電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1、電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 山東杰訊電氣電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案山東杰訊電氣有限公司山東杰訊電氣有限公司是集科研、生產(chǎn)及銷售為一體的高新科技企業(yè)。主要從事電力電氣設(shè)備，電力測(cè)試儀器研發(fā)設(shè)計(jì)，制造以及國內(nèi)外各大電力測(cè)試儀器等的代理銷售。山東杰訊電氣有限公司自成立以來，一貫堅(jiān)持以“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，誠信為本”的原則。公司可持續(xù)價(jià)值觀念，加強(qiáng)科技創(chuàng)新，深化管理創(chuàng)新，以“打造價(jià)值杰訊，創(chuàng)新杰訊，綠色杰訊，幸福杰訊，創(chuàng)造世界一流的高新科技企業(yè)”為目標(biāo)。以雄厚的科技研發(fā)實(shí)力及優(yōu)秀的售后服務(wù)，致力于電力事業(yè)，服務(wù)于電力企業(yè)，努力把公司建設(shè)成為高新科技企業(yè)，為電力系統(tǒng)及電力相關(guān)企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備及檢測(cè)儀器。

2、 以科技為先導(dǎo)，以服務(wù)為宗旨，以優(yōu)質(zhì)為基石，以誠信為使命，鑄就杰訊電氣的企業(yè)精神。山東杰訊電氣有限公司的發(fā)展離不開廣大的信任與直持，愿與新老客戶精誠合作，在以后的發(fā)展中公司將為您們提供的更精良的產(chǎn)品，更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。企業(yè)文化：團(tuán)結(jié)互助，敬業(yè)負(fù)責(zé)，積極進(jìn)取，用于創(chuàng)新。電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目的和意義隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大。由于土地資源緊張，同時(shí)為了美化環(huán)境，電力線路必須由以往占地多的明線方式改為埋地的電纜方式。因此，電力電纜獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但由于各種因素的影響，在運(yùn)行中，電力電纜也會(huì)發(fā)生故障。根據(jù)電纜自身構(gòu)成特性和運(yùn)行情況來看，造成電力電纜故障的因素主要有：機(jī)械損傷、絕緣

3、受潮、絕緣老化變質(zhì)、過電壓、設(shè)計(jì)和制作工藝不良、材料缺陷、防護(hù)層腐蝕、電纜絕緣物流失等。同時(shí)，由于電纜應(yīng)用數(shù)量的增多及運(yùn)行時(shí)間和負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)等原因，電力電纜發(fā)生故障越來越頻繁。由于電纜線路大多敷設(shè)在電纜溝內(nèi)或埋入地下，一旦發(fā)生故障，尋找起來十分困難，往往要花費(fèi)數(shù)小時(shí)，甚至幾天的時(shí)間。這樣不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力，而且還會(huì)造成難以估量的停電損失。因此迅速、準(zhǔn)確地確定電力電纜故障點(diǎn)，可以減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電帶來的損失?？焖偾谐收喜⑴懦收蠈?duì)提高電力系統(tǒng)供電可靠性和穩(wěn)定性具有決定性作用。本公司根據(jù)電纜線路中行波的傳輸特性，分析電力電纜一些常規(guī)故障中的暫態(tài)行波的故

4、障信息，在國內(nèi)率先研發(fā)出JXD-3000電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)即單端電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)，能夠根據(jù)采集的電纜的暫態(tài)行波進(jìn)行故障預(yù)警選線自動(dòng)測(cè)距。交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜結(jié)構(gòu)1） 導(dǎo)體。導(dǎo)體為覆蓋的退火單線絞制，緊壓成圓形。為減少導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，提高電纜的傳輸容量。2） 內(nèi)半導(dǎo)體屏蔽。導(dǎo)體屏蔽應(yīng)為擠包半導(dǎo)體層，由擠出的交聯(lián)型超光滑半導(dǎo)體材料均勻的包覆在導(dǎo)體上。表面應(yīng)光滑。不能有尖角，顆粒，燒焦或插傷的痕跡。3）交聯(lián)聚乙烯絕緣。電纜的主絕緣由擠出的交聯(lián)聚乙烯組成，采用超精料。4）外半導(dǎo)體屏蔽。亦為擠包半導(dǎo)體層，要求絕緣屏蔽與絕緣層同時(shí)擠出。絕緣屏蔽是不可剝離的交聯(lián)型材料，以確保與絕緣層

5、緊密結(jié)合。其要求同導(dǎo)體屏蔽。5）軟銅帶。一般有疏繞軟銅線組成，外表面用反向銅線或銅帶扎緊。6）包帶。金屬護(hù)套有鉛或鋁擠包成型，或用鋁 銅 不銹鋼板縱向卷包后焊接而成。7）外護(hù)套。外護(hù)套有聚氯乙烯（或由其它材料組成等）組成。交聯(lián)聚乙烯電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)狀況及分析當(dāng)前，我國的電纜運(yùn)行單位對(duì)XIPE電纜大多采用投運(yùn)前或周期性耐壓試驗(yàn)，一些安裝缺陷以及需經(jīng)數(shù)年發(fā)展才能逐步顯現(xiàn)的電纜缺陷難以發(fā)現(xiàn)。近年來，研究人員提出對(duì)電纜在運(yùn)行過程中顯現(xiàn)的物理特性(如局部放電、溫度、接地電流、介質(zhì)損耗)等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)并基于監(jiān)測(cè)結(jié)果推斷電纜的運(yùn)行狀態(tài)。上述方法可及時(shí)獲取電纜狀態(tài)信息，對(duì)提早發(fā)現(xiàn)故障隱

6、患，防止運(yùn)行事故十分有效是未來電纜運(yùn)行維護(hù)的重要手段。本文對(duì)我國XIPE電力電纜在線監(jiān)測(cè)及檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，對(duì)各種監(jiān)測(cè)手段的優(yōu)、缺點(diǎn)及可行性進(jìn)行討論，提出適合我國高壓XIPE電纜線路的在線監(jiān)測(cè)方法。通過在線監(jiān)測(cè)或檢測(cè)這些信息，能及時(shí)了解電纜系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保障其安全、可靠地運(yùn)行。行討論，提出適合我國高壓XIPE電纜線路的在線監(jiān)測(cè)方法。2 XLPE電纜系統(tǒng)中的缺陷電纜運(yùn)行系統(tǒng)由電纜本體和附件共同構(gòu)成。其中，附件又包括中間接頭、終端接頭及交叉互聯(lián)系統(tǒng)。電纜系統(tǒng)在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行過程中，均可能因生產(chǎn)工藝不良或人為操作不當(dāng)而引入缺陷。電纜系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的缺陷，在運(yùn)行過程中，上述缺陷受外

7、施電場(chǎng)作用而發(fā)生局部放電、局部溫升、介質(zhì)損耗增大等物理現(xiàn)象，加速電纜系統(tǒng)老化，甚至造成電纜系統(tǒng)事故。研究證明，上述物理現(xiàn)象會(huì)以聲、光、電、熱等形式表現(xiàn)出來。通過在線監(jiān)測(cè)或檢測(cè)這些信息，能及時(shí)了解電纜系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保障其安全、可靠地運(yùn)行。XLPE電力電纜系統(tǒng)中的缺陷種類及危害性（1）機(jī)械損傷機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機(jī)械損傷很輕微，當(dāng)時(shí)并沒有造成故障，但在幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展成故障。造成電纜機(jī)械損傷的主要有以下幾種原因：1）安裝時(shí)損傷：在安裝時(shí)不小心碰傷電纜，機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲而損傷電纜；2）直接受外力損壞：在安裝后電纜路徑上或電纜附近進(jìn)行

8、城建施工，使電纜受到直接的外力損傷；3）行駛車輛的震動(dòng)或沖擊性負(fù)荷會(huì)造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損；4）因自然現(xiàn)象造成的損傷：如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。（2）絕緣受潮絕緣受潮后引起故障。造成電纜受潮的主要原因有：1）因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水；2）電纜制造不良，金屬護(hù)套有小孔或裂縫；3）金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔；（3）絕緣老化變質(zhì)電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學(xué)生成物，腐蝕絕緣；絕緣中的水分

9、使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣下降。過熱會(huì)引起絕緣老化變質(zhì)。電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱，使絕緣碳化。電纜過負(fù)荷是電纜過熱很重要的因素。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會(huì)因本身過熱而使絕緣加速損壞。（4）過電壓大氣與內(nèi)部過電壓作用，使電纜絕緣擊穿，形成故障，擊穿點(diǎn)一般是存在缺陷。（5）設(shè)計(jì)和制作工藝不良中間接頭和終端頭的防水、電場(chǎng)分布設(shè)計(jì)不周密，材料選用不當(dāng)，工藝不良、不按規(guī)程要求制作會(huì)造成電纜頭故障。（6）材料缺陷材料缺陷主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。一是電纜制造的問題，鉛（鋁）護(hù)層留下的缺陷；在包纏絕緣過程中，紙絕緣上出現(xiàn)

10、褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷；二是電纜附件制造上的缺陷，如鑄鐵件有砂眼，瓷件的機(jī)強(qiáng)度不夠，其它零件不符合規(guī)格或組裝時(shí)不密封等；三是對(duì)絕緣材料的維護(hù)管理不善，造成電纜絕緣受潮、臟污和老化。（7）護(hù)層的腐蝕由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使電纜鉛包外皮受腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)、開裂或穿孔，造成故障。（8）電纜的絕緣物流失油浸紙絕緣電纜敷設(shè)時(shí)地溝凸凹不平，或處在電桿上的戶外頭，由于起伏、高低落差懸殊，高處的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。XLPE電纜系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及方法1）局部放電在線監(jiān)測(cè)局部放電指在電場(chǎng)作用下發(fā)生在絕緣中非貫穿性的放電現(xiàn)象。電纜或電纜附件中發(fā)生的局部放電信號(hào)幅值

11、可達(dá)20000A，頻帶可達(dá)100MHz-250MHz。電纜局部放電的在線監(jiān)測(cè)是指通過傳感器系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集額定運(yùn)行電壓下電纜系統(tǒng)內(nèi)的局部放電信號(hào)，并將其傳輸至終端，進(jìn)行后續(xù)的處理和判斷。因此，傳感器系統(tǒng)對(duì)能否準(zhǔn)確獲取放電信號(hào)舉關(guān)重要。近年來研究人員分別開發(fā)電容耦合、電感耦合及超聲波傳感器。電容耦合傳感器通過在局部放電信號(hào)激發(fā)的電場(chǎng)中耦合能量，直接獲取電信號(hào)。該傳感器在安裝時(shí)。既可以利用電纜及其接頭中已有的金屬結(jié)構(gòu)，也可安裝金屬薄片構(gòu)成電容性電極從而直接耦合放電信號(hào)。電容耦合傳感器按其安裝位最可分為內(nèi)置式和外置式。傳統(tǒng)內(nèi)置式傳感器安裝時(shí)，需將電纜絕緣護(hù)套和金屬護(hù)層割開，將金屬箔纏繞在外半導(dǎo)電層上，之

12、后再將金屬護(hù)層和絕緣護(hù)套分別復(fù)原，將信號(hào)線從金屬箔和金屬護(hù)層間引出。該方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是安裝時(shí)工藝要求較嚴(yán)格，必須做好護(hù)套復(fù)原和防水工作。近年來，研究人員提出采用接頭處的外半導(dǎo)電層作為取樣電阻。直接耦合放電信號(hào)的方法，該傳感器安裝時(shí)，需先在應(yīng)力錐外側(cè)貼附一層銅網(wǎng)，將信號(hào)線的線芯與該銅網(wǎng)相連，信號(hào)線的接地網(wǎng)與電纜的金屬護(hù)層連接。該方法的優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)便，抗干擾能力強(qiáng)，但需要與電纜生產(chǎn)廠家協(xié)商信號(hào)線的引出方法。該方法已在英國倫敦的電纜線路上應(yīng)用，并獲得了較好的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果。外置式電容傳感器。該方法將一對(duì)金屬薄片分別貼在電纜中間接頭的兩側(cè)，將信號(hào)線與金屬薄片相連。通過檢測(cè)阻抗測(cè)最放電信號(hào)。該

13、方法的優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單且由于采用了差分接線方法，可有效抑制兩側(cè)本體放電信號(hào)的干擾，具有對(duì)電纜中間接頭局部放電定位的功能；缺點(diǎn)是易受外界電磁噪聲干擾。此外對(duì)于直埋式敷設(shè)的XLPE電纜線路，環(huán)境因素如土壤電導(dǎo)率、濕度等均可能對(duì)外置式電容傳感器的測(cè)量穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。電感耦合傳感器的基本原理為將線圈纏繞在有放電電流信號(hào)流過的導(dǎo)體上，該放電信號(hào)可在線圈輸出端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，該電勢(shì)即反映了局部放電的信息。基于電感耦合法研制的傳感器中，羅果夫斯基線圈是最有代表性的。該方法將內(nèi)置式羅氏線圈傳感器安裝在電纜接頭內(nèi)部的金屬屏蔽連接線上，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，受外界電磁干擾小，缺點(diǎn)為電纜接頭施工時(shí)傳感器的安裝工藝較復(fù)雜。外

14、置式羅氏線圈傳感器。該方法將傳感器做成卡鉗型，直接夾在電纜的接地線上。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)便，但易受外部電磁干擾影響。超聲波傳感器在電力電纜局部放電檢測(cè)中已獲得廣泛應(yīng)用。電纜中局部放電激發(fā)的聲信號(hào)頻帶較寬，可在電纜外部采用加速度或聲發(fā)射傳感器檢測(cè)到。聲學(xué)方法是非侵入式的且受外部電磁噪聲影響較小，是比較理想的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。聲信號(hào)在電纜中的傳輸速率不高，還可用來對(duì)局部放電源進(jìn)行定位。超聲波檢測(cè)系統(tǒng)通常采用壓電晶體作傳感器，其工作頻帶通常為60300 kHz研究顯示，電纜絕緣介質(zhì)對(duì)聲波的吸收隨著聲波頻率的增大而增加，故聲波信號(hào)中的高頻部分衰減很快；另一方面，聲波信號(hào)的低頻部分易受外界噪聲干擾而不宜

15、采用。綜合考慮上述兩方面的影響，電纜附件局部放電的超聲波檢測(cè)頻帶常設(shè)定在3040 kHz。考慮到聲音傳播的衰減，能采集到的聲信號(hào)很微弱，該方法較適用于對(duì)電纜附件進(jìn)行接觸式的測(cè)量。超聲波傳感器的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量操作簡(jiǎn)便。不受電磁噪聲的干擾；缺點(diǎn)是所測(cè)聲信號(hào)與放電量之間的關(guān)系尚不明確，通常需橫向比較測(cè)量結(jié)果來推斷局部放電的情況。2）溫度在線監(jiān)測(cè)電纜在運(yùn)行過程中，因線芯流過大電流而發(fā)熱。監(jiān)測(cè)電纜的溫度，既可獲取電纜絕緣的工作狀況；也可通過計(jì)算線路的載流量，了解線路運(yùn)行狀態(tài)。目前，應(yīng)用比較廣泛的電纜溫度測(cè)量方法是分布式光纖測(cè)溫。該方法主要依據(jù)光纖的光時(shí)域反射原理及光纖的背向拉曼散射溫度效應(yīng)?；谒鶞y(cè)溫度，可

16、對(duì)電纜的載流量進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步獲得電纜運(yùn)行信息。測(cè)溫光纖既可以敷設(shè)在電纜護(hù)套內(nèi)，即內(nèi)置式；也可沿線敷設(shè)在電纜護(hù)套外，即外置式。雖然該測(cè)溫系統(tǒng)具有測(cè)量距離長(zhǎng)、測(cè)溫精度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在空間分辨率較低、對(duì)因各類缺陷造成的局部溫升不敏感、易受敷設(shè)環(huán)境溫度、濕度影響等缺點(diǎn)。這也是在未來的研究和工程實(shí)踐中，需要解決的問題。紅外熱成像技術(shù)也常被應(yīng)用于電纜附件的在線溫度檢測(cè)。該技術(shù)是利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)接收被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射，將其能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上。在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測(cè)器之間采用光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)物體的紅外熱像進(jìn)行掃描，并聚焦在單元或分光探測(cè)器上，由探測(cè)器將紅外輻射

17、能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過電視屏或監(jiān)測(cè)器顯示。該熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，與可見光圖像相比，缺少層次感和立體感。為更有效地判斷被測(cè)目標(biāo)的紅外熱分布場(chǎng)，常采用一些輔助手段來增加儀器的功能，如圖像亮度、對(duì)比度的控制，偽色彩描繪等技術(shù)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明。電纜附件發(fā)生故障前，缺陷經(jīng)常伴生局部發(fā)熱，采用紅外熱像儀對(duì)電纜附件進(jìn)行有針對(duì)性的在線檢測(cè)，可發(fā)現(xiàn)電纜附件的發(fā)熱性缺陷及時(shí)做出相應(yīng)防范措施，防止電纜故障的發(fā)生。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量靈敏度高、結(jié)果直觀、可靠性好；但測(cè)量結(jié)果難以對(duì)缺陷程度準(zhǔn)確定量。3)接地電流在線監(jiān)測(cè)3-35kV及以E電壓等級(jí)的電力電纜均為單芯或三芯電纜。因電纜金

18、屬護(hù)層與線芯中交流電流產(chǎn)生的磁力線相鉸鏈，使其出現(xiàn)較高的感應(yīng)電壓，故需采取接地措施。通常，短線路(500M)電纜的金屬護(hù)層采用一端直接接地、另一端經(jīng)間隙或保護(hù)電阻接地的方式；長(zhǎng)線路(1000M以上)電纜的金屬護(hù)層則采用方式；長(zhǎng)線路(1000M以上)電纜的金屬護(hù)層則采用三相分段交叉互聯(lián)兩端接地的方式。當(dāng)電纜絕緣護(hù)套破損、金屬護(hù)層出現(xiàn)兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大環(huán)流，嚴(yán)重時(shí)可超過負(fù)荷電流的50以上。環(huán)流損耗使金屬護(hù)層發(fā)熱，加速電纜主絕緣的老化，威脅電纜運(yùn)行安全。監(jiān)測(cè)電纜的接地電流，可獲取電纜外護(hù)套的完整性信息。此外，當(dāng)電纜主絕緣內(nèi)的水樹枝發(fā)展時(shí)，其電容量發(fā)生變化，使得流經(jīng)主絕緣的容性電流發(fā)生變化。

19、在線監(jiān)測(cè)接地電流中容性分量的變化，亦可獲取電纜絕緣老化的信息。目前，該方法通常采用在接地線上安裝工頻電流互感器實(shí)現(xiàn)，無需改變接地線的連接方式，適合1-35kV及以上電壓等級(jí)電纜線路。4) tanð在線檢測(cè)法。tanð在線監(jiān)介質(zhì)損耗角正切tanð是反映電介質(zhì)材料介電特性的基本參數(shù)，已被廣泛應(yīng)用于變壓器、套管、互感器等電力設(shè)備的絕緣檢測(cè)，電力電纜的tanð測(cè)量方法與大多電容性設(shè)備的測(cè)試方法相同，即分別從電壓互感器和電流互感器獲取電壓、電流信號(hào)通過數(shù)字化的測(cè)試裝置，測(cè)出：時(shí)間的相位差。從而獲得tanð。典型的tanð在線檢測(cè)法是檢測(cè)兩個(gè)IE

20、弦波過零點(diǎn)的時(shí)間差，再通過頻率和時(shí)間差來計(jì)算相位差。tanð在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)該方法對(duì)過零點(diǎn)的檢測(cè)精度要求很高，因此對(duì)過零檢測(cè)器的穩(wěn)定性有較高要求。此外，該方法對(duì)測(cè)量信號(hào)本身的要求也較高，因?yàn)榀B加在工頻信號(hào)過零點(diǎn)附近的一些干擾，常常會(huì)影響過零點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，諧波對(duì)正確檢測(cè)過零點(diǎn)也有重要影響此外，由于介質(zhì)損耗僅反映電纜線路絕緣整體性能的優(yōu)劣，而無法刻畫線路局部因老化、受潮等因素引發(fā)的絕緣劣化，因此tanð的在線監(jiān)測(cè)并未在電纜運(yùn)行單位中得到推廣。4）終端電暈放電在線檢測(cè)紫外成像法是近年來發(fā)展的用于在線檢測(cè)外絕緣系統(tǒng)放電狀態(tài)的新技術(shù)。紫外成像檢測(cè)系統(tǒng)主要包括：紫外成像物鏡、紫外光濾光鏡、

21、紫外像增強(qiáng)系統(tǒng)、CCD相機(jī)、圖像顯示等。紫外信號(hào)源經(jīng)背景光照射，從信號(hào)源傳輸?shù)匠上耒R頭的有信號(hào)源自身輻射的紫外光，也有信號(hào)源反射的背景光。成像光束經(jīng)過紫外成像鏡頭后，有一部分背景光被濾除。另一部分背景光仍存在。其后光束再通過“日盲”濾光片，照紫外像增強(qiáng)器的光電陰極E，經(jīng)過紫外像增強(qiáng)器后，信號(hào)被放大并轉(zhuǎn)化為可見光信號(hào)輸出。然后，成像光束經(jīng)CCD相機(jī)，經(jīng)信號(hào)處理后輸出到觀察記錄設(shè)備。目前，該技術(shù)已在我國幾個(gè)大城市的電力部門得到應(yīng)用，主要進(jìn)行導(dǎo)線外傷探測(cè)、高壓設(shè)備污染檢查、絕緣子放電檢測(cè)及絕緣缺陷檢測(cè)等。該項(xiàng)技術(shù)同樣可用于對(duì)1-35kV及以上電壓等級(jí)電纜的戶外終端電暈放電情況進(jìn)行在線檢測(cè)，為電纜運(yùn)行

22、部門提供更多的電纜系統(tǒng)運(yùn)行信息。行波測(cè)距法。5）行波法A型裝置利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波在測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)間來回往返的時(shí)間與行波波速之積來確定故障位置；B型裝置利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波到達(dá)兩端的時(shí)間差與波速之積來確定故障位置； C型裝置是在故障發(fā)生時(shí)于線路的一端施加高壓高頻或直流脈沖信號(hào)，根據(jù)脈沖往返時(shí)間來確定故障位置；D型裝置是在 B型裝置的基礎(chǔ)上建立了基于全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）精確對(duì)時(shí)的雙端行波法，使得行波故障測(cè)距的實(shí)現(xiàn)既簡(jiǎn)單又精確穩(wěn)定，并且有良好的適應(yīng)性；E型裝置出現(xiàn)時(shí)間稍晚，它采用單端方式，原理是捕捉線路發(fā)生故障后的斷路器重合閘產(chǎn)生的電流行波進(jìn)行

23、定位，它同樣可以測(cè)量永久短路故障、開路故障以及在健全線路中測(cè)量線路全長(zhǎng)；F型裝置原理（單端測(cè)距原理）則利用故障線路在斷路器分閘時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)行波在行波的測(cè)量點(diǎn)與產(chǎn)生故障的地點(diǎn)之間往返一次的傳播所用的時(shí)間與行波的速度積計(jì)算發(fā)生故障點(diǎn)的距離。（1）A型行波法原理A型法是一種單端行波測(cè)距法，其利用線路故障時(shí)自身產(chǎn)生的暫態(tài)行波信號(hào)實(shí)現(xiàn)故障定位。在XLPE電纜發(fā)生故障時(shí)，故障產(chǎn)生的行波浪涌在故障點(diǎn)及母線之間來回反射，利用故障線路在測(cè)量端感受到的第一個(gè)正向行波浪涌與其在故障點(diǎn)反射回的行波信號(hào)之間的時(shí)間差，計(jì)算測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離。單端A型測(cè)距原理示意圖設(shè)S端為測(cè)量端,波速為v，故障初始行波與故障點(diǎn)反射波

24、到達(dá)本端母線的時(shí)間分別為Ts1,Ts2,則故障距離原理可用公式表示為：當(dāng)故障點(diǎn)在線路中點(diǎn)以內(nèi)時(shí),來自故障線路方向的第二個(gè)同極性行波波頭是故障點(diǎn)反射波,根據(jù)它與故障初始行波的時(shí)間差t,利用上式來實(shí)現(xiàn)測(cè)距。當(dāng)故障點(diǎn)在線路中點(diǎn)以外時(shí),來自線路方向的第二個(gè)行波波頭是來自故障線路對(duì)端的反射波,雖然電流行波在對(duì)端一般產(chǎn)生正反射以及故障點(diǎn)透射系數(shù)為正數(shù),由于向?qū)Χ诉\(yùn)動(dòng)的故障初始行波與向本側(cè)運(yùn)動(dòng)的初始行波反極性,故對(duì)端反射波在本側(cè)記錄下的行波波形上與故障初始行波反極性。如下圖所示：故障點(diǎn)在線路中點(diǎn)以外且存在透射時(shí)A型測(cè)距原理線路對(duì)端母線反射波與故障初始行波的時(shí)間差對(duì)應(yīng)行波在故障點(diǎn)與對(duì)端母線間往返一次的時(shí)間,據(jù)

25、此可計(jì)算出故障點(diǎn)距對(duì)端母線的距離：A型行波故障測(cè)距裝置較為簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，且不需要與傳輸線路的對(duì)端進(jìn)行同步的數(shù)據(jù)通信聯(lián)系。但A型測(cè)距法中不能消除對(duì)端行波折射波的影響，并且存在測(cè)距死區(qū)。若測(cè)距裝置硬件采樣頻率為1MHz，行波傳播速度取為光速，則約有300m的測(cè)距死區(qū)。A型行波測(cè)距中故障點(diǎn)反射波識(shí)別的最大障礙是區(qū)分出反射波是來自故障點(diǎn)還是線路對(duì)端母線。A型行波測(cè)距要求行波在母線處有足夠的反射。由于A型法利用線路自身產(chǎn)生的暫態(tài)行波信號(hào)，只能實(shí)施一次性測(cè)量，對(duì)于檢測(cè)裝置的精度要求較高，且需檢測(cè)不間斷的對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。同時(shí)信號(hào)檢測(cè)不具有可重復(fù)性，不能進(jìn)行多次檢測(cè)后對(duì)比分析，對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的可靠性造成了

26、一定的影響。(2)B型法原理B型行波測(cè)距是利用線路兩端的行波檢測(cè)裝置，檢測(cè)故障點(diǎn)產(chǎn)生的電壓、電流行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間差并借助通信聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距的。設(shè)發(fā)生故障后，電壓行波到達(dá)線路兩側(cè)母線M和N的時(shí)間分別是t1和t2，波速為v，故障點(diǎn)到母線M的距離為X，母線M、N之間的線路長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則有：Xm=(t1-t2)*v+l)/2或Xn=(t2-t1)*v+l)/2雙端測(cè)距只利用行波第一波頭到達(dá)線路兩端時(shí)刻進(jìn)行測(cè)距計(jì)算的，因而只需捕捉行波第一個(gè)波頭，不考慮行波的反射與折射，而且行波幅值大，易于辨識(shí)，使得處理結(jié)果較為簡(jiǎn)單。由于雙端測(cè)距要利用線路兩端的數(shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)量增加了一倍，使得故障的信息量也增加了

27、一倍，從而能夠更加準(zhǔn)確的判斷故障距離。好處是可以不考慮行波的衰減因素、故障的過渡電阻以及母線的反射條件。缺點(diǎn)是需要在故障線路兩端分設(shè)檢測(cè)元件，使測(cè)距成本增加了近一倍；要求線路兩端測(cè)量系統(tǒng)有精確到微秒的同步時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)兩端的時(shí)間同步；要求有通信聯(lián)系的交換對(duì)側(cè)數(shù)據(jù)。（3）C型法原理C 型行波法與 A型行波法一樣屬于單端測(cè)距定位法，與A 型行波不同的是C型測(cè)距法主動(dòng)發(fā)出脈沖信號(hào)，根據(jù)脈沖反射行波進(jìn)行測(cè)距。其基本原理如圖所示。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，測(cè)距裝置啟動(dòng)，向線路發(fā)出高壓脈沖信號(hào)，高壓脈沖信號(hào) (速度接近光速)沿線路傳播。到達(dá)故障點(diǎn)時(shí)，由于波阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生反射行波，反射行波信號(hào)返回測(cè)距裝置，通過檢測(cè)

28、發(fā)射的脈沖信號(hào)到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻 和故障點(diǎn)反射行波到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻 計(jì)算故障點(diǎn)距離。故障點(diǎn)的計(jì)算公式為：式中：為從開始發(fā)射脈沖波到反射波返回到裝置的時(shí)間。C型行波測(cè)距法基本原理C 型行波定位方法在故障發(fā)生后主動(dòng)發(fā)出高壓脈沖信號(hào)，然后檢測(cè)識(shí)別來自故障點(diǎn)的反射波，不需對(duì)線路自身的故障信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速響應(yīng)，對(duì)于檢測(cè)裝置的要求大大下降。在某些突發(fā)情況下，當(dāng)一次信號(hào)檢測(cè)失敗時(shí)，C型法也可重復(fù)發(fā)出高壓脈沖信號(hào)進(jìn)行多次測(cè)量，有效解決單端法一次性測(cè)量丟失信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)。且運(yùn)用C型法檢測(cè)時(shí)不需要在每條線路上分別安裝采集裝置，可極大地節(jié)約裝置成本。但C型法在線路故障檢測(cè)應(yīng)用中也具有自身的局限性，如對(duì)于有分支線路的

29、故障點(diǎn)檢測(cè)，C型法檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析復(fù)雜，故障點(diǎn)較難確定。圖為C型行波法在帶分支線路中應(yīng)用時(shí)的檢測(cè)過程示意圖。C型法在帶分支線路中的應(yīng)用原理圖如圖所示為一條帶有一個(gè)分支的線路。O點(diǎn)為線路起始點(diǎn)，線路在A點(diǎn)分成兩支AB和AC。AB段內(nèi)S點(diǎn)發(fā)生單相接地故障。從O點(diǎn)發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，到達(dá)阻抗不連續(xù)點(diǎn)A后沿三個(gè)路徑傳播：透過A點(diǎn)沿分支AC傳播；透過A點(diǎn)沿分支AB傳播，可以達(dá)到故障點(diǎn)S；在A點(diǎn)發(fā)生反射，直接返回始端O點(diǎn)。到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，遇到開路返回同向信號(hào)；返回A點(diǎn)時(shí)又有三個(gè)傳輸路徑，其中透過A點(diǎn)的直接返回O點(diǎn)，另一個(gè)透射A點(diǎn)的沿分支 AB傳播，可以達(dá)到故障點(diǎn)S。與先后到達(dá)S點(diǎn)，遇到接地返回負(fù)向信號(hào)，此信號(hào)分成和兩

30、股，同時(shí)向A點(diǎn)和B點(diǎn)傳輸。由產(chǎn)生的遇到A點(diǎn)后的透射部分的波頭成為第一個(gè)從S點(diǎn)返回始端的波頭。到達(dá)B點(diǎn)后遇開路反射，其最終透射部分返回檢測(cè)點(diǎn)。之后，信號(hào)繼續(xù)在線路中往復(fù)傳播，在A、B、C、S、O 點(diǎn)發(fā)生反射和折射，直至衰減到零。從上述過程中，可以看出行波在帶分支線路中有以下傳播特點(diǎn)：(1) 信號(hào)遇到帶有 N 個(gè)分支的節(jié)點(diǎn)會(huì)分成 N+1 股，當(dāng)只有一處發(fā)生接地故障時(shí)，只有一股可以到達(dá)故障點(diǎn)；故障點(diǎn)返回的信號(hào)遇到該分支節(jié)點(diǎn)又要發(fā)生折反射，只有一股可以回到檢測(cè)點(diǎn)，可見分支對(duì)信號(hào)的衰減很大。這就需要能發(fā)出足夠能量信號(hào)的信號(hào)源。(2) 由于在分支點(diǎn)返回的信號(hào)是與短路故障點(diǎn)返回信號(hào)同方向的負(fù)向信號(hào)，所以必須

31、加以辨識(shí)，區(qū)分分支點(diǎn)和故障點(diǎn)。由以上分析可見，針對(duì)復(fù)雜的線路結(jié)構(gòu)，C 型行波定位方法的應(yīng)用具有較大的困難，且對(duì)于某些瞬時(shí)性故障，由于故障在線路重合閘后消失。因此，利用C型法進(jìn)行檢測(cè)不能發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)性故障特征點(diǎn)?；谝陨暇窒扌?，在實(shí)際的工程應(yīng)用中需結(jié)合其它行波法來彌補(bǔ)C型法的缺陷。（4）D型法原理D型行波故障測(cè)距利用線路內(nèi)部故障產(chǎn)生的初始行波浪涌到達(dá)線路兩端測(cè)量點(diǎn)時(shí)的絕對(duì)時(shí)間差計(jì)算故障點(diǎn)到兩端測(cè)量點(diǎn)之間的距離，屬于利用線路自身故障暫態(tài)行波的雙端故障測(cè)距法。其基本原理如圖所示(a) D型行波測(cè)距原理圖 (b)端初始行波波形 (c) 端初始行波波形D型行波法原理圖如圖所示，假設(shè)故障初始行波浪涌以相同的傳

32、播速度、到達(dá)M端和N端母線(形成各端第1個(gè)反向行波浪涌)的絕對(duì)時(shí)間分別為和，則存在以下關(guān)系: （2-8）式中：和分別為端和端母線到故障點(diǎn)的距離；為線路的長(zhǎng)度。通過求解上述方程組可以獲得端和端母線到故障點(diǎn)的距離，表示為： （2-9）在D型法中，為了準(zhǔn)確標(biāo)定故障初始行波浪涌到達(dá)兩端母線的時(shí)刻，線路兩端必須配備高精度和高穩(wěn)定度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，而且兩端時(shí)鐘必須保持精確同步。另外，需對(duì)線路兩端的電氣量進(jìn)行實(shí)時(shí)同步高速采集和對(duì)故障暫態(tài)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。D型行波法早期故障測(cè)距裝置采用載波方式實(shí)現(xiàn)線路兩端測(cè)距裝置的時(shí)間同步，難以獲得較高的測(cè)距精度?，F(xiàn)代D型行波故障測(cè)距采用內(nèi)置全球定位系統(tǒng)(GPS)接收模塊作

33、為同步時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)精確同步，這使得線路兩端的時(shí)間同步誤差平均不超過 1，由此產(chǎn)生的絕對(duì)測(cè)距誤差不超過150m。（5）E型法原理E型單端行波測(cè)距法是利用故障線路重合閘時(shí)產(chǎn)生的行波浪涌在故障點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的傳播來進(jìn)行測(cè)距的。以標(biāo)準(zhǔn)模式為例，它利用在線路測(cè)量端感受到的由本端重合閘初始行波浪涌形成的第1個(gè)正向行波浪涌與其在故障點(diǎn)反射波之間的時(shí)延計(jì)算測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離。其基本原理如圖所示。當(dāng)斷路器重合線路時(shí)，在斷路器觸頭合閘瞬間，由于觸頭間電壓的突變，在線路上將出線暫態(tài)行波過程。設(shè)行波從斷路器到故障點(diǎn)的傳播方向?yàn)檎较颍洺跏夹胁ɡ擞繛椋胁ɡ擞吭诠收宵c(diǎn)的反射波返回測(cè)量端時(shí)表現(xiàn)為反向行波浪涌，記為。設(shè)行波

34、浪涌和之間的時(shí)間延遲為，它顯然等于故障暫態(tài)行波在測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的傳播時(shí)間，因而測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離可以表示為： （2-10）為實(shí)現(xiàn)這種測(cè)距模式，在測(cè)量端感受到的第一個(gè)正向行波浪涌必須是本端斷路器某級(jí)重合閘時(shí)所產(chǎn)生的初始行波浪涌(此時(shí)測(cè)量點(diǎn)不存在反向行波浪涌)。(a) 故障線路重合閘暫態(tài)行波的傳播路線(b) 端的正向和反向暫態(tài)行波波形E型行波測(cè)距法原理圖JXD-3000電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，山東杰訊電氣科技有限公司研發(fā)出JXD-3000電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)即單端電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)。根據(jù)行波測(cè)距原理，采集故障電纜的暫態(tài)行波（包含電

35、纜故障信息），做出預(yù)警及自動(dòng)判距。系統(tǒng)采用本公司研發(fā)的高頻傳感器采集電纜的暫態(tài)行波，采集器采用ARM加 FPGA的形式，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)前端高頻數(shù)據(jù)采集，ARM以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為平臺(tái)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通訊及數(shù)據(jù)處理及轉(zhuǎn)發(fā)，后臺(tái)服務(wù)器（專家系統(tǒng)）采用本公司在小波算法和希波拉特-黃算法基礎(chǔ)研究出的新算法對(duì)波形進(jìn)行識(shí)別，分析，判斷，對(duì)故障電纜做出預(yù)警及自動(dòng)判距。此算法在國內(nèi)具有領(lǐng)先水平。 分布式數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線與主機(jī)相連，將采集到的信號(hào)傳輸至主機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警目的，并通過軟件及顯示屏顯現(xiàn)運(yùn)行狀況。監(jiān)控主機(jī)使用Windows操作系統(tǒng)，運(yùn)行JXD-3000專家系統(tǒng)電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系

36、統(tǒng)后臺(tái)及分析軟件，該軟件主要完成JXD-3000電纜在線監(jiān)測(cè)分布式采集器采集的暫態(tài)行波的存儲(chǔ)和分析，電纜運(yùn)行狀態(tài)的顯示，預(yù)警判距及實(shí)時(shí)自動(dòng)預(yù)警并將結(jié)果顯示、上報(bào)，可實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)報(bào)、選線、自動(dòng)判距?？刂浦鳈C(jī)同時(shí)還可以作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，供遠(yuǎn)程讀取監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行信息。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳支持的通訊方式:支持Modem撥號(hào)和局域網(wǎng)及3G方式。預(yù)警及測(cè)距結(jié)果也可以通過網(wǎng)絡(luò)通訊、短信等方式報(bào)送生產(chǎn)調(diào)度和生產(chǎn)主管部門。JXD-3000電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能電源管理模塊為可擴(kuò)展的24路電源管理模塊，為分布式采集裝置提供12V標(biāo)準(zhǔn)電源，具有電源管理功能，可以監(jiān)測(cè)回路電源開斷信息，自動(dòng)或人工復(fù)位，保障裝置及信息的安全可靠。JXD-3000電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊交換機(jī)模塊，由于系統(tǒng)采用全網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，采用TCP/IP協(xié)議，可擴(kuò)展的分布式監(jiān)測(cè)裝置分配獨(dú)立的IP地址，通過交換機(jī)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。JXD-3000電纜主絕緣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊機(jī)帶有GSM及3/4G網(wǎng)絡(luò)通訊、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換功能，對(duì)信息進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)，以備調(diào)用。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)利用故障產(chǎn)生的暫態(tài)信號(hào)，幅值大、可靠性高、靈敏度高不受消弧線圈影響不受不穩(wěn)定電弧影響采用專