CN101533062B - 基于行波电气量量测的电力电缆在线绝缘监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于行波电气量量测的电力电缆绝缘在线监测方法，属于电力系统绝缘技术领域，该方法包括：实时采集变电站同一母线上连接的所有电缆线路上量测到的行波电气量，同时监测所有电缆线路上是否发生了扰动；当监测到电缆线路上发生扰动，记录扰动发生时间；并比较所有电缆线路上的行波特征，判定出产生扰动的电缆线路；比较最近三次扰动的电缆是否为同一电缆；若为同一电缆，计算第一次发生扰动的时间与第三次发生扰动时间间隔；比较所述计算出的时间间隔与预先设定的时间间隔，若所述计算出的时间间隔小于等于所述预先设定的时间间隔，则判定该电缆绝缘降低，输出电缆在线监测结果；本发明可减少电缆线路故障，保证电缆安全稳定的运行。
Description
技术领域
本发明属于电力系统绝缘技术领域，特别涉及电力电缆绝缘监测方法。
背景技术
电缆绝缘的好坏是影响电缆安全可靠运行的关键因素。为了保证电缆安全稳定的运行，就有必要对电缆绝缘进行诊断，以期对电缆绝缘缺陷做到及早发现及早应对。早期的电缆绝缘诊断技术主要是定期的预防性试验制度，然而由于电缆线路长，电容量大，预防性试验困难，而且定期的预防性试验必须停电进行试验，造成供电中断，且不能根据电缆绝缘状况有选择地进行试验，需要对所有电缆都进行试验，而每次试验都会加速电缆绝缘性能劣化。因此，电力电缆在线监测技术是电缆绝缘诊断的必然发展趋势。
目前，电力电缆的在线监测技术主要有直流分量法、直流叠加法、tgδ法、局部放电法、低频叠加法、接地线电流法及交流叠加法。现有的在线监测技术除接地线电流法都采用外加信号的方法，外加信号工程应用中使用不便，所加信号受系统运行的影响。
发明内容
本发明的目的是为实现电力电缆的在线监测，提出一种基于行波电气量量测的电力电缆的在线监测方法，以减少电缆线路故障，保证电缆安全稳定的运行。
本发明提出的基于行波电气量量测的电力电缆绝缘在线监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步：实时采集变电站同一母线上连接的所有电缆线路上量测到的行波电气量，同时监测所述所有电缆线路上是否发生了扰动；
第二步：当监测到所述的电缆线路上发生扰动，记录扰动发生时间；并比较所有电缆线路上的行波特征，判定出产生扰动的电缆线路；
第三步：比较包括当前扰动在内的最近三次扰动的电缆是否为同一电缆；若最近三次发生扰动的电缆为同一电缆，计算最近三次中第一次发生扰动的时间与第三次发生扰动时间间隔；否则返回第一步
第四步：比较所述计算出的时间间隔与预先设定的绝缘降低引起的连续发生三次扰动的时间间隔，若所述计算出的时间间隔小于等于所述预先设定的时间间隔，则判定该电缆绝缘降低，输出电缆在线监测结果；否则返回第一步。
本发明基于正常运行的电力系统中，如果某一电缆线路绝缘降低，在交流工频电源的激励下，该电缆线路上将产生间歇性的扰动行波，该扰动行波将沿着该电缆线路在电力系统中传播。电缆线路上量测到的行波特征也实时反映了电缆的绝缘状态。
本发明的特点及有益效果：
本发明中的行波电气量指的是由于电力系统扰动引起的在电力系统中传播的电磁波。行波波头可看成脉冲信号，具有全频带分量。本发明中利用的行波电气量是具有高频暂态特性的行波波头信号。
本发明提出了基于量测到的电缆线路绝缘降低后引起的间歇性瞬时扰动行波电气量的电力电缆的在线监测方法。
本发明实时监测电力电缆的运行情况，减少由于电缆绝缘降低引起的电缆故障，减少损失，保证电缆安全稳定运行，提高电力系统供电可靠性。本发明原理清晰，简便易行。
附图说明
图1为本发明的电力电缆在线绝缘监测流程框图。
具体实施方式
本发明提出的基于行波电气量量测的电力电缆在线绝缘监测方法结合附图及实施例详细说明如下：
本发明提出的种基于行波电气量量测的电力电缆在线绝缘监测方法，该方法包括以下步骤：
第一步：实时采集变电站同一母线上连接的所有电缆线路上量测到的行波电气量，同时监测所有电缆线路上是否发生了扰动；
第二步：当监测到所述的电缆线路上发生扰动，记录扰动发生时间；并比较所有电缆线路上的行波特征，判定出产生扰动的电缆线路；
第三步：比较包括当前扰动在内的最近三次扰动的电缆是否为同一电缆；若最近三次发生扰动的电缆为同一电缆，计算最近三次中第一次发生扰动的时间与第三次发生扰动时间间隔；否则返回第一步
第四步：比较所述计算出的时间间隔与预先设定的绝缘降低引起的连续发生三次扰动的时间间隔，若所述计算出的时间间隔小于等于所述预先设定的时间间隔，则判定该电缆绝缘降低，输出电缆在线监测结果；否则返回第一步。
电缆绝缘降低后，在工频电压作用下，将间歇性地引起在电缆线路上传播的行波。根据电气量性质的不同，行波电气量可分为电压行波和电流行波。即使是三相电缆线路中的一相电缆绝缘降低，由于三相之间的电磁耦合关系，也会在其他相上感应出扰动行波。根据相量和模量之间的转换关系，三相行波也可转化为三模行波。而且零模电流行波可以通过零序电流互感器直接获取。因此，在三相电力系统中，本发明所述的行波电气量既可利用电压行波，也可利用电流行波；既可利用模量行波，也可利用相量行波实现。
所述所有电缆线路上的电流行波特征为：发生扰动的电缆线路上的电流行波幅值最大，或发生扰动的电缆线路上的电流行波极性与未发生扰动的电缆线路上的电流行波极性相反，或两者兼而有之。
本发明原理：
当某一电缆线路上绝缘降低，在工频电压作用下，电缆线路将在绝缘降低点产生扰动行波，该扰动行波将沿着电缆线路在电力系统中传播，在波阻抗不连续点，如变电站的母线处，该扰动行波将发生折反射，折射进其他正常运行的电缆线路中。因此，在某一电缆线路绝缘降低后，安装在变电站同一母线上的所有电缆线路出线端的互感器将感知该扰动行波。本发明利用的行波信号为扰动产生的初始行波，就连接在变电站同一母线上的所有电缆线路上的电流行波而言，发生绝缘降低的电缆线路上电流行波为从线路流向母线，是其他电缆线路上的电流行波的源，而其他正常运行的电缆线路上的电流行波为从母线流向线路，是发生绝缘降低的电缆线路上的电流行波的一部分，因此，发生绝缘降低的电缆线路上的电流行波幅值最大，远大于正常运行的电缆线路上的电流行波，并且发生绝缘降低的电缆线路上的电流行波极性与正常运行的电缆线路上的电流行波的极性相反。因为本发明利用的行波信号为扰动产生的初始行波，所以该行波为正向行波或者反向行波，电压行波与电流行波之间满足线性关系，因此对安装在变电站同一母线上的所有电缆线路出线端的互感器感知到的电压行波而言，它们也同样满足：发生绝缘降低的电缆线路上的电压行波的幅值最大，远大于正常运行的电缆线路上的电压行波，并且发生绝缘降低的电缆线路上的电压行波极性与正常运行的电缆线路上的电压行波的极性相反。
电缆线路上的扰动行波不一定都是由于电力电缆绝缘降低引起的，也可能是由于断路器开关操作引起的，或者雷击电力系统引起的。但是电缆绝缘降低引起的扰动行波是有规律的，由于三相交流电力系统的工频电压是周期性电压，因此电缆绝缘降低引起的行波是连续的，且扰动行波产生的时间间隔将越来越短；而其他扰动行波相对而言是随机的，离散的，且扰动时间间隔通常都较长。为了准确区分检测到的扰动行波到底是由于电缆绝缘降低引起的，还是由于其他原因引起的，本发明中引入了扰动行波的连续性检测和扰动时间间隔检测，准确实现电力电缆在线绝缘监测。
本发明设计了一个实现该方法的实施例，该方法如图1所示，包括如下步骤：
第一步：实时采集所有电缆线路上的零模电流行波数据，采样频率1Mhz；利用3-10Khz的带通滤波器，比较该频带的输出结果与预设启动值，实时监测电缆线路上是否发生了扰动？如果没有监测到扰动，返回第一步，如果监测到扰动，进入第二步。所述预设启动值根据电力系统电压等级的不同而不同。对10Kv电缆线路，预设启动值建议设为：1A(归算到电力系统一次侧的值)；对35Kv的电缆线路，预设启动值建议设为：3A(归算到电力系统一次侧的值)。
第二步：若监测到电缆线路上发生了扰动，对扰动前后记录的各64点行波数据进行四层小波变换，此处的小波函数选用三次B样条函数的一次导函数；对行波数据的小波变换结果提取模极大值；对小波变换的模极大值进行幅值和极性，或者单独幅值，或者单独的极性进行比较，根据绝缘降低的电缆线路上的幅值最大，极性与其他电缆的极性相反的特征，判定出发生扰动的电缆线路。
第三步：根据判定结果记录，比较包括当前在内的最近连续三次的扰动判定结果是否为同一电缆，若不是同一电缆，返回第一步，如果是同一电缆，计算所述连续三次扰动中的第一次发生扰动时间与第三次发生扰动的时间间隔。
第四步：比较第三步所述计算获得的第一次发生扰动和第三次发生扰动的时间间隔与预设的绝缘降低引起的三次连续扰动的时间间隔，如果所述计算获得时间间隔大于预设的时间间隔，则判定为电缆绝缘正常；如果所述计算获得时间间隔小于等于所述预设的时间间隔，则判定为电缆绝缘降低，输出电缆绝缘在线监测结果。所述预设的绝缘降低引起的三次连续扰动的时间间隔根据现场的运行条件设定，通常设为3小时。
Claims (4)
1.一种基于行波电气量量测的电力电缆绝缘在线监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步：实时采集变电站同一母线上连接的所有电缆线路上量测到的行波电气量，同时监测所述所有电缆线路上是否发生了扰动，如果没有监测到扰动，返回第一步，如果监测到扰动，进入第二步；
第二步：当监测到所述的所有电缆线路上发生扰动，记录扰动发生时间；并比较所有电缆线路上的行波特征，判定出产生扰动的电缆线路；
第三步：比较包括当前扰动在内的最近三次扰动的电缆是否为同一电缆；若最近三次发生扰动的电缆为同一电缆，计算最近三次中第一次发生扰动的时间与第三次发生扰动时间间隔；否则返回第一步；
第四步：比较所述计算出的时间间隔与预先设定的绝缘降低引起的连续发生三次扰动的时间间隔，若所述计算出的时间间隔小于等于所述预先设定的时间间隔，则判定该电缆绝缘降低，输出电缆在线监测结果；否则返回第一步。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述行波电气量为电压行波、电流行波、模量行波或相量行波之中任一种。
3.如权利要求1的方法，其特征在于，所述所有电缆线路上的电流行波特征为：发生扰动的电缆线路上的电流行波幅值最大；
4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述所有电缆线路上的电流行波特征为：发生扰动的电缆线路上的电流行波极性与未发生扰动的电缆线路上的电流行波极性相反。
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