线监测，根据操作模式判定接地开关的动作，并根据参数整定模块整定后 的数据对高压电缆外护套状态进行判定，将判定结果通过数据显示与诊断模块进行显示； 模/数转换单元和数/模转换单元实现数字信号和模拟信号的转换；
[0012] 自检测与指示模块包括系统自检测单元和指示单元；系统自检测单元接收数据处 理模块发送的脉冲信号，实时监控所述数据处理单元的工作状态，实现对数据处理单元的 电压监控和程序自检测；指示单元与系统自检测单元相连，对系统自检测单元的检测结果 进行指示，当数据处理单元正常工作时，不进行指示，当系统自检测单元发现数据处理单元 出现故障时，指示单元进行故障指示；
[0013] 数据显示与诊断模块与数据处理单元相连，对数据处理模块给出的绝缘情况和故 障定位结果进行显示。
[0014] 作为优选，各中间接头至少为两个。
[0015] 作为优选，数据处理单元为单片机MCP89E52。
[0016] 作为优选，该系统还包括RS-485通信线路和一台作为上位机的工控机；RS-485通 信线路实现各监测装置的数据处理单元与工控机之间的数据通信；工控机由一台计算机和 基于windows系统的操作软件构成，实现与数据处理单元的信号传输。
[0017] 作为优选，RS-485通信线路为光纤通信线路。
[0018] 作为优选，该系统还包括RS-485中继器和光电转换器；光电转换器设置在各监测 装置收发信号的两端；RS-485中继器设置在相邻两个监测装置之间的通信线路中部、前一 个监测装置信号发送端的光电转换器之后。
[0019] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型提供的高压电缆外护套绝 缘状态在线监测系统，根据直流叠加法和接地环流检测法相结合的原理，将在线检测和故 障诊断功能相融合，通过监测接地环流并提炼优化外护套绝缘判据和故障定位判据，对高 压电缆外护套绝缘状态进行实时在线综合监测，能够对外护套绝缘状态和外护套疑似缺陷 进行判断和定位；能够适用于各种高压电缆运行环境，通用性强；能够就地和远程操控该 装置对接地环流进行实时在线监测；能够就地和远程显示高压电缆外护套接地环流数值大 小以及疑似缺陷的位置。本实用新型结构简单、造价低廉、运行可靠，特别适合于Iio千伏 及以上高压电力电缆的外护套绝缘状态在线监测和故障诊断。
【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型的系统接线图；
[0021] 图2是图1中监测装置的结构框图。
[0022] 图中：1、直流电源模块；2、电流检测模块；3、电网隔离保护模块；31、接地开关；4、 模式选择模块；5、参数整定模块；6、数据处理模块；7、自检测与指示模块；8、数据显示与诊 断模块；9、中间接头；10、工控机；20、监测装置；30、被测电缆段；40、RS-485中继器；50、光 电转换器。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0024] 一种高压电缆外护套绝缘状态在线监测系统，如图1所示，为系统接线图，该系统 包括接于被测高压电缆段30上各中间接头9部位的监测装置20,由220V工频交流电经整 流滤波后形成直流电源为各监测装置20供电，并通过RS-485光纤通信线路实现各监测装 置20与工控机10之间的数据通信，完成遥控、遥测和遥信的"三遥"功能。
[0025] 监测装置20的结构如图2所示，包括直流电源模块1、电流检测模块2、电网隔离 保护模块3、模式选择模块