一种新型的高压电缆护套层故障检测处置方法与流程

本发明涉及一种新型的高压电缆护套层故障检测处置方法，属于电气设备的。

背景技术：

1、城市输配电系统广泛采用高压电缆以满足长距离大容量的电能需求，高压电缆由于良好的供电可靠性被广泛应用于电力系统。但随着高压电缆运行年限的增加，线路中交叉互联箱易因自然或人为因素引发故障。每年交叉互联箱故障占交叉互联电缆总故障量的50％以上。交叉互联箱接地、三相相序错误、箱内进水等类型的故障发生后，整个交叉互联线路的等值电路发生变化，导致金属护套中的环流出现异常，容易造成电缆护层环流超标，影响电缆的安全稳定运行。

2、目前，国内外电缆绝缘状态在线监测的方法有介质损耗监测、绝缘电阻监测、局部放电监测等。目前，应用于电缆绝缘在线监测的方法主要集中于短距离单端或双端接地的电力电缆，但对于110kv电压等级以上的交叉互联高压电缆绝缘，很多监测方法只采集短距离电缆两端数据且针对长电缆线路下故障识别精度会大幅下降，导致对交叉互联下的高压电缆绝缘状态在线监测的方法比较少，一旦长距离高压电缆绝缘状况出现破坏，将会对国民经济造成巨大损失。同时，针对护层交叉互联接地系统故障的方法大多存在数据较难处理、数据较难提取、分析不全面等问题，不利于工程应用，并且，缆芯两端电压大小由于受到护层互感电压影响，护层互感电压受到护层电流的影响，在发生故障时，由于对应位置以及对应项不同，容易导致对应护层两端接地电流成分以及大小不同，影响后续对故障类型的判断。

技术实现思路

1、为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种新型的高压电缆护套层故障检测处置方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种新型的高压电缆护套层故障检测处置方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：采用电流传感器采集主电缆三相电流以及各交叉互联接地箱三相电流，每30min采集一次，记录5个完整周波，即0.1s。

5、步骤s2：计算主电缆相电流有效值ix、交叉互联接地箱相电流有效值iix和主电缆电流平均值i。

6、主电缆相电流有效值ix的计算公式为：

7、

8、式中，ix表示主电缆相电流有效值，ix(n)表示主电缆相电流的电流采样序列，电流采样序列依据步骤s1中，采用5个完整周波，即0.1s得到的电流数据得到，x表示相位，n表示5个完整周波的采样点数。

9、交叉互联接地箱相电流有效值iix的计算公式为：

10、

11、式中，iix表示交叉互联接地箱相电流有效值，iix(n)表示交叉互联接地箱电流的电流采样序列，电流采样序列依据步骤s1中，采用5个完整周波，即0.1s得到的电流数据得到，i表示交叉互联接地箱的编号，x表示相位，n表示5个完整周波的采样点数。

12、主电缆电流平均值i的计算公式为：

13、

14、式中，i表示主电缆电流平均值，ia表示主电缆a相电流有效值，ib主电缆b相电流有效值，ic表示主电缆c相电流有效值。

15、步骤s3：计算每个交叉互联接地箱电流与主电缆电流平均值的环流比kix，环流比kix的计算公式为：

16、

17、式中，kix表示环流比，iix表示交叉互联接地箱相电流有效值，i表示主电缆电流平均值，x表示相位；

18、设定阈值阈值的设定方法包括：

19、采用下式进行计算：

20、

21、式中，kix表示环流比，i表示主电缆电流平均值；

22、取正常情况下主电缆电流平均值最小值imin，最小值imin取28.25a，代入公式：

23、

24、式中，kmax表示环流比最大值，iix表示交叉互联接地箱相电流有效值，imin表示主电缆电流平均值最小值，x表示相位；

25、求得kmax＝0.163，根据kmax值给予误差裕度，得出阈值

26、将环流比kix与阈值进行比较，若环流比kix小于阈值则转向步骤s4，否则则转向步骤s5。

27、步骤s4：判断环流比kix是否等于0，若是，判断为中间接头处连接松动故障，转向步骤s7，若否，判断为正常运行状态，流程结束。

28、步骤s5：记录第i号交叉互联接地箱环流比kix大于阈值的个数y，若y等于1，判断为直接接地故障，转向步骤s7，若y等于2，判断为电缆接头环氧预制件击穿故障，转向步骤s7，若y等于3，转向步骤s6。

29、步骤s6：计算交叉互联接地箱电流的比值j，比值j的计算公式为：

30、(i为奇数)

31、(i为偶数)

32、式中，j表示交叉互联接地箱电流的比值，iia表示第i号交叉互联接地箱的a相电流有效值，i(i-1)a表示第i-1号交叉互联接地箱的a相电流有效值，i(i+1)a表示第i-1号交叉互联接地箱的a相电流有效值；

33、根据j值判断故障类型；

34、判断方法为：若则判断为进水故障，否则判断为换相错误故障；进入步骤s7；

35、值的确定方法包括：

36、采用下式进行计算：

37、

38、式中，jmax表示正常电流下交叉互联接地箱电流比的最大值，jmin表示正常电流下交叉互联接地箱电流比的最小值，ε为误差裕度，取0.2，得出

39、步骤s7：记录环流比异常交叉互联接地箱的个数z，即环流比kix大于阈值的交叉互联接地箱个数，若z＝1，转向步骤s9，若z＝2，转向步骤s8。

40、步骤s8：计算两异常箱的电流平均值ii，并比较两异常箱电流平均值ii的大小，电流平均值ii大的异常箱判断为故障箱；进入步骤s9。

41、异常箱电流平均值ii的计算公式为：

42、

43、式中，ii表示异常箱电流平均值，iia表示异常箱a相电流有效值，iib表示异常箱b相电流有效值，iic表示异常箱c相电流有效值。

44、步骤s9：依据步骤s4、步骤s5、步骤s6所判断出的故障类型，若故障为换相错误故障，转向步骤s10，否则对故障类型与出现故障的交叉互联接地箱的箱号数进行报警，流程结束；

45、步骤s10：对故障箱进行换相方式的切换，并重复步骤s1-s9，若仍存在换相错误故障，则对对故障类型与出现故障的交叉互联接地箱的箱号数进行报警，流程结束。

46、进一步的，所述步骤s1和步骤s2交叉互联接地箱三相电流采样的位置以及交叉互联接地箱的编号可按如下方法确定：

47、交叉互联接地箱三相电流采样点位于接入接地箱的同轴双芯电缆的外芯；交叉互联接地箱的编号从一个终端往另一终端进行编号，且仅对交叉互联接地箱进行编号。

48、本发明具有如下有益效果：

49、1、本发明通过提出一种新型的高压电缆护套层故障检测处置方法，通过使用电流传感器采集主电缆三相电流以及各交叉互联接地箱三相电流，并使用特定的算法计算电流有效值、电流比值等数值即可对故障类型进行判断，相较于现有技术，具有数据提取简单、处理方便的优点。

50、2、本发明通过提出一种新型的高压电缆护套层故障检测处置方法，其可以很好的检测并区分护层故障和电缆故障，根据判据可以检测出具体的护层故障，如进水故障、换相错误、接头环氧预制件击穿、中间接头松动，相较于现有技术，具有故障类型判断准确的优点。

51、3、本发明提出的一种新型的高压电缆护套层故障检测处置方法，其能够在线监测电缆的信息，从而可以实时监测电缆的运行状态，以可以及时发现电缆的故障和异常情况，避免故障进一步扩大和影响到电网运行，进而可以降低电力系统运行成本，延长电缆的使用寿命，降低更换电缆的成本。