CN110441576A - 一种高压电缆护套环流监测装置及故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压电缆护套环流监测装置及故障定位方法，监测装置包括监测终端、安装在高压电缆接头处用于测量高压电缆电流的电流互感器、与高压电缆接头的护套连接的接地环流采集装置和信号传输装置，接地环流采集装置安装在监测终端内，电流互感器与监测终端之间通过采集接口连接，高压电缆接头的外周套接有电磁屏蔽套管，电磁屏蔽套管的外周套接有环形金属护套，环形金属护套包裹在电流互感器的外周，环形金属护套与电流互感器之间形成散热腔，环形金属护套靠近电流互感器的一侧设有电磁屏蔽层。本发明的高压电缆护套环流监测装置，可实现接地箱接地环流实时监测，及时发现异常电流故障后台自动报警，保障电缆安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压电缆护套环流监测装置及故障定位方法。
背景技术
随着城市化建设的快速发展，城市电网缆化程度迅速提高，地下电缆已经成为城市电力网架的主要组成部分，由于部分电缆运行时间长久，会出现接地电阻变大、电缆绝缘效果变差，形成多点接地或者接地的现场施工工艺、质量不达标，从而造成电缆的环流变大，而接地的效果好坏直接影响电缆的使用寿命，因此电缆接地问题变得尤为重要。而目前电缆护套环流主要采用人工定期巡检，但是受电缆复杂敷设工况影响，巡检难度大，并易错检、漏检，不能及时发现接地的问题，往往错过了抢修的最佳时机，造成电缆带病运行，甚至爆炸的事故，大幅度缩减电缆的实际运行寿命。因此实时准确的监测高压电缆护套环流已经成为供电部门运行管理的一项重要工作。
目前国内的接地箱的偷盗现象频繁发生，造成电缆在无接地的情况下运行，而管理部门无法及时发现偷盗现象和故障运行，严重影响了电缆的安全运行。城市电缆线路也逐渐增多，电缆运行维护面临严重的考验。长期以来，传统高压电缆接地箱虽然保证了高压电缆的安全可靠运行，但从目前电缆运维管理来看，传统接地箱也存在一些不足之处。
(1)人工巡检，投入成本高，数据不完整，缺乏实用性。
(2)日常间断式巡检可能对于接地故障漏检或者不能及时发现，造成电缆运行安全事故。
(3)普通接地箱改造成带环流监测的智能接地箱，特别是老旧接地箱的智能化改造成智能接地箱，存在成本高，需要停电施工，工作量大等问题。
(4)常规监测设备存在布线繁琐，市电拉线工作量大等问题。
针对以上问题须设计合理的高压电缆护套环流监测装置实现智能巡检，实时监测电缆护套环流数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压电缆护套环流监测装置及故障定位方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高压电缆护套环流监测装置，包括监测终端、安装在高压电缆接头处用于测量高压电缆电流的电流互感器、与所述高压电缆接头的护套连接的接地环流采集装置和信号传输装置，所述信号传输装置与接地环流采集装置电连接，所述接地环流采集装置安装在监测终端内，所述电流互感器与监测终端之间通过采集接口连接，所述高压电缆接头的外周套接有电磁屏蔽套管，所述电磁屏蔽套管的外周套接有环形金属护套，所述环形金属护套包裹在电流互感器的外周，所述环形金属护套与电流互感器之间形成散热腔，所述环形金属护套靠近电流互感器的一侧设有电磁屏蔽层。
进一步的，所述电磁屏蔽层靠近电流互感器的一侧设有防火层。
进一步的，所述电磁屏蔽套管与环形金属护套的一端连接有铰链，所述环形金属护套的另一端靠近电磁屏蔽套管设置有磁吸板，所述电磁屏蔽套管靠近环形金属护套的一侧设有与磁吸板吸合的铁块。
进一步的，所述监测终端还包括自感应取电电源，所述环流互感器为双铁心和双绕组电流互感器，其中一组线圈供给电流检测用，另一组线圈供给感应取电用并在自感应取电电源内存储。
进一步的，所述监测终端上还设有调试接口和状态指示灯。
本发明还提出一种高压电缆护套故障定位方法，采用上述高压电缆护套环流监测装置，具体故障定位方法，包括如下步骤：将与高压电缆接头连接的电缆线芯及屏蔽层的等效电感和电阻分别设为L1，R1，L2，R2；电缆主绝缘等效电容和导纳设为C1和G1；假如脉冲信号在电缆的传输速度为v，原波与故障点的反射波时间差为Δt，如下公式就可以计算出故障点到高频脉冲传感器距离x：用一条已知长度的电缆，在端部接入一个脉冲，然后在端部做接收端，测试出原波和反射波的时间差，从而计算出波在电缆中的速度；线芯都是相连的，每两端段接头处电缆护套是断开的，并在接头处通过交叉互联线进行不同相位的交叉互联，交叉互联线上套接有高频电流传感器，交叉互联方式为：第一段A相金属护套层连接到B相第二段金属护套层，第一段B相金属护套层连接到C相第二段金属护套层，第一段C相金属护套层连接到A相第二段金属护套层，在第二组接头处，再进行交叉互联，最终，三段电缆通过两端的直接接地线实现两端直接接地，粘贴在电缆护套表层的金属电极通过同轴导线与监测终端相连，高频电流传感器通过同轴电缆线与监测终端相连。
采用上述技术方案后，本发明高压电缆护套环流监测装置，可实现接地箱接地环流实时监测，及时发现异常电流故障后台自动报警，保障电缆安全运行；便携式设计，体积小，且利用了环流互感器过开启式电流互感器套接在电缆接地线上，开启式电流互感器的一组线圈的二次侧接入本电路，提高了设备电源的稳定供给，提高了设备运行的稳定性；由电流互感器测量高压电缆电流，并通过采集接口传输至接地环流采集装置进行环流数据采集，然后经过信号传输装置传输至远端的处理中心，并在高压电缆接头的外周套接电磁屏蔽套管，避免了外界电磁场对电缆互感器数据采集的不利影响，且在环形金属护套靠近电流互感器的一侧设电磁屏蔽层，进一步提高了电缆互感器的抗电磁干扰性能，散热腔的设置提高了电流互感器的散热性能，保证了电流互感器安全稳定运行。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明所述高压电缆护套环流监测装置实施例一的结构示意图。
图2为本发明所述高压电缆护套环流监测装置实施例一中电流互感器的局部结构示意图。
图3为本发明所述高压电缆护套环流监测装置实施例一中接地环流采集装置的电路图。
图4为本发明所述高压电缆护套故障定位方法实施例一的等效电路图。
图5为本发明所述高压电缆护套故障定位方法实施例一的定位系统结构图。
图6为本发明所述高压电缆护套环流监测装置实施例二中电流互感器的局部结构示意图。
图中所标各部件名称如下：
1、监测终端；2、信号传输装置；3、调试接口；4、采集接口；5、电流互感器；6、电磁屏蔽护套管；7、环形金属护套；8、散热腔；9、高压电缆接头；10、防火层；11、电磁屏蔽层；12、铰链；13、磁吸板；14、铁块；15、接地环流采集装置；16、线芯；17、电缆护套；18、同轴导线；19、金属电极；21、同轴电缆线；22、交叉互联线；23、接地线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。需要理解的是，下述的“上”、“下”、“左”、“右”、“纵向”、“横向”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一：
如图1-5所示，本发明提供一种高压电缆护套环流监测装置，包括监测终端1、安装在高压电缆接头9处用于测量高压电缆电流的电流互感器5、与高压电缆接头9的护套连接的接地环流采集装置15和信号传输装置2，信号传输装置2与接地环流采集装置15电连接，接地环流采集装置15安装在监测终端1内，电流互感器5与监测终端1之间通过采集接口4连接，高压电缆接头9的外周套接有电磁屏蔽套管6，电磁屏蔽套管6的外周套接有环形金属护套7，环形金属护套7包裹在电流互感器5的外周，环形金属护套7与电流互感器5之间形成散热腔8，环形金属护套7靠近电流互感器5的一侧设有电磁屏蔽层11。由电流互感器5测量高压电缆电流，并通过采集接口传输至接地环流采集装置15进行环流数据采集，然后经过信号传输装置传输至远端的处理中心，并在高压电缆接头9的外周套接电磁屏蔽套管6，避免了外界电磁场对电缆互感器5数据采集的不利影响，且在环形金属护套7靠近电流互感器5的一侧设电磁屏蔽层11，进一步提高了电缆互感器5的抗电磁干扰性能，散热腔8的设置提高了电流互感器5的散热性能，保证了电流互感器5安全稳定运行。
在本实施例中，电磁屏蔽层11靠近电流互感器5的一侧设有防火层10。防火层10提高了电流互感器5采集数据时的安全性。
在本实施例中，监测终端1还包括自感应取电电源，环流互感器5为双铁心和双绕组电流互感器，其中一组线圈供给电流检测用，另一组线圈供给感应取电用并在自感应取电电源内存储。过开启式电流互感器套接在电缆接地线上，开启式电流互感器的一组线圈的二次侧接入本电路，提高了设备电源的稳定供给，提高了设备运行的稳定性。
在本实施例中，监测终端1上还设有调试接口3和状态指示灯16。状态指示灯16便于故障数据采集过程中故障的判断，提高环流监测的效率，并通过调试接口3实现监测终端1的调试工作。
本发明还提出一种高压电缆护套故障定位方法，包括如下步骤：将与高压电缆接头9连接的电缆线芯及屏蔽层的等效电感和电阻分别设为L1，R1，L2，R2；电缆主绝缘等效电容和导纳设为C1和G1；假如脉冲信号在电缆的传输速度为v，原波与故障点的反射波时间差为Δt，如下公式就可以计算出故障点到高频脉冲传感器距离x：用一条已知长度的电缆，在端部接入一个脉冲，然后在端部做接收端，测试出原波和反射波的时间差，从而计算出波在电缆中的速度；线芯16都是相连的，每两端段接头处电缆护套17是断开的，并在接头处通过交叉互联线22进行不同相位的交叉互联，交叉互联线22上套接有电流互感器5，交叉互联方式为：第一段A相金属护套层连接到B相第二段金属护套层，第一段B相金属护套层连接到C相第二段金属护套层，第一段C相金属护套层连接到A相第二段金属护套层，在第二组接头处，再进行交叉互联，最终，三段电缆通过两端的接地线23实现两端直接接地，粘贴在电缆护套17表层的金属电极19通过同轴导线18与监测终端1相连，高频电流传感器通过同轴电缆线21与监测终端1相连，有效提高了护套故障定位的准确性。
可以理解的，该电流互感器的型号为XH-SCT-T10-60，电流采样范围0～400A，分辨率0.01A，采集精度±2A(0～50A)，系统休眠电流<50uA。
可以理解的，信号传输装置2的型号为GXC-01。
实施例二：
如图6所示，本实施例二与实施例一的区别之处在于，在本实施例中，电磁屏蔽套管6与环形金属护套7的一端连接有铰链12，环形金属护套7的另一端靠近电磁屏蔽套管6设置有磁吸板13，电磁屏蔽套管6靠近环形金属护套7的一侧设有与磁吸板13吸合的铁块14。环形金属护套7通过铰链12可围绕电磁屏蔽套管6旋转，且通过磁吸板13和铁块14配合实现封闭，方便了电流互感器5的拆卸和维修。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (6)
1.一种高压电缆护套环流监测装置，包括监测终端、安装在高压电缆接头处用于测量高压电缆电流的电流互感器、与所述高压电缆接头的护套连接的接地环流采集装置和信号传输装置，所述信号传输装置与接地环流采集装置电连接，所述接地环流采集装置安装在监测终端内，所述电流互感器与监测终端之间通过采集接口连接，其特征在于，所述高压电缆接头的外周套接有电磁屏蔽套管，所述电磁屏蔽套管的外周套接有环形金属护套，所述环形金属护套包裹在电流互感器的外周，所述环形金属护套与电流互感器之间形成散热腔，所述环形金属护套靠近电流互感器的一侧设有电磁屏蔽层。
2.根据权利要求1所述的高压电缆护套环流监测装置，其特征在于，所述电磁屏蔽层靠近电流互感器的一侧设有防火层。
3.根据权利要求1所述的高压电缆护套环流监测装置，其特征在于，所述电磁屏蔽套管与环形金属护套的一端连接有铰链，所述环形金属护套的另一端靠近电磁屏蔽套管设置有磁吸板，所述电磁屏蔽套管靠近环形金属护套的一侧设有与磁吸板吸合的铁块。
4.根据权利要求1所述的高压电缆护套环流监测装置，其特征在于，所述监测终端还包括自感应取电电源，所述环流互感器为双铁心和双绕组电流互感器，其中一组线圈供给电流检测用，另一组线圈供给感应取电用并在自感应取电电源内存储。
5.根据权利要求1所述的高压电缆护套环流监测装置，其特征在于，所述监测终端上还设有调试接口和状态指示灯。
6.一种高压电缆护套的故障定位方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的高压电缆护套环流监测装置，所述高压电缆护套的故障定位方法，具体包括如下步骤：将与高压电缆接头连接的电缆线芯及屏蔽层的等效电感和电阻分别设为L1，R1，L2，R2；电缆主绝缘等效电容和导纳设为C1和G1；假如脉冲信号在电缆的传输速度为v，原波与故障点的反射波时间差为Δt，如下公式就可以计算出故障点到高频脉冲传感器距离x：用一条已知长度的电缆，在端部接入一个脉冲，然后在端部做接收端，测试出原波和反射波的时间差，从而计算出波在电缆中的速度；线芯都是相连的，每两端段接头处电缆护套是断开的，并在接头处通过交叉互联线进行不同相位的交叉互联，交叉互联线上套接有高频电流传感器，交叉互联方式为：第一段A相金属护套层连接到B相第二段金属护套层，第一段B相金属护套层连接到C相第二段金属护套层，第一段C相金属护套层连接到A相第二段金属护套层，在第二组接头处，再进行交叉互联，最终，三段电缆通过两端的接地线实现两端直接接地，粘贴在电缆护套表层的金属电极通过同轴导线与监测终端相连，高频电流传感器通过同轴电缆线与监测终端相连。
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