CN110850149B - 一种高压电缆金属护层接地监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高压电缆金属护层接地监测方法及系统，采集高压电缆金属护层的各相护层接地电流及运行电流，根据保护层接地电流及运行电流判断是否告警。本发明不仅实现了在线动态监控，还可对电缆故障趋势有所预估，且因接地电流在线监测系统安装应用更为方便，大大节省了经济成本投入；为供电部门提供了更高效、更可靠的接地电流监测方法，提高了电缆线路运行的可靠性，同时提升了运维人员的运维效率；解决了高压电缆金属护层接地电流监测误告警率高及可靠性低的问题。

Description

一种高压电缆金属护层接地监测方法及系统
技术领域
本发明属于高压电缆在线监测技术领域，特别涉及一种高压电缆金属护层接地监测方法及系统。
背景技术
当前，随着我国国民经济的不断发展及城市化进程的不断推进，电力电缆以摆脱架空走廊限制、节约城市用地、供电可靠性高等优势，得到了广泛的应用。高压电缆及电缆隧道迅速增长，使得供电公司在高压电缆及电缆隧道的运行维护方面面临巨大压力。一方面，电缆线路和电缆隧道快速增加；另一方面，电缆运行和检修人员的补充没有及时跟上。与此同时高压电缆及电缆隧道的管理还面临许多问题：电缆隧道内交叉互联线、接地线、接地铜排等时常被盗；如何保证隧道内电缆不因过热、过载而突发严重的运行安全事故；地下水、雨污水等频频进入电缆隧道，威胁到运行人员、隧道及电缆本体的安全。
高压电缆金属护层接地电流是表征电缆绝缘状况的重要参数之一。然而，电缆线路在运行过程中常常会受到机械外力破坏、交叉互联系统接错线、小动物咬蚀、接地线被盗以及化学腐蚀等因素的影响，引起电缆接地电流值异常，从而造成电缆局部温度升高，使电缆绝缘水平降低，加速电缆绝缘的热老化，影响电缆线路的载流量，增加线路的运行损耗，严重时还会烧坏相关护层保护器，发生重大电力停电故障。为了解决上述缺陷，公告号为“CN203811740U”，名称为“一种110KV及以上电缆金属护层接地监测装置”的中国专利提供了一种监测电缆金属护层接地的装置，该装置包括现场监测终端、GPRS无线网络和监控主机，现场监测终端包括护层接地电流互感器、运行电流互感器及数据采集器等，可实时采集电缆的运行数据，但是该专利未对采集的电缆的运行数据作进一步在线监测分析，不能对运行电缆动态过程进行把握，当运行电缆接地电流发生异常变化时，不能够合理安排停电检查及避免电缆事故的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压电缆金属护层接地监测方法及系统，用于解决现有技术中未对高压电缆金属护层的护层接地电流异常情况进行监测分析的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种高压电缆金属护层接地监测方法，包括如下步骤：
采集高压电缆金属护层的各相护层接地电流及各相运行电流，若投入其中任一相运行电流，且本相运行电流大于运行电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值则告警；若本相运行电流未投入，且其他两相中的任一相护层接地电流大于护层接地电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值则告警。
进一步地，若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比大于电流之比越限设定值则触发告警；若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比小于返回值、本相运行电流没有投入或本相运行电流过小则不告警，所述返回值为所述越限设定值乘以告警返回系数。
为了不影响对高压电缆状态的监测，对各相运行电流进行监测判断时，若本相运行电流未投入，则使用其他相的运行电流进行计算。
为了进一步监测高压电缆的状态，还包括对高压电缆金属护层的各相护层接地电流监测的方法，其过程为：当其中任一相护层接地电流大于护层接地电流越限设定值时触发本相护层接地电流越限告警；或者其中任两相护层接地电流的差值大于不平衡越限设定值则触发不平衡越限告警；或者任一相护层接地电流的实时值和历史值的差值连续设定次数的大于突变越限设定值则触发本相突变告警；或者任一相护层接地电流的最大值与最小值之比大于越限设定值则触发本相告警。
本发明还提供了一种高压电缆金属护层接地监测系统，包括护层接地电流采集装置、运行电流采集装置及监测单元，所述护层接地电流采集装置、运行电流采集装置均与所述监测单元连接，所述护层接地电流采集装置用于采集高压电缆金属护层的护层接地电流，所述运行电流采集装置用于采集高压电缆金属护层的运行电流，并将采集的护层接地电流及运行电流发送给监测单元；所述监测单元用于在若投入其中任一相运行电流，且本相运行电流大于运行电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值时告警；所述监测单元还用于在若本相运行电流未投入，且其他任两相中的任一相护层接地电流大于护层接地电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值时告警。
进一步地，若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比大于电流之比越限设定值则触发告警；若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比小于返回值、本相运行电流没有投入或本相运行电流过小则不告警，所述返回值为所述越限设定值乘以告警返回系数。
为了不影响对高压电缆状态的监测，对各相运行电流进行监测判断时，若本相运行电流未投入，则使用其他相的运行电流进行计算。
为了进一步监测高压电缆的状态，还包括对高压电缆金属护层的各相护层接地电流监测的方法，其过程为：当其中任一相护层接地电流大于护层接地电流越限设定值时触发本相护层接地电流越限告警；或者其中任两相护层接地电流的差值大于不平衡越限设定值则触发不平衡越限告警；或者任一相护层接地电流的实时值和历史值的差值连续设定次数的大于突变越限设定值则触发本相突变告警；或者任一相护层接地电流的最大值与最小值之比大于越限设定值则触发本相告警。
为了监测高压电缆是否被偷盗或者断线，所述监测单元上设置有开入端口，所述开入端口用于连接到各相接地线及接地铜排上，以监测接地线及接地铜排是否盗割；所述监测单元上还连接有高压电缆温度采集装置，所述高压电缆温度采集装置与电缆接头连接以监测电缆接头的温度。
为了方便对高压电缆电流相关信息进行存储、分析、处理及展示，监测系统还包括站级监控平台，所述站级监控平台与所述监测单元通信连接。
本发明的有益效果是：
本发明通过对高压电缆金属护层接地电流和运行电流进行实时在线监测，不仅实现了在线动态监控，还可对电缆故障趋势有所预估，且因接地电流在线监测系统安装应用更为方便，大大节省了经济成本投入；为供电部门提供了更高效、更可靠的接地电流监测方法，提高了电缆线路运行的可靠性，同时提升了运维人员的运维效率；解决了高压电缆金属护层接地电流监测误告警率高及可靠性低的问题。
附图说明
图1为本发明的高压电缆金属护层接地电流在线监测系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
本发明提供了一种高压电缆金属护层接地监测系统，包括护层接地电流采集装置、运行电流采集装置及监测单元，护层接地电流采集装置、运行电流采集装置均与监测单元连接，护层接地电流采集装置用于采集高压电缆金属护层的护层接地电流，运行电流采集装置用于采集高压电缆金属护层的运行电流，并将采集的护层接地电流及运行电流发送给监测单元；监测单元用于在若投入其中任一相运行电流，且本相运行电流大于运行电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值时告警；监测单元还用于在若本相运行电流未投入，且其他任两相中的任一相护层接地电流大于护层接地电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值时告警。
具体的如图1所示，高压电缆金属护层接地电流在线监测系统，包括护层接地电流采集装置、运行电流采集装置、监测单元及站级监控平台；护层接地电流采集装置为护层接地电流互感器，运行电流采集装置为运行电流互感器。护层接地电流互感器用于采集电缆护层接地电流信号，运行电流互感器用于采集电缆运行电流信号；两个电流互感器和监测单元的外壳防护等级为IP68，以应对电缆隧道恶劣的环境。监测单元用于对电流互感器采集的数据及相关信息进行数据预警处理。监测单元具备以开关量形式监视电缆接地线及铜排防盗割功能，还具备监测电缆三相接头温度功能，电缆接头温度的监测由与监测单元连接的高压电缆温度采集装置来实现。监测单元之间以光纤环网方式组网与站级监控平台以IEC61850进行通信，提高了系统的抗电磁干扰能力及可靠性；站级监控平台对监测的高压电缆电流相关信息进行存储、分析、处理、展示。
监测单元具备7路电流模拟量接入，6路开入防盗割断线，1路RS485方式接入电缆接头温度。其中，7路模拟量接入中的3路可分别接电缆A，B，C三相护层接地电流，1路可接总接地电流，3路接电缆A，B，C三相运行电流。6路开入防盗割断线中的3路可接电缆A，B，C三相护层接地线及接地铜排开入，3路备用。1路RS485方式电缆接头温度可接入电缆A，B，C三相电缆接头温度。
监测单元的预警分两大类，一种是根据护层接地电流判断，另外一种是结合运行电流和护层接地电流进行分析判断，本实施例的高压电缆金属护层接地监测方法，具体的包括以下步骤：
1)第一种预警方案中包括护层接地电流越限告警，护层接地电流不平衡越限告警，护层接地电流突变越限告警，护层接地电流最大值与最小值之比越限告警。
护层接地电流越限告警指当本相护层接地电流大于护层接地电流越限设定值即触发本相越限告警，当本相护层接地电流小于返回值则不告警，越限设定值可根据相关规程实际修改，返回值为越限设定值乘以告警返回系数，返回系数定值可修改；
护层接地电流不平衡越限告警指当电缆A，B，C三相中任意两相护层接地电流的差值大于不平衡越限设定值即触发告警，当任意两相的差值均小于返回值则不告警，其中，返回值为越限设定值乘以告警返回系数，不平衡越限设定值及告警返回系数可修改；
护层接地电流突变越限告警指电缆A，B，C三相中的任一相护层接地电流在大于本相护层接地电流无流定值的条件下，在电流采样时间间隔内，如果本相护层接地电流与运行电流的实时值和历史值的差值连续设定次数的大于突变越限设定值，则触发告警，并将实时值赋给历史值，本实施例的连续设定次数为5次，作为其他实施方式，也可以选择其他的次数。如果实时值和历史值的差值小于突变告警定值则不告警，并将实时值赋给历史值，重新统计计算，采样时间间隔定值可修改；
护层接地电流最大值与最小值之比越限告警指判断电缆A，B，C三相在一个统计周期内大于对应的护层接地电流无流定值条件下，经等间隔时间取20个数据求平均值，并和历史最大值、最小值比较后得到最新的最大指、最小值，如果最大值最小值之比大于越限设定值则告警，小于返回值不告警，返回值为越限设定值乘以返回系数。统计周期结束后，告警返回，重新计算本周期的最大值、最小值，统计周期时间和间隔时间可修改。
2)第二种预警方案包括有护层接地电流为零告警和护层接地电流与运行电流之比越限告警两种判断方法。
考虑到高压电缆现场运行电流监测有可能监测单相或者三相还有可能不监测。护层接地电流为零告警指分相判别电缆A，B，C三相护层接地电流为零的情况，当没有投入运行电流互感器，其它两相中的任意一相有护层接地电流，且其他两相中的任意一相护层接地电流大于护层接地电流无流定值及本相护层接地电流小于护层无流定值时则告警，若大于则不告警；如果有运行电流互感器投入，且本相运行电流大于运行电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值则告警，若大于则不告警。上述提到的护层接地电流小于护层接地电流无流定值指的是此时的护层接地电流为零。例如A相运行电流投入就修改运行电流投退定值为1，B相运行电流投入就可修改电流定值为2，C相运行电流投入就修改为4，A，B，C三相投入则修改为定值为7，运行电流投退定值可根据实际情况进行修改；如果本相护层接地电流投入本相运行电流参与运行算，如果没有投入可使用其他相运行电流计算，例如A相运行投入其它相没投，根据电缆实际运行情况三相运行电流差别不大，程序会把A相运行电流值分别赋给B，C两相运行电流。
护层接地电流与运行电流之比越限告警指分相判别电缆A，B，C三相护层接地电流与运行电流之比，如果本相运行电流投入，那么本相的运行电流即用本相运行电流参与运算，本相运行电流没有投入，而其它相有投入，则可使用其它相运行电流运算。当护层接地电流与运行电流之比大于电流之比越限设定值则触发告警，如果运行电流没有投入或运行电流过小或护层接地电流与运行电流之比小于返回值则不告警，返回值是越限设定值乘以告警返回系数，电流之比定值与告警返回系数可根据实际情况进行修改。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压电缆金属护层接地监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集高压电缆金属护层的各相护层接地电流及各相运行电流，若投入其中任一相运行电流，且本相运行电流大于运行电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值则告警；若本相运行电流未投入，且其他两相中的任一相护层接地电流大于护层接地电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值则告警。
2.根据权利要求1所述的高压电缆金属护层接地监测方法，其特征在于，若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比大于电流之比越限设定值则触发告警；若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比小于返回值、本相运行电流没有投入或本相运行电流过小则不告警，所述返回值为所述越限设定值乘以告警返回系数。
3.根据权利要求1或2所述的高压电缆金属护层接地监测方法，其特征在于，对各相运行电流进行监测判断时，若本相运行电流未投入，则使用其他相的运行电流进行计算。
4.根据权利要求2所述的高压电缆金属护层接地监测方法，其特征在于，还包括对高压电缆金属护层的各相护层接地电流监测的方法，其过程为：当其中任一相护层接地电流大于护层接地电流越限设定值时触发本相护层接地电流越限告警；或者其中两相护层接地电流的差值大于不平衡越限设定值则触发不平衡越限告警；或者任一相护层接地电流的实时值和历史值的差值连续设定次数的大于突变越限设定值则触发本相突变告警；或者任一相护层接地电流的最大值与最小值之比大于越限设定值则触发本相告警。
5.一种高压电缆金属护层接地监测系统，其特征在于，包括护层接地电流采集装置、运行电流采集装置及监测单元，所述护层接地电流采集装置、运行电流采集装置均与所述监测单元连接，所述护层接地电流采集装置用于采集高压电缆金属护层的护层接地电流，所述运行电流采集装置用于采集高压电缆金属护层的运行电流，并将采集的护层接地电流及运行电流发送给监测单元；所述监测单元用于在若投入其中任一相运行电流，且本相运行电流大于运行电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值时告警；所述监测单元还用于在若本相运行电流未投入，且其他两相中的任一相护层接地电流大于护层接地电流无流定值及本相护层接地电流小于护层接地电流无流定值时告警。
6.根据权利要求5所述的高压电缆金属护层接地监测系统，其特征在于，若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比大于电流之比越限设定值则触发告警；若其中任一相的护层接地电流与运行电流之比小于返回值、本相运行电流没有投入或本相运行电流过小则不告警，所述返回值为所述越限设定值乘以告警返回系数。
7.根据权利要求5或6所述的高压电缆金属护层接地监测系统，其特征在于，对各相运行电流进行监测判断时，若本相运行电流未投入，则使用其他相的运行电流进行计算。
8.根据权利要求6所述的高压电缆金属护层接地监测系统，其特征在于，还包括对高压电缆金属护层的各相护层接地电流监测的方法，其过程为：当其中任一相护层接地电流大于护层接地电流越限设定值时触发本相护层接地电流越限告警；或者其中两相护层接地电流的差值大于不平衡越限设定值则触发不平衡越限告警；或者任一相护层接地电流的实时值和历史值的差值连续设定次数的大于突变越限设定值则触发本相突变告警；或者任一相护层接地电流的最大值与最小值之比大于越限设定值则触发本相告警。
9.根据权利要求5所述的高压电缆金属护层接地监测系统，其特征在于，所述监测单元上设置有开入端口，所述开入端口用于连接到各相接地线及接地铜排上，以监测接地线及接地铜排是否盗割；所述监测单元上还连接有高压电缆温度采集装置，所述高压电缆温度采集装置与电缆接头连接以监测电缆接头的温度。
10.根据权利要求5所述的高压电缆金属护层接地监测系统，其特征在于，还包括站级监控平台，所述站级监控平台与所述监测单元通信连接。
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