一种双端电缆老化在线监测装置及在线监测方法与流程

本发明属于电力设备在线监测与故障诊断领域，尤其涉及一种双端电缆老化在线监测装置，本发明同时涉及了该监测装置的在线监测方法。

背景技术：

1、随着城市规模的逐步扩大，配电网的负荷密度不断增大，对其供电可靠性要求越来越高。国家发展改革委关于加快配电网建设改造行动计划明确提出：采用先进物联网、现代传感和信息通信等技术，实现设备的在线监测，提高预警能力和信息化水平；提高故障定位能力，实现配电网实时可观可控，变“被动报修”为“主动监控”。

2、电力电缆作为配电网最为关键的一个组成部分，长期运行后，电力电缆会在水分的侵蚀作用下，或和土壤中某些成分发生反应后，绝缘性能大幅降低：诸如此类，都是引发电缆绝缘击穿事故之因素。而电缆所处的环境比较复杂，给故障的排查造成极大的难度。分析过去几年间全球范围内经报道的电网事故可知，电缆故障具有多发性、后果严重的特点。

3、电缆检测有助于跟踪了解电缆的运行状态，尽早地识别并解决故障隐患，从而确保电缆的长时间稳定运行。以往，国内在这方面选择预防性试验方法，它属于离线检测方法，需要在停电后才能进行。它具有检修时间长、消耗成本高等缺点，无法适应当前的用电需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术空缺，提供一种双端电缆老化在线监测装置，其一方面能够提取包含电缆主电流，电缆头外屏蔽电流，接地电流的电流信息，还能通过所采集的电流信息进行绝缘介质损耗角正切进行估算；此方法提供电缆绝缘介质老化决策依据，在识别到明显异常老化故障后及时进行预警，避免恶劣事故的发生。

2、本发明涉及一种双端电缆老化在线监测装置，所述的在线监测装置设置在待测电缆的两端，其特征在于：所述在线监测装置包括模拟量采集端、控制核心端、装置供电和云端数据处理部分，所述模拟量采集端及云端数据处理部分与控制核心端数据连接，所述的装置供电端与模拟量采集端、控制核心端和云端数据处理部分连接并为其供电；

3、所述模拟量采集端包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器，分别采集电缆主电流、电缆头外屏蔽电流及接地电流；

4、所述的控制核心端与云端数据处理部分封装在金属盒中，所述金属盒上设置数据接口连接模拟量采集端及控制核心端，所述云端数据处理部分与控制核心端数据连接。

5、所述控制核心端为stm32系列的mcu，在mcu与模拟量采集端之间设置ad转换芯片，所述的云端数据处理部分包括gps模块与4g模块。

6、所述装置供电端为锂电池，所述的装置供电端还包括光伏板及ct在线取电单元，所述的光伏板与ct在线取电单元与锂电池连接并对其进行充电。

7、一种双端电缆老化在线监测装置的在线监测方法，包括如下步骤：

8、1)模拟量采集端将从电缆上采集到的电流数据进行收集，而后经过ad转换后，送入mcu中；

9、2)mcu收到电流数据后，mcu先进行fft分析，将处理后的信号通过4g网络发送给云端服务器；云端数据处理部分根据所采集的电流信息进行绝缘介质损耗角正切估算得到对应的介损值；

10、3)将得到的介损值与阈值进行比较，从而判定电缆的老化情况。

11、步骤2中的介损值计算包括如下步骤：

12、2-1)通过相位差计算得到两段接地电流ict1+ict2相对某相主电流的超前角度y，

13、2-2)根据三相电流中具体老化的相位，则所述的介损值为所述相位老化新增量和原始量向量之和与当前相位超前缆芯电流向量偏转90°后得到的向量之间的向量夹角。

14、步骤2-2)中，所述的介损值具体计算如下：

15、当a相异常老化，则120°＜y＜210°，则有：

16、δa≈90°-∠(δiδa，ia)＝-y+210°

17、当b相异常老化时，则0＜y＜90°，则有：

18、δb≈90°-∠(δiδb，ib)＝-y+90°

19、当c相异常老化，则-120°＜y＜-30°为，此时：

20、δc≈90°-∠(δiδc，ic)＝-y-30°

21、其中，δa、δb、δc分别为a、b、c三相主绝缘的介质损耗角度，δiδa、δiδb、δiδc分别为a、b、c三相主绝缘老化后的泄露电流向量，ia、ib、ic分别为a、b、c三相主绝缘正常情况的泄露电流向量。

22、则可根据y的取值，求得介损角度的估算值。

23、本发明所达到的有益效果：

24、本发明提供一种双端电缆老化在线监测装置，其一方面能够提取包含电缆主电流，电缆头外屏蔽电流，接地电流的电流信息，还能通过所采集的电流信息进行绝缘介质损耗角正切进行估算；此方法提供电缆绝缘介质老化决策依据，在识别到明显异常老化故障后及时进行预警，避免恶劣事故的发生。此方法不仅提高了老化电缆故障识别的效率，同时还减少了由于主观人为判断带来的老化故障判断误差。本发明最终可应用在电缆接头柜中，可以有效保证电缆的安全稳定运行。

技术特征：

1.一种双端电缆老化在线监测装置，所述的在线监测装置设置在待测电缆的两端，其特征在于：所述在线监测装置包括模拟量采集端、控制核心端、装置供电和云端数据处理部分，所述模拟量采集端及云端数据处理部分与控制核心端数据连接，装置供电端与模拟量采集端、控制核心端和云端数据处理部分连接并为其供电；

2.根据权利要求1所述的一种双端电缆老化在线监测装置，其特征在于：所述控制核心端为stm32系列的mcu，在mcu与模拟量采集端之间设置ad转换芯片，所述的云端数据处理部分包括gps模块与4g模块。

3.根据权利要求1所述的一种双端电缆老化在线监测装置，其特征在于：所述装置供电端为锂电池，所述的装置供电端还包括光伏板及ct在线取电单元，所述的光伏板与ct在线取电单元与锂电池连接并对其进行充电。

4.根据权利要求1所述的一种双端电缆老化在线监测装置的在线监测方法，其特征在于：包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的在线监测方法，其特征在于：步骤2中的介损值计算包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的在线监测方法，其特征在于：步骤2-2)中，所述的介损值具体计算如下：

技术总结
本发明公开了一种双端电缆老化在线监测装置，属于高压电力设备在线监测与故障诊断技术领域。包括模拟量采集端、控制核心端、装置供电端和云端数据处理部分。所述模拟量采集端包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器，本发明同时提供了该装置的在线监测方法，其通过FFT分析进行相位比对分析估算绝缘介质损耗角正切；从而通过本装置实现基于绝缘介质损耗估算的电缆老化在线监测。此方法不仅提高了电缆在线老化监测的效率，同时还减少了由于主观人为判断带来的故障判断误差。

技术研发人员：刘刚,张圆明,李瑞,邱冬,李旭,翟凯迪,鲍诗杰,陈建建,张鹏飞,陈莎
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21