CN110297160B - 一种电力电缆在线检测和监测系统及其供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力电缆在线检测和监测系统及其供电方法，所述系统包括：电缆、与所述电缆配套的复合回流线，以及用于对所述电缆进行检测和监测的在线检测和监测装置；其中，所述复合回流线沿径向方向由内向外依次包括：回流导线、主绝缘和外护套，所述复合回流线还包括：低压供电线，所述低压供电线与所述回流导线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧；所述复合回流线在所述在线检测和监测装置需要供电处设置有取电口；所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置提供电源。本发明提供的电力电缆在线检测和监测系统及其供电方法，基于复合回流线实现了在线检测和监测装置的即时、就地、无需额外电源的供电功能。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，具体涉及一种电力电缆在线检测和监测系统及其供电方法。
背景技术
电力电缆由于生产、安装、管理等原因，在运行过程中会出现故障，包括短路故障、闪络故障和局部放电等情形，为了检测和监测电缆的运行状态和故障等，科研人员和工程人员开发了相关检测和监测装置，如电缆故障测距仪、电缆局部放电在线检测装置等，这些装置在使用过程，通常需要配备供电电源或电池，为电缆的检测和监测装置的检测单元、监测单元、通讯单元提供电源。
另一方面，对于110kV及以上的单芯电缆在可能出现的工频或冲击感应电压超过电缆护层绝缘的耐受强度或者需抑制对电缆邻近弱电线路的电气干扰强度时，应当沿电缆邻近配置接地回流线。回流线的作用有两方面：其一是限制系统短路时电缆金属层产生的工频感应电压，防止超过电缆护层绝缘耐受强度或护层电压限制器的工频耐压，其二是抑制电缆邻近弱电线路的电气干扰强度。
在现有的电缆在线监测技术中，电缆本身无法为电力电缆检测和监测装置提供电源，这时候需要额外设置电源对电力电缆检测和监测装置进行供电，导致供电不方便。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电力电缆在线检测和监测系统及其供电方法，以解决背景部分提到的需要额外设置电源对电力电缆检测和监测装置进行供电的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种电力电缆在线检测和监测系统，包括：
电缆、与所述电缆配套的复合回流线，以及用于对所述电缆进行检测和监测的在线检测和监测装置；
其中，所述复合回流线沿径向方向由内向外依次包括：回流导线、主绝缘和外护套，所述主绝缘紧密包裹在所述回流导线的外侧起到绝缘作用，所述外护套紧密包裹在所述主绝缘外部起到机械保护、防水和阻燃的作用；
所述复合回流线还包括：低压供电线，所述低压供电线与所述回流导线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧；
所述复合回流线在所述在线检测和监测装置需要供电处设置有取电口；所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置提供电源。
进一步地，所述在线检测和监测装置包括检测单元、监测单元和通讯单元，所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述检测单元、监测单元和通讯单元提供电源。
进一步地，所述在线检测和监测装置为局部放电信号在线监测装置，所述局部放电信号在线监测装置中设置有信号采集单元、信号处理单元和通讯单元，所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述信号采集单元、信号处理单元和通讯单元提供电源。
进一步地，所述低压供电线为直流电源线或交流电源线，所述低压供电线用于提供直流或交流，单相或三相的供电电源。
进一步地，所述低压供电线包括：供电线线芯和供电线护层，所述供电线护层紧密包裹在所述供电线线芯外侧。
进一步地，所述外护套由高机械强度的防水阻燃绝缘材料构成。
进一步地，所述复合回流线还包括：填充物；所述填充物填充于所述回流导线、所述低压供电线与所述主绝缘内侧之间。
进一步地，所述复合回流线还包括：通讯线；所述通讯线与所述回流导线以及所述低压供电线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧。
进一步地，所述通讯线为同轴线、绞线或光缆。
第二方面，本发明还提供了一种电力电缆在线检测和监测系统的供电方法，所述电力电缆在线检测和监测系统包括：电缆、与所述电缆配套的复合回流线，以及用于对所述电缆进行检测和监测的在线检测和监测装置；
所述复合回流线沿径向方向由内向外依次包括：回流导线、主绝缘和外护套，所述主绝缘紧密包裹在所述回流导线的外侧起到绝缘作用，所述外护套紧密包裹在所述主绝缘外部起到机械保护、防水和阻燃的作用；
所述复合回流线还包括：低压供电线，所述低压供电线与所述回流导线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧；
所述复合回流线在所述在线检测和监测装置需要供电处设置有取电口；所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置提供电源；
所述电力电缆在线检测和监测系统的供电方法，包括：
利用所述复合回流线上的所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置进行供电。
由上述技术方案可知，本发明提供的电力电缆在线检测和监测系统及其供电方法，基于复合回流线实现了在线检测和监测装置的即时、就地、无需额外电源的供电功能，在本发明提供的电力电缆在线检测和监测系统中，所述复合回流线在普通回流线(普通回流线的功能：限制系统短路时的工频感应电压、抑制邻近弱电线路的电气干扰强度)的基础上，融合了低压供电线，从而可以为检测和监测装置提供电源，在所述复合回流线需要取电处设置取电口，具有取电方便的特点，实现了电缆在线检测和监测装置即时、就地获得电源的效果，无需额外为在线检测和监测装置配备电源，具有较高的实用性和高效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的电力电缆在线检测和监测系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的复合回流线的一种结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的复合回流线的另一种结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的电力电缆在线检测和监测系统的另一结构示意图；
在上面各图中，各编号的含义如下：
01表示回流导线；02表示主绝缘；03表示低压供电线；04表示通讯线；05表示填充物；06表示外护套；011表示回流导线非磁性导体；012表示回流导线护套；031表示供电线线芯；032表示供电线护层；041表示光缆中心加强构件；042表示光纤；043表示阻水填充膏；044表示光缆护套；0421表示套管填充物；0422表示光缆松套管；100表示复合回流线；101表示取电口；200表示在线检测和监测装置；201表示信号传感器；202表示信号处理单元；300表示电缆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在介绍本发明实施例提供的电力电缆在线检测和监测系统之前，先对在线检测和监测装置的应用场景以及回流线的基础功能和敷设方式进行简单说明。
电力电缆由于生产、安装、管理等原因，在运行过程中会出现故障，包括短路故障、闪络故障和局部放电等情形，为了检测和监测电缆的运行状态和故障等，科研人员和工程人员开发了相关检测和监测装置，如电缆故障测距仪、电缆局部放电在线检测装置等，这些装置在使用过程，通常需要配备供电电源或电池，为电缆的检测和监测装置的检测单元、监测单元、通讯单元等提供电源。
对于110kV及以上的单芯电缆在可能出现的工频或冲击感应电压超过电缆护层绝缘的耐受强度或者需抑制对电缆邻近弱电线路的电气干扰强度时，应当沿电缆邻近配置接地回流线。回流线的作用有两方面：其一是限制系统短路时电缆金属层产生的工频感应电压，防止超过电缆护层绝缘耐受强度或护层电压限制器的工频耐压，其二是抑制电缆邻近弱电线路的电气干扰强度。
在《电力工程电缆设计规范》(GB 50217-2007)中对回流线进行了定义：配置平行于高压单芯电缆线路、以两端接地使感应电流形成回路的导线。在《电力电缆线路运行规程》(DL/T 1253-2013)中也对回流线进行了规定：单芯电缆金属屏蔽(金属套)单点互联接地时，为抑制单相接地故障电流形成的磁场对外界的影响和降低金属屏蔽(金属套)上的感应电压，沿电缆线路平行敷设的阻抗较低的接地导线。(注：回流线一般带有绝缘层)。因此，为保护高压电缆线路，通常采用加装回流线的方法来降低因电磁场作用而产生的感应电压，从而避免因过强的感应电流通过金属保护层而导致电流击穿事故，一般沿着电缆设置一条。三相电缆回流线的敷设有两种方式，一种是等边三角形敷设，把回流线布置在三角形的重心，回流线到三相电缆的距离相等，在三相负荷相等时，三相电流互成120°；另一种是平行敷设，一相间距的“三·七”开布置回流线，在电缆线路的中点换位，以中点为界，两边的回流线中感应电压相等、方向相反，保证回流线两接地端电压差为零。
基于上面对在线检测和监测装置的应用场景以及回流线的基础功能和敷设方式的说明，下面介绍本发明实施例提供的电力电缆在线检测和监测系统。
本发明一实施例提供了一种电力电缆在线检测和监测系统，参见图1，该系统包括：电缆300、与所述电缆300配套的复合回流线100，以及用于对所述电缆300进行检测和监测的在线检测和监测装置200；
在本实施例中，所述电缆300以三相高压电缆进行举例说明，对于电缆300与复合回流线100的连接方式，以及在线检测和监测装置200与电缆300的连接方式，本领域技术人员较为熟悉，故本实施例不再详述。
参见图2，在本实施例中，所述复合回流线100沿径向方向由内向外依次包括：回流导线01、主绝缘02和外护套06，所述主绝缘02紧密包裹在所述回流导线01的外侧起到绝缘作用，所述外护套06紧密包裹在所述主绝缘02外部起到机械保护、防水和阻燃的作用；
参见图2，所述复合回流线还包括：低压供电线03，所述低压供电线03与所述回流导线01绞合、平行地排列在所述主绝缘02内侧；
参见图1，所述复合回流线100在所述在线检测和监测装置200需要供电处设置有取电口101；所述复合回流线100通过所述低压供电线03和所述取电口101为所述在线检测和监测装置200提供电源。
在本实施例中，回流导线01的作用是：一方面限制系统短路时电缆金属层产生的工频感应电压，防止超过电缆护层绝缘耐受强度或护层电压限制器的工频耐压；另一方面抑制电缆邻近弱电线路的电气干扰强度。
在本实施例中，低压供电线03可以为直流电源线或交流电源线，低压供电线03的作用在于：为在线检测和监测装置200或其他与电缆相关的需供电的装置(如通讯装置)提供电源，例如上述低压供电线03可以提供包括直流或交流电源、单相或三相电源。可以理解的是，当在线检测和监测装置200包括检测单元、监测单元和通讯单元时，所述复合回流线100通过所述低压供电线03和所述取电口101为所述检测单元、监测单元和通讯单元提供电源。
在本实施例中，在复合回流线100需要供电处设置取电口101。具体地，参见图1所示的电力电缆在线检测和监测系统的结构示意图，在该图1中，与电缆配套使用的在线检测和监测装置200为电缆局部放电在线监测装置。在该图1中，在复合回流线100上在电缆局部放电在线监测装置的信号处理单元202附近设置取电口101，本实施例提供的复合回流线通过低压供电线03和取电口101可为与电缆配套使用的在线检测和监测装置200中的信号处理单元202提供电源。在该图1中，复合回流线100中的低压供电线为交流电源线，复合回流线100为局部放电在线监测装置提供交流电源。在该图1中，201为电缆局部放电在线监测装置的中的信号传感器。
由上述技术方案可知，本实施例提供的电力电缆在线检测和监测系统，基于复合回流线实现了在线检测和监测装置的即时、就地、无需额外电源的供电功能，在本实施例提供的电力电缆在线检测和监测系统中，所述复合回流线在普通回流线(普通回流线的功能：限制系统短路时的工频感应电压、抑制邻近弱电线路的电气干扰强度)的基础上，融合了低压供电线，从而可以为检测和监测装置提供电源，在所述复合回流线需要取电处设置取电口，具有取电方便的特点，实现了电缆在线检测和监测装置即时、就地获得电源的效果，无需额外为在线检测和监测装置配备电源，具有较高的实用性和高效性。
进一步地，在图2所示的复合回流线结构中，回流导线01包括回流导线非磁性导体011和回流导线护套012，回流导线护套012紧密的包裹在回流导线非磁性导体011外侧。低压供电线03包括供电线线芯031和供电线护层032，供电线护层032紧密地包裹在供电线线芯031外侧。
进一步地，在图2所示的复合回流线结构中，主绝缘02与回流导线01、低压供电线03之间设置有填充物05，所述填充物05填充于所述回流导线01、低压供电线03与所述主绝缘02内侧之间。优选地，填充物05为阻水填充膏。此外，外护套06由高机械强度的阻燃绝缘材料构成。优选地，外护套06为无卤低烟阻燃聚烯烃护套。
进一步地，在一种优选实施方式中，所述复合回流线还包括：通讯线；参见图3所示的复合回流线的另一种结构示意图，在该图3中，复合回流线包括：回流导线01、主绝缘02、低压供电线03、通讯线04和外护套06(图中未示出填充物05)，其中，回流导线01与低压供电线03、通讯线04绞合、平行的排列在主绝缘02内侧。优选地，本实施例中的通讯线04为光缆，进一步所述光缆还包括光缆中心加强构件041、光纤042、阻水填充膏043、光缆护套044、套管填充物0421和光缆松套管0422。在本实施例中，通讯线04的作用在于为电缆的在线检测和监测装置提供信号和信息的传输或通讯。所述复合回流线在与电缆配套使用的在线检测和监测装置需要提供信息和信号传输的端口处设置有转换接口；所述复合回流线通过所述通讯线04和所述转换接口为与电缆配套使用的在线监测装置提供信号和信息的传输。可见，本实施例提供的复合回流线，在回流线的基础上，集合电源线和通讯线，解决了高压长电缆在线监测装置的供电电源问题以及高压电缆监测数据的通讯传输问题，在高压电缆需要进行在线监测时，就地为在线监测装置和其他装置如通讯装置提供稳定、持续的电源，具有取电方便的特点，且为高压电缆在线监测技术提供了高效、精确的通讯手段，可以避免二次布线。综上，本实施例提供的复合回流线具有抑制感应电压、提供监测电源和信号通讯的效果，同时兼具取电便捷、通讯高效、避免二次布线的优点。
在一种优选实施方式中，参见图4，所述在线检测和监测装置200为局部放电信号在线监测装置，所述局部放电信号在线监测装置中设置有信号采集单元、信号处理单元和通讯单元，所述复合回流线100通过所述低压供电线和所述取电口为所述信号采集单元、信号处理单元和通讯单元提供电源。
本发明另一实施例提供了一种电力电缆在线检测和监测系统的供电方法，该供电方法基于电力电缆在线检测和监测系统，所述电力电缆在线检测和监测系统包括：电缆、与所述电缆配套的复合回流线，以及用于对所述电缆进行检测和监测的在线检测和监测装置；
所述复合回流线沿径向方向由内向外依次包括：回流导线、主绝缘和外护套，所述主绝缘紧密包裹在所述回流导线的外侧起到绝缘作用，所述外护套紧密包裹在所述主绝缘外部起到机械保护、防水和阻燃的作用；
所述复合回流线还包括：低压供电线，所述低压供电线与所述回流导线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧；
所述复合回流线在所述在线检测和监测装置需要供电处设置有取电口；所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置提供电源；
相应地，所述电力电缆在线检测和监测系统的供电方法，包括：
利用所述复合回流线上的所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置进行供电。
由于本实施例提供的电力电缆在线检测和监测系统的供电方法基于上述实施例所述的电力电缆在线检测和监测系统，因此其工作原理和有益效果和上述实施例类似，故此处不再详述。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电力电缆在线检测和监测系统，其特征在于，包括：
电缆、与所述电缆配套的复合回流线，以及用于对所述电缆进行检测和监测的在线检测和监测装置；
其中，所述复合回流线沿径向方向由内向外依次包括：回流导线、主绝缘和外护套，所述主绝缘紧密包裹在所述回流导线的外侧起到绝缘作用，所述外护套紧密包裹在所述主绝缘外部起到机械保护、防水和阻燃的作用；所述回流导线用于限制系统短路时电缆金属层产生的工频感应电压，防止超过电缆护层绝缘耐受强度或护层电压限制器的工频耐压；以及用于抑制电缆邻近弱电线路的电气干扰强度；
所述复合回流线还包括：低压供电线，所述低压供电线与所述回流导线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧；所述低压供电线为在线检测和监测装置提供电源；
所述复合回流线在所述在线检测和监测装置需要供电处设置有取电口；所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置提供电源。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述在线检测和监测装置包括检测单元、监测单元和通讯单元，所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述检测单元、监测单元和通讯单元提供电源。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述在线检测和监测装置为局部放电信号在线监测装置，所述局部放电信号在线监测装置中设置有信号采集单元、信号处理单元和通讯单元，所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述信号采集单元、信号处理单元和通讯单元提供电源。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低压供电线为直流电源线或交流电源线，所述低压供电线用于提供直流或交流，单相或三相的供电电源。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低压供电线包括：供电线线芯和供电线护层，所述供电线护层紧密包裹在所述供电线线芯外侧。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外护套由高机械强度的防水阻燃绝缘材料构成。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复合回流线还包括：填充物；所述填充物填充于所述回流导线、所述低压供电线与所述主绝缘内侧之间。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复合回流线还包括：通讯线；所述通讯线与所述回流导线以及所述低压供电线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述通讯线为同轴线、绞线或光缆。
10.一种电力电缆在线检测和监测系统的供电方法，其特征在于，所述电力电缆在线检测和监测系统包括：电缆、与所述电缆配套的复合回流线，以及用于对所述电缆进行检测和监测的在线检测和监测装置；
所述复合回流线沿径向方向由内向外依次包括：回流导线、主绝缘和外护套，所述主绝缘紧密包裹在所述回流导线的外侧起到绝缘作用，所述外护套紧密包裹在所述主绝缘外部起到机械保护、防水和阻燃的作用；所述回流导线用于限制系统短路时电缆金属层产生的工频感应电压，防止超过电缆护层绝缘耐受强度或护层电压限制器的工频耐压；以及用于抑制电缆邻近弱电线路的电气干扰强度；
所述复合回流线还包括：低压供电线，所述低压供电线与所述回流导线绞合、平行地排列在所述主绝缘内侧；所述低压供电线为在线检测和监测装置提供电源；
所述复合回流线在所述在线检测和监测装置需要供电处设置有取电口；所述复合回流线通过所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置提供电源；
所述电力电缆在线检测和监测系统的供电方法，包括：
利用所述复合回流线上的所述低压供电线和所述取电口为所述在线检测和监测装置进行供电。
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