高壓xlpe電纜一種在線故障診斷新方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及IlOkVXLPE電纜一種在線故障診斷新方法，屬于電力技術領域。
【背景技術】
[0002]交聯聚乙烯(XLPE)電纜具有結構輕便、電氣性能優異、敷設方便等優點，在高壓電網中獲得了廣泛應用。電力電纜運行過程中，會受到外界復雜環境的影響，如電、磁、熱、化學、機械等多重因素的作用，制作過程中也可能存在絕緣氣隙和突起等局部缺陷，將促使電纜絕緣逐漸老化，最終造成局部放電，導致電纜主絕緣擊穿，產生接地故障。電纜外護套絕緣主要可能有下列故障:一是護套破損導致電纜金屬護套出現多點接地，金屬護套產生環流造成損耗發熱，導致絕緣局部過熱并加速絕緣老化，嚴重影響主絕緣壽命；二是護層絕緣損傷導致水分侵入，主絕緣產生水樹老化的概率增加，對電纜壽命產生嚴重影響。
[0003]高壓電纜一旦出現故障，查找起來比較困難。傳統的做法是定期進行預防性試驗，這種方法不僅造成停電損失、耗費大量人力物力，對電纜也有較大損害，已難以滿足社會的要求。
[0004]近年來，在線監測的方法在電纜絕緣檢測領域得到了一定的推廣應用，運行人員可以在不停電的情況下掌握電纜實時絕緣參數，從而幫助判斷電纜絕緣是否出現問題。在線監測方法能夠實現從“事后維修”到“預知維修”的轉變，可有效提高電纜供電可靠性，是今后電纜絕緣檢測的發展趨勢。
[0005]目前國內外提出了諸如直流分量法、介質損耗因素法、局部放電法、接地線電流法等在線監測方法，對于高壓XLPE這些方法雖然具有理論可行性，但均存在不足之處，例如高壓環境下監測信號太小難以獲取、監測裝置安裝復雜且成本高等，因此要在現場實現這些方法還有不少困難。同時目前被認可的電纜故障定位診斷方法有阻抗法和行波法，但受到使用范圍和精確度等條件限制，沒有達到預想的結果。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服上述在線監測及故障診斷方法的不足，提出一種可有效在線診斷XLPE交叉互聯電纜故障的新方法，即軌跡法。該方法是通過采集電纜的多種參數并構建其在同一時間段綜合起來的軌跡圖來對故障進行判斷。此軌跡圖可以當做是電纜運行狀況的指紋，任何故障都會以獨特的方式改變這個軌跡。并用數字圖像處理技術去分析比較軌跡圖的一些特征來識別可能的故障類型。
[0007]首先對IlOkVXLPE交叉互聯電纜正常運行段采集電流和電壓的參數，取其相同時間內電流和電壓各自的波形，并根據對應的時間將電流電壓波形投射到另一個坐標系中，將電壓投射為Y軸，電流投射為X軸，兩者形成一個軌跡，并把此軌跡作為原始軌跡圖。然后針對不同故障情況，通過研究軌跡的走向變化來判斷故障類型。在本發明中采集的電纜參數是護套環流及線路運行電壓。同時，可以考慮綜合監測感應電壓及其他參數的變化，更加精確地判斷故障類型。
[0008]該發明的技術關鍵是將在線監測裝置采集到的接地線環流及線路運行電壓參數，投射到同一坐標系中，根據其軌跡的變化通過數字圖像處理技術判斷其故障的類型，難點在于研究故障與軌跡變化之間的具體對應關系。因此為了通過軌跡圖診斷電纜故障，需要先模擬不同故障對其軌跡圖的走向變化進行數據記錄和數學研究，針對圖像的圖像質心，主要和次要軸長度，偏心距和旋轉角度等方面研究故障與這些圖像參數的數學關系，建立一個電纜軌跡數據庫，作為電纜故障診斷的依據。
【附圖說明】
[0009]圖1為在線監測系統框架圖。
[0010]圖2為軌跡法判斷故障示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和具體實施過程對本發明作進一步描述。
[0012]參見圖1，整個電纜絕緣在線監測系統框架如圖所示，系統各環節采取模塊化設計，由以下三部分組成:電纜金屬護層環流信號和運行電壓采集模塊、信號無線傳輸模塊、遠程綜合信息管理系統。其中，金屬護套環流信號和運行電壓信號采集模塊主要包括原始信號采集、濾波電路與遠程測控終端。原始信號采集模塊通過電流傳感器從金屬護層兩端接地線與護層交叉互聯處采集環流信號，通過電壓傳感器從電纜各相上采集運行電壓信號，然后使用濾波電路消除信號中的高頻噪聲，使有用的低頻信號通過。信號無線傳輸模塊主要是把實時監測的相關數據傳送給遠程綜合管理系統監控中心。最后由監控中心負責接收傳感器采集到的金屬護層電流信號和運行電壓信號。
[0013]參見圖2，在數據采集傳輸至計算機之后，對于相關數據處理的方法采用新提出的軌跡法，即在特定的一段時間內由監測裝置測量相關參數的變化情況，并得出相應的軌跡圖。把模擬各種故障(主絕緣老化或受潮，護套破損，護套多點接地故障等)情況下軌跡圖的圖形變化情況作為參考依據。在實際電纜運行中根據參考軌跡圖判斷故障類型。同時，可以通過監測感應電壓及其他參數的變化，進一步綜合判斷故障的類型。具體實現通過數字圖像處理技術對軌跡圖像的質心，主要和次要軸長度，偏心距和旋轉角度進行分析從而得到故障類型的判斷依據，再配合歷史故障數據庫作為參考對故障類型進行綜合判斷。
【主權項】
1.用于高壓XLPE電纜故障診斷的軌跡法，其特征在于:通過在線監測系統采集電纜金屬護套接地線環流和運行電壓參數，構建同一時間段內兩種參數綜合起來的軌跡圖。利用數字圖像處理技術分析比較該軌跡圖與正常情況下的差異情況，來精確地進行故障診斷。該方法可以克服傳統在線監測及故障診斷方法的不足，精確度更高，成本較低，可以實現實時診斷，并能形成歷史故障軌跡數據庫。2.根據權利要求1，所述方法應用到的在線監測系統的特征在于:系統各環節采取模塊化設計，由以下三部分組成:電纜金屬護層環流信號和運行電壓采集模塊、信號無線傳輸模塊、遠程綜合信息管理系統。其中，信號采集模塊主要包括原始信號采集、濾波電路與遠程測控終端。原始信號采集模塊通過電流傳感器從金屬護層兩端接地線與護層交叉互聯處采集環流信號，通過電壓傳感器從電纜各相上采集運行電壓信號，然后使用濾波電路消除信號中的高頻噪聲，使有用的低頻信號通過。信號無線傳輸模塊主要是把實時監測的相關數據傳送給遠程綜合管理系統監控中心。最后由監控中心負責接收傳感器采集到的金屬護套電流信號和運行電壓信號。
【專利摘要】本發明公開了一種用于110kVXLPE交叉互聯電纜在線故障診斷的新方法，即軌跡法。該方法是通過在線監測系統采集電纜金屬護套接地線環流和運行電壓參數，在傳輸至計算機后，構建同一時間段內兩種參數綜合起來的軌跡圖。任何故障都對應不同的軌跡圖，利用數字圖像處理技術分析比較該軌跡圖與正常情況下的差異情況，來精確地進行故障診斷。本發明所述的故障診斷方法，可以克服傳統在線監測及故障診斷方法的不足，精確度更高，成本較低，可以實現實時診斷，并能形成歷史故障軌跡數據庫。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105203866
【申請號】CN201510422684
【發明人】夏向陽, 賀運九, 杜榮林
【申請人】長沙理工大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年7月17日