用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测系统及方法与流程

1.本发明涉及输变电运行状态监测技术领域，具体而言，涉及一种用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测系统及方法。


背景技术：

2.目前，高压电缆在抽水蓄能电站内敷设存在两个特点，一是存在高落差的问题，抽水蓄能电站内敷设的电缆线路都是存在着几十米甚至上百米的高度落差。这种落差条件下敷设电缆通常采取直接垂直敷设或在一定角度的斜坡上敷设，无论哪一点在顶部和底部的电缆在运行过程中存在一定的差异。顶部的电缆受到下部电缆自重的影响，各结构层承受拉应力的作用，而底部电缆受上部电缆自重的影响，各结构层承受压应力的作用。高度越高，斜坡角度越大，这种顶部和底部电缆受力的问题越明显。二是在抽水蓄能电站内的电缆单根段长度较长，导体截面大的特点。这使得电缆在运行过程中，负荷电流导致的导体温升引起的电缆热机械特性明显，较大的电缆的热机械力长时间作用可能导致电缆结构层的损坏。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提出了一种用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测系统及方法，旨在解决提高抽水蓄能电站高压电缆线路的运行可靠性，降低由于热机械力等因素导致电缆绝缘故障的发生概率，实现对抽水蓄能电站内高压电缆线路运行过程中所受到机械力作用的特殊运行状态进行监测与分析。
4.一个方面，本发明提出了一种用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测系统，包括：
5.同步位移单元，套设在电缆的外护套上；
6.位移传感器，靠近所述同步位移单元设置，用于测量所述同步位移单元的位移量；
7.采集模块，所述电缆的预设位置设置若干所述同步位移单元，以作为观测点，所述采集模块用于分别获取各个观测点的周期性位移量；
8.处理模块，用于获取同一时刻内每一相邻的两所述观测点之间的位移差；
9.判断模块，用于根据获取的位移差确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性。
10.进一步地，所述预设位置包括高落差垂直布置的电缆段，所述高落差垂直布置的电缆段上布置4个观测点，所述采集模块还用于将4个所述观测点依次记为a、b、c、d，并分别测量a、b、c和d处的周期性位移量，所述处理模块还用于分别计算同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差。
11.进一步地，所述预设位置还包括沿斜坡布置的电缆段，所述沿斜坡布置的电缆段上布置3个观测点，所述采集模块还用于将3个所述观测点依次记为x、y、z，并分别测量x、y和z处的周期性位移量，所述处理模块还用于分别计算同一时刻内x与z之间的位移差和z与
y之间的位移差。
12.进一步地，所述判断模块还用于根据同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
13.当位移差a-b为零或正值时，则a点的位移未向b点传递，则判断a和b处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差a-b为负值时，则b点的位移大于a点的位移，则判断b点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
14.当位移差b-c为零或正值时，则b点的位移及bc之间电缆的位移在到达c点前已部分消除，b和c处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差b-c为负值时，则c点位移大于b点的位移，则判断c点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
15.当位移差c-d为零或正值时，则c点的位移未向d点传递，则判断c和d处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差c-d为负值时，则d点的位移大于c点的位移，则判断d点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
16.进一步地，所述判断模块还用于根据同一时刻内x与z之间的位移差和z与y之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
17.当位移差x-z为零或正值时，则x点的位移未向z点传递，则判断x和z处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差x-z为负值时，则z点的位移大于x点的位移，则判断z点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
18.当位移差z-y为零或正值时，则z点的位移未向y点传递，则判断z和y处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差z-y为负值时，则y点的位移大于z点的位移，则判断y点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明可用于计算位移差获得在电缆运行过程中由于负荷电流所引起的电缆结构层的位移差，从而获取在电缆运行过程中的热应力导致的电缆结构变化，并进行电缆的电缆性能和抱箍性能可靠性的判断，从而能够及时地发现电缆的电缆性能和抱箍性能不可靠的位置，从而能够有效地保证电缆的安全运行。
20.进一步地，本发明可监测和分析电缆固定抱箍的有效性，如某个位移差出现了较大异常的变化，则说明电缆的固定抱箍存在松动或失效的可能，则及时的加强检修和维护，从而保证电缆的稳定性与安全性。
21.另一方面，本发明还提出了一种用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测方法，包括：
22.在电缆的外护套上安装同步位移单元，并设置位移传感器；
23.在所述电缆的预设位置设置若干所述同步位移单元，以作为观测点，并分别获取各个观测点的周期性位移量；
24.获取同一时刻内每一相邻的两所述观测点之间的位移差；
25.根据获取的位移差确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性。
26.进一步地，所述预设位置包括高落差垂直布置的电缆段，在所述高落差垂直布置的电缆段上布置4个观测点，依次记为a、b、c、d，分别测量a、b、c和d处的周期性位移量，并分别计算同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差。
27.进一步地，所述预设位置还包括沿斜坡布置的电缆段，在所述沿斜坡布置的电缆
段上布置3个观测点，依次记为x、y、z，分别测量x、y和z处的周期性位移量，并分别计算同一时刻内x与z之间的位移差和z与y之间的位移差。
28.进一步地，根据同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
29.当位移差a-b为零或正值时，则a点的位移未向b点传递，则判断a和b处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差a-b为负值时，则b点的位移大于a点的位移，则判断b点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
30.当位移差b-c为零或正值时，则b点的位移及bc之间电缆的位移在到达c点前已部分消除，b和c处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差b-c为负值时，则c点位移大于b点的位移，则判断c点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
31.当位移差c-d为零或正值时，则c点的位移未向d点传递，则判断c和d处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差c-d为负值时，则d点的位移大于c点的位移，则判断d点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
32.进一步地，根据同一时刻内x与z之间的位移差和z与y之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
33.当位移差x-z为零或正值时，则x点的位移未向z点传递，则判断x和z处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差x-z为负值时，则z点的位移大于x点的位移，则判断z点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
34.当位移差z-y为零或正值时，则z点的位移未向y点传递，则判断z和y处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差z-y为负值时，则y点的位移大于z点的位移，则判断y点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
35.可以理解的是，上述位移监测方法与位移监测系统具有相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
36.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
37.图1为本发明实施例提供的用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测系统的功能框图；
38.图2为本发明实施例提供的同步位移单元的结构示意图；
39.图3为本发明实施例提供的同步位移单元和位移传感器之间的设置位置示意图；
40.图4为本发明实施例提供的高落差垂直布置的电缆段的观测点的位置示意图；
41.图5为本发明实施例提供的沿斜坡布置的电缆段的观测点的位置示意图。
具体实施方式
42.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围
完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
43.参阅图1所示，本实施例提供了一种用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测系统，包括：
44.同步位移单元，套设在电缆的外护套上；
45.位移传感器，靠近所述同步位移单元设置，用于测量所述同步位移单元的位移量；
46.采集模块，所述电缆的预设位置设置若干所述同步位移单元，以作为观测点，所述采集模块用于分别获取各个观测点的周期性位移量；
47.处理模块，用于获取同一时刻内每一相邻的两所述观测点之间的位移差；
48.判断模块，用于根据获取的位移差确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性。
49.具体而言，在电缆上固定连接若干个所述同步位移单元，在每一同步位移单元处设置有位移传感器，从而将同步位移单元所处的电缆上的位置作为观测点。
50.参阅图2和3所示，在电缆1的外侧壁上套设有固定环，并将同步位移单元2与固定环进行连接，从而使得同步位移单元2与固定环同步移动，并在电缆1出现位移时使得同步位移单元2与电缆1同步移动。位移传感器3设置有同步位移单元2的一侧，其与所述同步位移单元2相对设置，通过位移传感器3测量同步位移单元2的位移量。具体的，同步位移单元2优选为一方形金属块或者金属板，其只需能够反馈电缆1的位移状态即可。
51.结合图4所示，具体而言，所述预设位置包括高落差垂直布置的电缆段，所述高落差垂直布置的电缆段上布置4个观测点，所述采集模块还用于将4个所述观测点依次记为a、b、c、d，并分别测量a、b、c和d处的周期性位移量，所述处理模块还用于分别计算同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差。
52.具体而言，高落差垂直布置的电缆段上的a、b、c、d四个观测点分别设置在电缆段的折弯位置处，且在竖直位置上设置b、c观测点上，a、d设置在水平观测点上，且a、b、c、d四个观测点由上至下依次的进行排列布置。
53.结合图5所示，具体而言，所述预设位置还包括沿斜坡布置的电缆段，所述沿斜坡布置的电缆段上布置3个观测点，所述采集模块还用于将3个所述观测点依次记为x、y、z，并分别测量x、y和z处的周期性位移量，所述处理模块还用于分别计算同一时刻内x与z之间的位移差和z与y之间的位移差。
54.具体而言，沿斜坡布置的电缆段上的x、y、z三个观测点分别沿斜向设置的电缆段均匀的排列设置，且x、y、z三个观测点依次由上至下排列。
55.具体而言，所述判断模块还用于根据同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
56.当位移差a-b为零或正值时，则a点的位移未向b点传递，则判断a和b处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差a-b为负值时，则b点的位移大于a点的位移，则判断b点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
57.当位移差b-c为零或正值时，则b点的位移及bc之间电缆的位移在到达c点前已部分消除，b和c处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差b-c为负值时，则c点位移大于b点的位移，则判断c点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
58.当位移差c-d为零或正值时，则c点的位移未向d点传递，则判断c和d处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差c-d为负值时，则d点的位移大于c点的位移，则判断d点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
59.具体而言，所述判断模块还用于根据同一时刻内x与z之间的位移差和z与y之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
60.当位移差x-z为零或正值时，则x点的位移未向z点传递，则判断x和z处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差x-z为负值时，则z点的位移大于x点的位移，则判断z点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
61.当位移差z-y为零或正值时，则z点的位移未向y点传递，则判断z和y处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差z-y为负值时，则y点的位移大于z点的位移，则判断y点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
62.可以看出，上述实施例可用于计算位移差获得在电缆运行过程中由于负荷电流所引起的电缆结构层的位移差，从而获取在电缆运行过程中的热应力导致的电缆结构变化，并进行电缆的电缆性能和抱箍性能可靠性的判断，从而能够及时地发现电缆的电缆性能和抱箍性能不可靠的位置，从而能够有效地保证电缆的安全运行。
63.上述实施例可监测和分析电缆固定抱箍的有效性，如某个位移差出现了较大异常的变化，则说明电缆的固定抱箍存在松动或失效的可能，则及时的加强检修和维护，从而保证电缆的稳定性与安全性。
64.基于上述实施例的另一种优选的实施方式中，本实施方式提供了一种用于抽水蓄能电站的高压电缆线路位移监测方法，且本实施方式的方法优选采用上述实施例中的系统。本实施方式的方法包括以下步骤：
65.在电缆的外护套上安装同步位移单元，并设置位移传感器；
66.在所述电缆的预设位置设置若干所述同步位移单元，以作为观测点，并分别获取各个观测点的周期性位移量；
67.获取同一时刻内每一相邻的两所述观测点之间的位移差；
68.根据获取的位移差确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性。
69.具体而言，所述预设位置包括高落差垂直布置的电缆段，在所述高落差垂直布置的电缆段上布置4个观测点，依次记为a、b、c、d，分别测量a、b、c和d处的周期性位移量，并分别计算同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差。
70.具体而言，所述预设位置还包括沿斜坡布置的电缆段，在所述沿斜坡布置的电缆段上布置3个观测点，依次记为x、y、z，分别测量x、y和z处的周期性位移量，并分别计算同一时刻内x与z之间的位移差和z与y之间的位移差。
71.具体而言，所根据同一时刻内a与b之间的位移差、b与c之间的位移差和c与d之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
72.当位移差a-b为零或正值时，则a点的位移未向b点传递，则判断a和b处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差a-b为负值时，则b点的位移大于a点的位移，则判断b点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
73.当位移差b-c为零或正值时，则b点的位移及bc之间电缆的位移在到达c点前已部分消除，b和c处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差b-c为负值时，则c点位移大于b点的
位移，则判断c点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
74.当位移差c-d为零或正值时，则c点的位移未向d点传递，则判断c和d处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差c-d为负值时，则d点的位移大于c点的位移，则判断d点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
75.具体而言，所根据同一时刻内x与z之间的位移差和z与y之间的位移差，确定所述电缆的电缆性能和抱箍性能的可靠性：
76.当位移差x-z为零或正值时，则x点的位移未向z点传递，则判断x和z处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差x-z为负值时，则z点的位移大于x点的位移，则判断z点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险；
77.当位移差z-y为零或正值时，则z点的位移未向y点传递，则判断z和y处的电缆性能和抱箍性能可靠；当位移差z-y为负值时，则y点的位移大于z点的位移，则判断y点的电缆性能和抱箍性能存在失效的风险。
78.可以看出，上述实施例的方法能够通过各个观测点的位移差获得在电缆运行过程中由于负荷电流所引起的电缆结构层的位移差，从而获取在电缆运行过程中的热应力导致的电缆结构变化，并进行电缆的电缆性能和抱箍性能可靠性的判断，从而能够及时地发现电缆的电缆性能和抱箍性能不可靠的位置，从而能够有效地保证电缆的安全运行。
79.进一步地，上述实施例可监测和分析电缆固定抱箍的有效性，如某个位移差出现了较大异常的变化，则说明电缆的固定抱箍存在松动或失效的可能，则及时的加强检修和维护，从而保证电缆的稳定性与安全性。
80.具体而言，上述实施例在电缆的外护套上安装一个同步位移单元，使其与电缆外护套的位移同步，利用激光位移传感器测量同步位移单元的位移量。
81.具体而言，对于高落差垂直布置的高压电缆线路，在顶部和底部利用位移传感器同步测量并记录4个点(a、b、c、d)的电缆的周期性位移量。
82.具体而言，计算相同时刻的测量点a-b之间的位移差、b-c之间的位移差、c-d之间的位移差。
83.具体而言，对于沿斜坡布置的高压电缆线路，在顶部、中间段及底部利用位移传感器同步测量并记录3个点(x、y、z)的电缆的周期性位移量。
84.具体而言，计算相同时刻的测量点x-z之间的位移差、z-y之间的位移差和x-y之间的位移差。
85.具体而言，在高落差垂直布置条件下所测的位移差对电缆线路运行位移量的判据如下：
86.当位移差a-b为零或正值时，则a点的位移没有向b点传递，a和b处的电缆性能和抱箍性能可靠。当位移差a-b为负值时，则存在b点位移大于a点，说明b点受到热应力及下部电缆重力的作用，差值越大，说明b点处承受的拉力越大，应重点关注b点附近的电缆结构及抱箍的情况。
87.当位移差b-c为零或正值时，则b点的位移及bc之间电缆的位移在到达c点前已部分消除，b和c处的电缆性能和抱箍性能可靠。当位移差b-c为负值时，则存在c点位移大于b点，说明c点受到电缆热应力导致的位移值的传递及电缆重力的作用，差值越大，说明c点处承受的力越大，应重点关注c点附近的电缆结构及抱箍的情况。
88.当位移差c-d为零或正值时，则c点的位移没有向d点传递，c和d处的电缆性能和抱箍性能可靠。当位移差c-d为负值时，则存在d点位移大于c点，说明d点受到热应力及下部电缆重力的作用，差值越大，说明d点处承受的拉力越大，应重点关注d点附近的电缆结构及抱箍的情况。
89.具体而言，在沿斜坡布置条件下所测的位移差对电缆线路运行位移量的判据如下：
90.当位移差x-z为零或正值时，则x点的位移没有向z点传递，x和z处的电缆性能和抱箍性能可靠。当位移差x-z为负值时，则存在z点位移大于x点，说明z点受到热应力及下部电缆重力的作用，差值越大，说明z点处承受的拉力越大，应重点关注z点附近的电缆结构及抱箍的情况。
91.当位移差z-y为零或正值时，则z点的位移没有向y点传递，z和y处的电缆性能和抱箍性能可靠。当位移差z-y为负值时，则存在y点位移大于z点，说明y点受到热应力及下部电缆重力的作用，差值越大，说明y点处承受的拉力越大，应重点关注y点附近的电缆结构及抱箍的情况。
92.上述各实施例在具体实施时，对于高落差垂直布置的高压电缆线路，当电缆敷设固定好后，在高落差的顶部和底部位置，分别选取2个共4个测量点，将位移传感器分别安装在测量点上，确保位移传感器的测量范围有效覆盖电缆移动的距离，所采用的传感器为激光位移传感器。即在电缆的外护套上安装同步位移单元(与电缆外护套紧密接触，确保外护套的位移与这个结构的位移同步)，激光位移传感器测量同步位移单元的位移量。按此方法测得a、b、c、d的位移量。
93.上述各实施例在具体实施时，对于沿斜坡布置的高压电缆线路，当电缆敷设固定好后，在斜坡的顶部、中部和底部位置，分别选取1个共3个测量点，将位移传感器分别安装在测量点上，确保位移传感器的测量范围有效覆盖电缆移动的距离，所采用的传感器为激光位移传感器。即在电缆的外护套上安装同步位移单元(与电缆外护套紧密接触，确保外护套的位移与这个结构的位移同步)，激光位移传感器测量同步位移单元的位移量。按此方法测得x、y、z的位移量。
94.上述各实施例在具体实施时，通过计算a-b之间的位移差、b-c之间的位移差、c-d之间的位移差及x-z之间的位移差和y-z之间的位移差，并根据计算的位移差分析和判断电缆的状态及抱箍的状态，能够及时的确定电缆性能及抱箍性能的可靠性。
95.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
96.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
97.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
98.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
99.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。