CN114814409A - 基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法 - Google Patents

基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法 Download PDF

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CN114814409A
CN114814409A CN202210302024.7A CN202210302024A CN114814409A CN 114814409 A CN114814409 A CN 114814409A CN 202210302024 A CN202210302024 A CN 202210302024A CN 114814409 A CN114814409 A CN 114814409A
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王航
刘福源
夏湛然
杨斌
郭浩然
张亮
涂京
高新昀
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Hubei University of Technology
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Hubei University of Technology
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

Abstract

本发明涉及高压线路故障检测技术，具体涉及基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法，包括建立三相九段式交叉互联高压电缆等效模型；利用安装于交叉互联电缆线路首端及末端的电流传感器测量护层电流；建立护层保护器故障阻抗与护层电流差的传递函数；以电流差相角作为特征量，进行护层保护器故障诊断。并且在制定诊断判据的过程中考虑线芯电流大小、工作电压波动、地阻抗、小段电缆长度以及护层保护器故障程度对护层电流的影响。该检测方法提高了现阶段护层保护器检修的效率和故障诊断的准确性。

Description

基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法
技术领域
本发明属于高压线路故障检测技术领域，特别涉及基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法。
背景技术
目前已有的电缆故障检测方法主要针对环氧板击穿、接地箱进水以及护层破损等故障，护层保护器故障仍依靠人工巡检。并且，目前的检测方法大多采用护层电流幅值、护层电流相对值和护层电流与负载电流比值进行电缆接地系统的故障诊断，在部分情况下，这些诊断判据不能作为护层保护器故障诊断的唯一依据，还需要利用护层电流相角提高故障诊断的准确性。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明提供
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法，包括以下步骤：
步骤1、建立三相九段式交叉互联高压电缆等效模型；
步骤2、利用安装于交叉互联电缆线路首端及末端的电流传感器测量护层电流；
步骤3、建立护层保护器故障阻抗与护层电流差的传递函数；
步骤4、以电流差相角作为特征量，进行护层保护器故障诊断。
在上述基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法中，步骤1的实现包括：
步骤1.1、护层保护器参数测量；
护层保护器包括硅橡胶涂层、上下电极、氧化锌阀片、接线柱和固定用钢螺栓螺母；利用交流电桥测量护层保护器的阻抗，依据氧化锌阀片护层保护器的结构特征，建立护层保护器的等效电路模型：
Figure BDA0003563271390000011
其中，RL和CL分别为护层保护器并联等效电阻和电容，j为虚数因子；
步骤1.2、建立电缆线路模型；
步骤1.2.1、9段电缆上设置的金属护套分别是：第一段金属护套(A1)、第二段金属护套(A2)、第三段金属护套(A3)、第四段金属护套(B1)、第五段金属护套(B2)、第六金属段护套(B3)、第七金属段护套(C1)、第八段金属护套(C2)和第九段金属护套(C3)；
步骤1.2.2、分别安装于交叉互联接地箱中的第一护层保护器(ZL1)、第二护层保护器(ZL2)、第三护层保护器(ZL3)、第四护层保护器(ZL4)、第五护层保护器(ZL5)、第六护层保护器(ZL6)；
步骤1.2.3、安装于电缆线路首端的第一电流传感器(a1)、第二电流传感器(b1)、第三电流传感器(c1)，和安装于电缆线路尾端的第四电流传感器(a2)、第五电流传感器(b2)、第六电流传感器(c2)；
步骤1.3、建立泄漏分量等效电路模型；
步骤1.3.1、第一回路的金属护层中电流差等于第一段金属护套(A1)、第五段金属护套(B2)、第九段金属护套(C3)上流入的泄漏电流：
Figure BDA0003563271390000021
其中，
Figure BDA0003563271390000022
为第六电流传感器(c2)处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000023
为第一电流传感器(a1)处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000024
为第一段金属护套(A1)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000025
为第五段金属护套(B2)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000026
为第九段金属护套(C3)处的泄漏电流；
步骤1.3.2、第二回路的金属护层中的电流差等于第四段金属护套(B1)、第八段金属护套(C2)、第三段金属护套(A3)上流入的泄漏电流：
Figure BDA0003563271390000027
其中，
Figure BDA0003563271390000028
为第四电流传感器(a2)处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000029
为第五电流传感器(b2)处测得的电流，
Figure BDA00035632713900000210
为第四段金属护套(B1)处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000211
为第八段金属护套(C2)处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000212
为第三段金属护套(A3)处的泄漏电流；
步骤1.3.3、第三回路的金属护层中电流差为等于第七段金属护套(C1)、第二段金属护套(A2)、第六段金属护套(B3)处的泄漏电流：
Figure BDA00035632713900000213
Figure BDA0003563271390000031
为第五电流传感器(b2)处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000032
为第三电流传感器(c1)处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000033
为第七侧面金属护套(C1)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000034
为第二段金属护套(A2)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000035
为第六段金属护套(B3)处的泄漏电流。
在上述基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法中，步骤3的实现包括：
步骤3.1、忽略护层自身阻抗，将同一回路中另一个正常护层保护器所在支路视为开路，电缆线路末端地阻抗Re与首端的地阻抗Rg相等：Re＝Rg＝R；Lp，p为1,2,3、Lq，q为4,5,6；分别表示各护层保护器；经化简各回路中护层保护器故障后，
Figure BDA0003563271390000036
和
Figure BDA0003563271390000037
分别表示当护层保护器Lp或Lq发生故障时的电流差：
Figure BDA0003563271390000038
式中，β为故障线路拓扑系数，
Figure BDA0003563271390000039
n＝1,2,3为各回路感应电压相量；
Figure BDA00035632713900000310
Figure BDA00035632713900000311
步骤3.2、设故障前后各护层回路中由线芯流入护层电流的泄漏电流保持不变，αLp、αLq为故障护层保护器系数，第一回路金属护层中泄漏电流、第二回路金属护层中泄漏电流和第三回路金属护层中泄漏电流之和为
Figure BDA00035632713900000312
n＝1,2,3：
Figure BDA00035632713900000313
Figure BDA00035632713900000314
Figure BDA00035632713900000315
步骤3.3、传递函数包括感性耦合分量和泄漏分量；
步骤3.3.1、计算感性耦合分量；
x相线芯与护层(yn)段互阻抗为Zx,Syn，计算公式如下：
Figure BDA0003563271390000041
其中，x和y代表ABC相，f为系统频率，μ0为真空磁导率，dx,Sy表示x相线芯对y相护层几何平均距离，ln为各段电缆长度；
第一回路中感应电动势
Figure BDA0003563271390000042
计算公式如下：
Figure BDA0003563271390000043
第二回路中感应电动势
Figure BDA0003563271390000044
计算公式如下：
Figure BDA0003563271390000045
第三回路中感应电动势
Figure BDA0003563271390000046
计算公式如下：
Figure BDA0003563271390000047
其中，
Figure BDA0003563271390000048
表示A相线芯电流、
Figure BDA0003563271390000049
表示B相线芯电流、
Figure BDA00035632713900000410
表示C相线芯电流；
步骤3.3.2、计算泄漏分量；
电缆绝缘层阻抗Zi的计算公式如下；
Figure BDA00035632713900000411
Figure BDA00035632713900000412
Figure BDA00035632713900000413
其中，ρV为绝缘层的体积电导率；ε0为绝缘层相对介电常数；S为绝缘层的横截面积；DC为线芯导体直径；
第一回路中，
Figure BDA00035632713900000414
为第一段金属护套(A1)处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000415
为第五段金属护套(B2)处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000416
为第九段金属护套(C3)处的泄漏电流；每段上电缆流入的泄漏电流等效作用于每段的中点，绝缘层阻抗Zi远大于其他部分阻抗，
Figure BDA00035632713900000417
不受护层保护器故障的影响，计算过程如下：
Figure BDA0003563271390000051
第二回路中，
Figure BDA0003563271390000052
为第四段金属护套(B1)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000053
为第八段金属护套(C2)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000054
为第三段金属护套(A3)处的泄漏电流；计算过程如下：
Figure BDA0003563271390000055
第三回路中，
Figure BDA0003563271390000056
为第七侧面金属护套(C1)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000057
为第二段金属护套(A2)处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000058
为第六段金属护套(B3)处的泄漏电流；计算过程如下：
Figure BDA0003563271390000059
在上述基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法中，步骤4的实现包括：故障分类与检测；
步骤4.1、故障分类；
护层保护器故障并联等效电阻RL≤100Ω时为低阻抗故障；RL>100Ω为高阻抗故障；高阻故障情况下，电流差相角不作为护层保护器故障的特征量；：
步骤4.2、故障诊断流程：
步骤4.2.1、判断电缆末端与首端电流差的是否等于三段电缆流入的泄漏电流之和，若等于则电缆护层保护器未发生故障或发生高阻故障，反之则线路中有护层保护器发生低阻抗故障；
步骤4.2.2、将线芯电流低于线路满载30％的情况视为诊断结果不准确；
步骤4.2.3、通过护层保护器故障阻抗与电流差的传递函数制定诊断标准，判断护层保护器的故障位置。
与现有技术相比，本发明提出的基于工频护层电流相量差的交叉互联高压电缆护层保护器故障的带电检测方法，通过计算护层保护器故障阻抗与电流差的传递函数，以电缆护层电流差相角为特征量对护层保护器故障进行诊断，提高了现阶段护层保护器检修的效率和故障诊断的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例护层保护器故障诊断方法示意图；
图2(a)为本发明实施例护层保护器结构示意图；
图2(b)为本发明实施例护层保护器等效电路模型；
图2(c)为本发明实施例护层保护器被击穿的碳化通道示意图；
图3为本发明实施例三相九段式交叉互联高压护层保护器结构图；
图4为本发明实施例第一回路护层电流示意图；
图5为本发明实施例交叉互联高压电缆护层感性耦合等效电路图；
图6为本发明实施例第一回路中泄漏分量的等效电路图；
图7为本发明实施例故障诊断流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施例通过建立三相九段式交叉互联高压电缆等效模型，利用安装于交叉互联电缆线路首端及末端的电流传感器测量护层电流，提出利用护层保护器故障阻抗与(末端和首端护层电流差)的传递函数，并以电流差相角作为特征量，制定判据解决护层保护器故障诊断问题。
本实施例是通过以下技术方案来实现的，基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法，依据护层保护器内部结构，使用交流电桥测量护层保护器的等效并联电阻和电容。建立交叉互联高压电缆等效电路模型，提出以电流差为护层保护器故障特征量的检测方法，并给出故障阻抗与电流差的传递函数。制定三相九段交叉互联高压电缆系统中护层保护器的故障诊断流程，并且在制定诊断判据的过程中考虑线芯电流大小、工作电压波动、地阻抗、小段电缆长度以及护层保护器故障程度对护层电流的影响。如图1所示。
1)护层保护器参数测量
护层保护器主要由硅橡胶涂层、上下电极、氧化锌阀片、接线柱和固定用钢螺栓螺母组成，如图2(a)所示。利用交流电桥测量护层保护器的阻抗，依据氧化锌阀片护层保护器的结构特点，建立护层保护器的等效电路模型，如图2(b)所示，其中RL和CL分别为护层保护器并联等效电阻和电容，式1为等效阻抗计算方法，式中j为虚数因子。若护层保护器被击穿，将出现一条由上电极经氧化锌阀片至下电极的碳化通道，此时护层保护器的等效阻抗等物理特性将发生改变，如图2(c)所示。
Figure BDA0003563271390000071
2)电缆线路模型
图3为三相九段式交叉互联高压电缆线路的示意图，图中电缆护层的9个金属护套分段分别为第一段金属护套A1、第二段金属护套A2、第三段金属护套A3、第四段金属护套B1、第五段金属护套B2、第六段金属护套B3、第七段金属护套C1、第八段金属护套C2、第九段金属护套C3；其中，电缆线路包括A、B、C三相；
Figure BDA0003563271390000072
分别为电缆三相的线芯电流；第一护层保护器ZL1、第二护层保护器ZL2、第三护层保护器ZL3、第四护层保护器ZL4、第五护层保护器ZL5、第六护层保护器ZL6为安装于交叉互联接地箱中的护层保护器；第一电流传感器a1、第二电流传感器b1、第三电流传感器c1，和安装于电缆线路尾端的第四电流传感器a2、第五电流传感器b2、第六电流传感器c2为安装电缆线路首尾端的电流传感器。
交叉互联高压电缆护层电流为泄漏电流分量和感性耦合电流分量叠加，因此需分别建立泄漏分量和感性耦合分量的等效电路模型。
3)护层保护器故障诊断原理
如图4所示，以第一回路为例，在正常无故障情况下，由基尔霍夫电流定律第一回路的金属护层中电流差等于第一段金属护套A1、第五段金属护套B2、第九段金属护套C3上流入的泄漏电流：
Figure BDA0003563271390000081
其中，
Figure BDA0003563271390000082
为第六电流传感器c2处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000083
为第一电流传感器a1处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000084
为第一段金属护套A1处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000085
为第五段金属护套B2处的泄漏电流，
Figure BDA0003563271390000086
为第九段金属护套C3处的泄漏电流。
同理，第二回路的金属护层中的电流差等于第四段金属护套B1、第八段金属护套C2、第三段金属护套A3上流入的泄漏电流：
Figure BDA0003563271390000087
其中，
Figure BDA0003563271390000088
为第四电流传感器a2处测得的电流，
Figure BDA0003563271390000089
为第五电流传感器b2处测得的电流，
Figure BDA00035632713900000810
为第四段金属护套B1处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000811
为第八段金属护套C2处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000812
为第三段金属护套A3处的泄漏电流。
同理，第三回路的金属护层中电流差为等于第七段金属护套C1、第二段金属护套A2、第六段金属护套B3处的泄漏电流：
Figure BDA00035632713900000813
Figure BDA00035632713900000814
为第五电流传感器b2处测得的电流，
Figure BDA00035632713900000815
为第三电流传感器c1处测得的电流，
Figure BDA00035632713900000816
为第七侧面金属护套C1处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000817
为第二段金属护套A2处的泄漏电流，
Figure BDA00035632713900000818
为第六段金属护套B3处的泄漏电流。
当护层保护器发生故障后，护层保护器的等效阻抗减小。由于正常护层保护器阻抗值远大于护层阻抗和地阻抗，可以将其所在的支路视为开路。护层保护器发生故障后，对于感应分量电路于故障支路处护层电路分为两条接地的闭合路径；对于泄漏分量，相当于多了一条从电缆线芯经过绝缘层、金属护层和故障护层保护器对地的支路，这将导致电流差的相角改变。通过本实施例提出的护层保护器故障阻抗与电流差传递函数，可以简化护层保护器故障诊断判据的制定过程。
4)传递函数的计算方法
为简化电流差的计算过程，本实施例给出了护层保护器故障阻抗与护层电流的传递函数，推导过程中忽略护层自身阻抗；将同一回路中另一个正常护层保护器所在支路视为开路；电缆线路末端与首端的地阻抗相等，即Re＝Rg＝R。Lp、Lq(p为1,2,3；q为4,5,6)表示各护层保护器。经化简各回路中护层保护器故障后，
Figure BDA0003563271390000091
和
Figure BDA0003563271390000092
分别表示当护层保护器Lp或Lq发生故障时的电流差：
Figure BDA0003563271390000093
式中β为故障线路拓扑系数，
Figure BDA0003563271390000094
为各回路感应电压相量：
Figure BDA0003563271390000095
Figure BDA0003563271390000096
因为电缆绝缘层阻抗远大于元件的阻抗，设故障前后各护层回路中由线芯流入护层电流的泄漏电流保持不变，αLp、αLq为故障护层保护器系数，第一回路金属护层中泄漏电流、第二回路金属护层中泄漏电流和第三回路金属护层中泄漏电流之和为
Figure BDA0003563271390000097
Figure BDA0003563271390000098
Figure BDA0003563271390000099
Figure BDA00035632713900000910
传递函数主要由感性耦合分量和泄漏分量两部分组成：
①感性耦合分量计算
图5为交叉互联高压电缆护层感性耦合等效电路图。x相线芯与护层yn段互阻抗为Zx,Syn，计算公式如下。其中x和y代表ABC相，f为系统频率，μ0为真空磁导率，dx,Sy表示x相线芯对y相护层几何平均距离，ln为各段电缆长度。
Figure BDA00035632713900000911
Figure BDA0003563271390000101
由三相线芯电路和第一回路中第一段金属护套A1、第五段金属护套B2、第九段金属护套C3之间的磁场相互作用引起计算公式如下：
Figure BDA0003563271390000102
第二回路中感应电动势
Figure BDA0003563271390000103
与第三回路中感应电动势
Figure BDA0003563271390000104
Figure BDA0003563271390000105
计算公式如下：
Figure BDA0003563271390000106
Figure BDA0003563271390000107
②泄漏分量计算
电缆绝缘层阻抗Zi计算过程见式(14)-(16)，ρV为绝缘层的体积电导率；ε0为绝缘层相对介电常数；S为绝缘层的横截面积；DC为线芯导体直径。
Figure BDA0003563271390000108
Figure BDA0003563271390000109
Figure BDA00035632713900001010
本实施你将以第一回路为例介绍护层电流的计算方法，第一回路中泄漏分量的等效电路如图6所示；
Figure BDA00035632713900001011
分别为电缆A1、B2、C3处的泄漏电流。每段上电缆流入的泄漏电流等效作用于每小段的中点，绝缘层阻抗Zi远大于其他部分阻抗，因此
Figure BDA00035632713900001012
可近似认为不受护层保护器故障的影响，计算过程如下：
Figure BDA00035632713900001013
第二回路和第三回路泄漏电流分别为
Figure BDA00035632713900001014
为：
Figure BDA0003563271390000111
Figure BDA0003563271390000112
5)故障分类与检测
本实施例护层保护器故障并联等效电阻RL≤100Ω时为低阻抗故障；RL>100Ω为高阻抗故障。由于高阻故障情况下，同一回路中两处护层保护器故障引起的电流差相角接近，约为三段护层回路上泄漏电流之和，此时电流差相角不宜作为护层保护器故障的特征量。
具体实施时，见表1，在已知线路参数和护层保护器故障阻抗的情况下，通过传递函数计算故障所在护层回路的电流差。在制定判据时需考虑现场电缆参数、电缆线芯电流、三小段电缆长度、地阻抗以及线芯电压等影响因素的影响。
表1电缆参数
参数/单位 数值 参数/单位 数值
AB相间距/m 0.27 工作电压/kV 110
BC相间距/m 0.27 护套单位长度电阻/Ω·m<sup>-1</sup> 4.26×10<sup>-5</sup>
AC相间距/m 0.54 绝缘层体积电阻率/Ω·m 10<sup>15</sup>
地电阻/Ω 0.50 第一段长度/m 425
金属导体外径/mm 35.90 第二段长度/m 477
绝缘层厚度/mm 17.30 第三段长度/m 536
金属护层厚度/mm 2 自由空间介电常数 8.85×10<sup>-12</sup>
频率/Hz 50 相对介电常数 2.30
以表1中的电缆线路参数为例制定了护层保护器故障诊断的标准，见表2。
表2护层保护器故障定位标准
Figure BDA0003563271390000113
故障诊断流程如下：
(1)判断电缆末端与首端电流差的是否等于三小段电缆流入的泄漏电流之和，若等于则电缆护层保护器未发生故障或发生高阻故障，反之则线路中有护层保护器发生低阻抗故障。
(2)考虑到线芯电流对判断结果的影响，本专利将线芯电流低于线路满载30％的情况视为诊断结果不准确。
(3)通过护层保护器故障阻抗与电流差的传递函数制定诊断标准，判断护层保护器具体的故障位置。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、建立三相九段式交叉互联高压电缆等效模型；
步骤2、利用安装于交叉互联电缆线路首端及末端的电流传感器测量护层电流；
步骤3、建立护层保护器故障阻抗与护层电流差的传递函数；
步骤4、以电流差相角作为特征量，进行护层保护器故障诊断。
2.根据权利要求1所述基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法，其特征在于：步骤1的实现包括：
步骤1.1、护层保护器参数测量；
护层保护器包括硅橡胶涂层、上下电极、氧化锌阀片、接线柱和固定用钢螺栓螺母；利用交流电桥测量护层保护器的阻抗，依据氧化锌阀片护层保护器的结构特征，建立护层保护器的等效电路模型：
Figure FDA0003563271380000011
其中，RL和CL分别为护层保护器并联等效电阻和电容，j为虚数因子；
步骤1.2、建立电缆线路模型；
步骤1.2.1、9段电缆上设置的金属护套分别是：第一段金属护套(A1)、第二段金属护套(A2)、第三段金属护套(A3)、第四段金属护套(B1)、第五段金属护套(B2)、第六金属段护套(B3)、第七金属段护套(C1)、第八段金属护套(C2)和第九段金属护套(C3)；
步骤1.2.2、分别安装于交叉互联接地箱中的第一护层保护器(ZL1)、第二护层保护器(ZL2)、第三护层保护器(ZL3)、第四护层保护器(ZL4)、第五护层保护器(ZL5)、第六护层保护器(ZL6)；
步骤1.2.3、安装于电缆线路首端的第一电流传感器(a1)、第二电流传感器(b1)、第三电流传感器(c1)，和安装于电缆线路尾端的第四电流传感器(a2)、第五电流传感器(b2)、第六电流传感器(c2)；
步骤1.3、建立泄漏分量等效电路模型；
步骤1.3.1、第一回路的金属护层中电流差等于第一段金属护套(A1)、第五段金属护套(B2)、第九段金属护套(C3)上流入的泄漏电流：
Figure FDA0003563271380000021
其中，
Figure FDA0003563271380000022
为第六电流传感器(c2)处测得的电流，
Figure FDA0003563271380000023
为第一电流传感器(a1)处测得的电流，
Figure FDA0003563271380000024
为第一段金属护套(A1)处的泄漏电流，
Figure FDA0003563271380000025
为第五段金属护套(B2)处的泄漏电流，
Figure FDA0003563271380000026
为第九段金属护套(C3)处的泄漏电流；
步骤1.3.2、第二回路的金属护层中的电流差等于第四段金属护套(B1)、第八段金属护套(C2)、第三段金属护套(A3)上流入的泄漏电流：
Figure FDA0003563271380000027
其中，
Figure FDA0003563271380000028
为第四电流传感器(a2)处测得的电流，
Figure FDA0003563271380000029
为第五电流传感器(b2)处测得的电流，
Figure FDA00035632713800000210
为第四段金属护套(B1)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000211
为第八段金属护套(C2)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000212
为第三段金属护套(A3)处的泄漏电流；
步骤1.3.3、第三回路的金属护层中电流差为等于第七段金属护套(C1)、第二段金属护套(A2)、第六段金属护套(B3)处的泄漏电流：
Figure FDA00035632713800000213
Figure FDA00035632713800000214
为第五电流传感器(b2)处测得的电流，
Figure FDA00035632713800000215
为第三电流传感器(c1)处测得的电流，
Figure FDA00035632713800000216
为第七侧面金属护套(C1)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000217
为第二段金属护套(A2)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000218
为第六段金属护套(B3)处的泄漏电流。
3.根据权利要求1所述基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法，其特征在于：步骤3的实现包括：
步骤3.1、忽略护层自身阻抗，将同一回路中另一个正常护层保护器所在支路视为开路，电缆线路末端地阻抗Re与首端的地阻抗Rg相等：Re＝Rg＝R；Lp，p为1,2,3、Lq，q为4,5,6；分别表示各护层保护器；经化简各回路中护层保护器故障后，
Figure FDA00035632713800000219
和
Figure FDA00035632713800000220
分别表示当护层保护器Lp或Lq发生故障时的电流差：
Figure FDA00035632713800000221
式中，β为故障线路拓扑系数，
Figure FDA0003563271380000031
为各回路感应电压相量；
Figure FDA0003563271380000032
Figure FDA0003563271380000033
步骤3.2、设故障前后各护层回路中由线芯流入护层电流的泄漏电流保持不变，αLp、αLq为故障护层保护器系数，第一回路金属护层中泄漏电流、第二回路金属护层中泄漏电流和第三回路金属护层中泄漏电流之和为
Figure FDA0003563271380000034
Figure FDA0003563271380000035
Figure FDA0003563271380000036
Figure FDA0003563271380000037
步骤3.3、传递函数包括感性耦合分量和泄漏分量；
步骤3.3.1、计算感性耦合分量；
x相线芯与护层(yn)段互阻抗为Zx,Syn，计算公式如下：
Figure FDA0003563271380000038
其中，x和y代表ABC相，f为系统频率，μ0为真空磁导率，dx,Sy表示x相线芯对y相护层几何平均距离，ln为各段电缆长度；
第一回路中感应电动势
Figure FDA0003563271380000039
计算公式如下：
Figure FDA00035632713800000310
第二回路中感应电动势
Figure FDA00035632713800000311
计算公式如下：
Figure FDA00035632713800000312
第三回路中感应电动势
Figure FDA00035632713800000313
计算公式如下：
Figure FDA0003563271380000041
其中，
Figure FDA0003563271380000042
表示A相线芯电流、
Figure FDA0003563271380000043
表示B相线芯电流、
Figure FDA0003563271380000044
表示C相线芯电流；
步骤3.3.2、计算泄漏分量；
电缆绝缘层阻抗Zi的计算公式如下；
Figure FDA0003563271380000045
Figure FDA0003563271380000046
Figure FDA0003563271380000047
其中，ρV为绝缘层的体积电导率；ε0为绝缘层相对介电常数；S为绝缘层的横截面积；DC为线芯导体直径；
第一回路中，
Figure FDA0003563271380000048
为第一段金属护套(A1)处的泄漏电流，
Figure FDA0003563271380000049
为第五段金属护套(B2)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000410
为第九段金属护套(C3)处的泄漏电流；每段上电缆流入的泄漏电流等效作用于每段的中点，绝缘层阻抗Zi远大于其他部分阻抗，
Figure FDA00035632713800000411
不受护层保护器故障的影响，计算过程如下：
Figure FDA00035632713800000412
第二回路中，
Figure FDA00035632713800000413
为第四段金属护套(B1)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000414
为第八段金属护套(C2)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000415
为第三段金属护套(A3)处的泄漏电流；计算过程如下：
Figure FDA00035632713800000416
第三回路中，
Figure FDA00035632713800000417
为第七侧面金属护套(C1)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000418
为第二段金属护套(A2)处的泄漏电流，
Figure FDA00035632713800000419
为第六段金属护套(B3)处的泄漏电流；计算过程如下：
Figure FDA0003563271380000051
4.根据权利要求1所述基于护层电流角差的高压电缆保护器故障在线检测方法，其特征在于：步骤4的实现包括：故障分类与检测；
步骤4.1、故障分类；
护层保护器故障并联等效电阻RL≤100Ω时为低阻抗故障；RL>100Ω为高阻抗故障；高阻故障情况下，电流差相角不作为护层保护器故障的特征量；：
步骤4.2、故障诊断流程：
步骤4.2.1、判断电缆末端与首端电流差的是否等于三段电缆流入的泄漏电流之和，若等于则电缆护层保护器未发生故障或发生高阻故障，反之则线路中有护层保护器发生低阻抗故障；
步骤4.2.2、将线芯电流低于线路满载30％的情况视为诊断结果不准确；
步骤4.2.3、通过护层保护器故障阻抗与电流差的传递函数制定诊断标准，判断护层保护器的故障位置。
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