一种中压电缆状态在线监测方法及系统与流程

1.本发明涉及电缆状态监测领域，具体的说，是一种基于阻抗谱及局放等多状态参量的中压电缆状态在线监测方法及系统。


背景技术：

2.城市地下电缆线路结构复杂、运行环境多样、设备密度日趋增大，配电电缆线路故障带来的风险日益严峻，一旦发生故障，将严重影响城市电网运行安全。因此，配电电缆设备运维管理与本质安全管控水平直接影响城市电网安全稳定运行，配电电缆专业精益化管理面临新的挑战。
3.当前中压配网电缆状态评估手段主要以日常人工巡视与离线检测为主，但由于电缆网架建设、敷设通道和压降计划停电检修时间的诸多限制，难以开展离线试验技术的推广应用。此外，由于配电电缆系统与高压电缆系统一次设备结构的显著差异，直接沿用高压电缆传感器原理和配置思路开展中压电缆状态感知存在技术适应性差、成本高等制约性问题，为进一步降低状态检测对线路停电检修时间的影响，降低高压试验对老旧电缆绝缘潜在损伤，支撑规模巨大、地理分散的中压配网电缆工作需要，亟需研发和建立适用于中压电缆的无损、在线监测技术手段，提升状态感知应用便捷性。因此，有必要研究一种基于阻抗谱及局放等多状态的配电电缆绝缘状态在线监测方法及系统。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种中压电缆状态状态在线监测方法及系统，基于阻抗谱、局放等多源信息实现中压电缆的在线、无损监测。
5.为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种中压电缆状态在线监测方法，包括以下步骤：s01）、将电缆绝缘状态在线监测装置布置在相应位置进行信号采集，电缆绝缘状态在线监测装置包括宽频阻抗谱检测单元、接地电流检测单元、局放检测单元和电缆温度检测单元，宽频阻抗谱检测单元安装在开关柜肘型头，接地电流检测单元安装在接地线上，局放检测单元、电缆温度检测单元安装在绝缘接头上，分别用于采集安装位置的阻抗谱信号、接地电流、局放信号和电缆温度；s02）、电缆绝缘状态在线监测装置通信参数设置，对接地电流与电缆表面温度测量进行标定，确定校准系数并保存；s03）、电缆绝缘状态在线监测装置进行宽频阻抗谱、局放、接地电流、温度数据采集并传输至电缆绝缘监测边缘智能装置；s04）、电缆绝缘监测边缘智能装置进行宽频阻抗谱、局放、接地电流、温度数据的边缘分析计算；针对宽频阻抗谱信号，分别监测被测电缆的首末端及不同长度的阻抗参数，结合被测电缆的模型，通过阈值比较方式判断被测电缆的首末端是否存在短路与开路以及被测
电缆不同长度的阻抗参数异常；针对局放信号，监测不同相电缆的局放放电量、放电频次与放电相位，判断放电类型；针对电缆温度信号，通过阈值判断分析电缆温度异常；针对接地电流信号，通过环比增长率、最大值/最小值处理，分析接地电流异常；上述某一判据连续两次异常或两种以上判据异常，则输出电缆绝缘状态异常；s05）、电缆绝缘监测边缘智能装置的分析结果传输至电缆绝缘状态在线监测系统，电缆绝缘状态在线监测系统汇聚电缆绝缘监测边缘智能装置的分析数据，进行数据展示及报警。
6.为实现电缆绝缘状态的无损监测与阻抗谱信号注入，宽频阻抗谱检测单元包括信号发生器和信号采集器，信号发生器输入侧与电缆绝缘监测边缘智能装置相连，输出侧与电缆、信号采集器相连，信号采集器通过宽频阻抗谱信号耦合传感器采集阻抗谱信号，宽频阻抗谱信号耦合传感器包括薄膜电容、滤波器、电容和电感，薄膜电容包裹在开关柜肘型头上后引出连接线再接地，滤波器连接在薄膜电容与接地端之间，通过滤波器进行阻抗谱与测温信号的注入与采集，电容与电感串接在电缆护层与接地端之间。
7.电缆绝缘状态监测系统接收电缆绝缘监测边缘智能装置的数据后，形成温度-时间曲线、接地电流-时间曲线、阻抗-长度曲线、局放监测数据谱图，并结合电缆绝缘监测边缘智能装置的分析情况进行电缆绝缘状态报警。
8.采集宽频阻抗谱信号时，阻抗谱检测单元与信号通道切换模块进行配合，分3相进行阻抗谱检测信号的分时注入与反射信号采集，监测电缆不同长度的阻抗情况，形成被测电缆完整的宽频阻抗谱图。
9.采集电缆局信号时，电缆局放检测单元通过高频电流传感器采集局放信号并形成prpd与prps数据，作为判断放电量的依据。
10.采集电缆温度与护层电流信号时，温度检测单元与接地电流检测单元通过电缆表面温度传感器与电流传感器采集电缆表面温度与接地电流，经模数转换传输至电缆绝缘监测边缘智能装置。
11.本发明还公开了一种中压电缆状态在线监测系统，包括电缆绝缘状态在线监测装置、电缆绝缘监测边缘智能装置和电缆绝缘状态监测系统，电缆绝缘状态在线监测装置包括宽频阻抗谱检测单元、局放检测单元、电缆温度检测单元、接地电流检测单元和通讯接口，宽频阻抗谱检测单元、局放检测单元、电缆温度检测单元、接地电流检测单元分别通过通讯接口连接至电缆绝缘监测边缘智能装置，电缆绝缘监测边缘智能装置接收各单元采集的数据并进行边缘计算分析判断电缆绝缘状态，电缆绝缘监测边缘智能装置与电缆绝缘状态监测系统相连，电缆绝缘状态监测系统接收电缆绝缘监测边缘智能装置的计算结果和数据，进行电缆绝缘状态的再次判断和结果显示。
12.进一步的，宽频阻抗谱检测单元包括信号发生器和信号采集器，信号发生器输入侧与电缆绝缘监测边缘智能装置相连，输出侧与电缆、信号采集器相连，信号采集器通过宽频阻抗谱信号耦合传感器采集阻抗谱信号，宽频阻抗谱信号耦合传感器包括薄膜电容、滤波器、电容和电感，薄膜电容包裹在开关柜肘型头上后引出连接线再接地，滤波器连接在薄膜电容与接地端之间，通过滤波器进行阻抗谱与测温信号的注入与采集，电容与电感串接
在电缆护层与接地端之间。
13.进一步的，所述通讯接口包括2个1000m网口、2个1000m光口、2路rs485口及1路usb接口。
14.本发明的有益效果：本发明基于阻抗谱、局放、接地电流、电缆温度实时监测中压电缆的装置，宽频阻抗传感器缠绕在电缆上，电流传感器、温度传感器直接连接电缆，能够实现对中压电缆的无损、在线监测，同时将物联感知、边缘计算等技术应用于城市中压电缆的状态监测中，提升中压电缆状态监测的全面性、电缆状态与故障识别的准确性、提高监测系统的经济性、减少线路运行故障及保障电缆线路安全可靠运行，实现中压电力电缆状态在线监测系统研发与应用。
附图说明
15.图1为电缆绝缘状态监测方法流程图；图2为宽频阻抗谱传感器安装及信号耦合注入方法示意图；图3电缆绝缘状态分析判断流程图；图4为电缆绝缘状态在线监测系统整体架构图；图5为电缆绝缘状态在线监测装置功能架构图。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
17.实施例1本实施例公开一种中压电缆状态在线监测方法，如图1所示，包括以下步骤：s01）、将电缆绝缘状态在线监测装置布置在相应位置进行信号采集，电缆绝缘状态在线监测装置包括宽频阻抗谱检测单元、接地电流检测单元、局放检测单元和电缆温度检测单元，宽频阻抗谱检测单元安装在开关柜肘型头，接地电流检测单元安装在接地线上，局放检测单元、电缆温度检测单元安装在绝缘接头上，分别用于采集安装位置的阻抗谱信号、接地电流、局放信号和电缆温度。
18.s02）、电缆绝缘状态在线监测装置通信参数设置，对接地电流与电缆表面温度测量进行标定，确定校准系数并保存。
19.s03）、电缆绝缘状态在线监测装置进行宽频阻抗谱、局放、接地电流、温度数据采集并传输至电缆绝缘监测边缘智能装置；s04）、电缆绝缘监测边缘智能装置进行宽频阻抗谱、局放、接地电流、温度数据的边缘分析计算；分析过程如图3所示：针对宽频阻抗谱信号，分别监测被测电缆的首末端及不同长度的阻抗参数，结合被测电缆的模型，通过阈值比较方式判断被测电缆的首末端是否存在短路与开路以及被测电缆不同长度的阻抗参数异常；针对局放信号，监测不同相电缆的局放放电量、放电频次与放电相位，判断放电类型；针对电缆温度信号，通过阈值判断分析电缆温度异常；针对接地电流信号，通过环比增长率、最大值/最小值处理，分析接地电流异常；
上述某一判据连续两次异常或两种以上判据异常，则输出电缆绝缘状态异常。
20.s05）、电缆绝缘监测边缘智能装置的分析结果传输至电缆绝缘状态在线监测系统，电缆绝缘状态在线监测系统汇聚电缆绝缘监测边缘智能装置的分析数据，进行数据展示及报警。具体的，电缆绝缘状态监测系统接收电缆绝缘监测边缘智能装置的数据后，形成温度-时间曲线、接地电流-时间曲线、阻抗-长度曲线、局放监测数据谱图，并结合电缆绝缘监测边缘智能装置的分析情况进行电缆绝缘状态报警。
21.为实现电缆绝缘状态的无损监测与阻抗谱信号注入，如图2、4所示，宽频阻抗谱检测单元包括信号发生器和信号采集器，信号发生器输入侧与电缆绝缘监测边缘智能装置相连，输出侧与电缆、信号采集器相连，信号采集器通过宽频阻抗谱信号耦合传感器采集阻抗谱信号，宽频阻抗谱信号耦合传感器包括薄膜电容c、滤波器d1、电容c1和电感l1，薄膜电容c包裹在开关柜肘型头上后引出连接线再接地，滤波器d1连接在薄膜电容c与接地端gnd1之间，通过滤波器d1进行阻抗谱与测温信号的注入与采集，电容c1与电感l1串接在电缆护层与接地端gnd1之间。
22.本实施例中，各数据的采集过程为：采集宽频阻抗谱信号时，阻抗谱检测单元与信号通道切换模块进行配合，分3相进行阻抗谱检测信号的分时注入与反射信号采集，通过下列公示监测电缆不同长度的阻抗情况，形成被测电缆完整的宽频阻抗谱图。
23.采集电缆局信号时，电缆局放检测单元通过高频电流传感器采集局放信号并形成prpd与prps数据，作为判断放电量的依据。
24.采集电缆温度与护层电流信号时，温度检测单元与接地电流检测单元通过电缆表面温度传感器与电流传感器采集电缆表面温度与接地电流，经模数转换传输至电缆绝缘监测边缘智能装置。
25.实施例2本实施例公开一种中压电缆状态在线监测系统，如图4所示，包括电缆绝缘状态在线监测装置、电缆绝缘监测边缘智能装置和电缆绝缘状态监测系统。
26.电缆绝缘状态在线监测装置包括3路宽频阻抗谱检测单元、4路局放检测单元、2路电缆温度检测单元、1路接地电流检测单元和通讯接口，宽频阻抗谱检测单元、局放检测单元、电缆温度检测单元、接地电流检测单元分别通过通讯接口连接至电缆绝缘监测边缘智能装置，电缆绝缘监测边缘智能装置接收各单元采集的数据并进行边缘计算分析判断电缆绝缘状态，电缆绝缘监测边缘智能装置与电缆绝缘状态监测系统相连，电缆绝缘状态监测系统接收电缆绝缘监测边缘智能装置的计算结果和数据，进行电缆绝缘状态的再次判断和结果显示。
27.电缆绝缘状态在线监测装置采集过程、电缆绝缘监测边缘智能装置的分析过程以及电缆绝缘状态监测系统的展示过程与实施例1相同此次不再累述。
28.结合图2、4，宽频阻抗谱检测单元包括信号发生器和信号采集器，信号发生器输入侧与电缆绝缘监测边缘智能装置相连，输出侧与电缆、信号采集器相连，信号采集器通过宽频阻抗谱信号耦合传感器采集阻抗谱信号，宽频阻抗谱信号耦合传感器包括薄膜电容、滤
波器、电容和电感，薄膜电容包裹在开关柜肘型头上后引出连接线再接地，滤波器连接在薄膜电容与接地端之间，通过滤波器进行阻抗谱与测温信号的注入与采集，电容与电感串接在电缆护层与接地端之间。
29.本实施例中，所述通讯接口包括2个1000m网口、2个1000m光口、2路rs485口及1路usb接口。如图5所示，频阻抗谱检测单元、局放检测单元、电缆温度检测单元、接地电流检测单元分别通过通讯接口连接至电缆绝缘监测边缘智能装置，实现数据与指令的传输。
30.以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。