高電壓設備測試試驗之電纜在線監(jiān)測

電力電纜故障測尋案例

01電力電纜測尋原理

電纜的優(yōu)缺點電力電纜優(yōu)點:具有占地少、可靠性高、維護工作量少電力電纜缺點:故障點的定位難度大電力電纜因此快速、準確鎖定故障點，是減少故障修復費用及停電損失的關鍵因素。（1）外力破壞，機械施工，例如挖掘機等機械直接造成電纜損壞。（2）電纜的施工質量，外部環(huán)境因素和制作技術水平。（3）電纜自身的質量或老化。引起電纜故障的主要原因主要的電纜故障類型高電阻故障(斷路，短路，或者線路高電阻)低電阻故障(絕緣受潮，溫度過高)短路故障(三相四線中兩條及以上線路發(fā)生短路)閃絡故障(在高壓保壓過程中，突然擊穿，在此電壓下又能保壓的故障)電纜的主要測尋方法脈沖法

脈沖法是一種運用脈沖波技術對電纜故障進行測距的方法。電纜的主要測尋方法電橋法

電橋法是在電纜線路測試端接上測試儀器，分別把電纜良好相和故障相的兩段導體作為電橋的兩個橋臂，然后再跨接另一端的兩相導體構成一個回路。電纜故障檢測原理通過發(fā)射脈沖波與反射回波來計算出故障的距離確定故障的位置。一些電阻阻值變化較小甚至開路狀態(tài)的故障，可通過閃測儀來進行檢測，檢測過程中閃測儀發(fā)射脈沖信號，脈沖信號傳輸?shù)焦收隙?，根?jù)行波傳播理論，電纜故障部分的阻抗失配點會產生波的反射或者是減弱信號強度，從而通過對反射脈沖進行檢測即可得出故障的具體位置以及具體原因。電纜故障案例分析

對于電纜故障的測尋，一般采用多種檢測方法混合測量，常用的脈沖法先對電纜故障進行粗測，然后再使用聲磁同步設備對故障點進行精確定位。

2015年4月某110kV電纜受外力破壞故障，電纜線路距離II段、零序過流II段保護動作，開關跳閘（全電纜線路重合閘未投），B相故障，錄波測距：1.656km，保護測距：0.5km，一次故障電流15.88kA。電纜故障案例分析02電力電纜測尋案例

電纜故障案例分析經現(xiàn)場絕緣測試，B相電纜絕緣異常，通過脈沖反射及弧反射法測尋。電纜長度為5025米，共8個中間接頭，脈沖反射法測得電纜長度及中間接頭數(shù)量與實際相符，說明沒有發(fā)生電纜開路故障，之后經弧反射法測得距離電纜起始點約1303米處有對地放電信號，并且采用雙音頻精定點儀沿線航進行聲磁同步測試，測得1303米處有明顯的放電聲音。最終通過開挖發(fā)現(xiàn)，電纜受損情況嚴重，故確定該故障點位置。2015年5月某回路110kV某電纜線路零序過流II段、距離II段保護動作，B相故障，開關跳閘，純電纜線路重合閘未投，一次故障電流16.4kA，錄波測距3.185km，保護測距1km。電纜故障案例分析

經現(xiàn)場絕緣測試，B相電纜絕緣異常。電纜長度為5025米，脈沖反射法測得電纜長度及中間接頭數(shù)量與實際相符，說明沒有發(fā)生電纜開路故障，之后進行沖擊放電，均無法得到故障點波形，測試電纜絕緣為10kΩ以上，靠故障點的放電聲音進行判斷，另外，該類故障一般發(fā)生在中間接頭位置，故需重點關注中間接頭附近的聲磁信號。電纜故障案例分析

2015年9月某110kV電纜受外力破壞故障跳閘，電纜線路零序I段開關跳閘，B相故障，重合后再跳閘，距離I段保護動作。保護測距2km，錄波故障電流18.088kA，測距1.644km。電纜故障案例分析

經現(xiàn)場絕緣測試，絕緣電阻為13.2兆歐，呈高阻狀態(tài)。之后，對故障電纜繼續(xù)加壓（28kV）做燒穿處理，絕緣電阻下降至0歐。電纜長度為6700米，共13個中間接頭，脈沖反射法測得電纜長度及中間接頭數(shù)量與實際相符，經弧反射法測得距離電纜起始點約4832米處有對地放電信號，并且采用雙音頻精定點儀沿線航進行聲磁同步測試，測得1303米處有故障，最終通過開挖發(fā)現(xiàn)電纜受損情況嚴重。電纜故障案例分析總結與思考

對無法測出故障位置，通過電橋法或者是最新的三次脈沖弧反射法進行測尋，如最終所有測尋方式均無效的情況下，只能通過對線航采用聲磁同步法直接測聽故障點位置。項目一電纜頭溫度在線檢測1知識點1：電纜頭溫度在線檢測電纜頭溫度在線檢測山西省某市的220kv變電站的220kv的高壓隔離開關的動靜觸頭由于接觸不好長期發(fā)熱，沒有及時發(fā)現(xiàn)，最終導致動靜觸頭燒毀變形，引起重大事故，導致大面積停電，直接和間接的經濟損失都達上千萬元。電力設備的發(fā)熱現(xiàn)象已經引起電力運行部門的高度重視。因此，傳統(tǒng)的離線式溫度監(jiān)測方法已經無法滿足如今電力生產高效以及電力運行安全、可靠的要求，迫切地需要尋找在線監(jiān)測技術手段，對電力設備運行溫度進行在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)電力設備運行溫度異常狀況，避免電力事故的發(fā)生。同時，對電力設備溫度進行在線監(jiān)測，進一步完善了電力設備狀態(tài)在線監(jiān)測的監(jiān)測范圍，為電力設備狀態(tài)檢修提供了表征設備運行狀況的重要參數(shù)，對電力設備甚至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有重大意義。對電力設備進行在線監(jiān)測，并借助各種先進的計算方法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，以便及時發(fā)現(xiàn)設備的故障隱患，采取預防措施，實現(xiàn)科學的設備故障診斷和狀態(tài)檢修，對電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性具有重要意義。國家電網公司早在2010年頒發(fā)了《變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術導則》并開始全面推廣實施設備狀態(tài)檢修，全面提升設備智能化水平，推廣應用智能設備和技術，實現(xiàn)電網安全在線預警和設備智能化監(jiān)控電纜頭溫度在線檢測牽引供電系統(tǒng)的基本要求問題1：為什么要對電纜頭進行溫度檢測呢？電纜頭溫度在線檢測電力電纜火災事故大部分是由于溫度過高引起的，電纜中間接頭的溫度是反映其運行狀態(tài)的重要參數(shù)。通過對接頭溫度進行連續(xù)的測量和監(jiān)視,可以全面了解其絕緣老化情況、準確評估其工作狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)其故障隱患,對提高電纜接頭運行可靠性、減少故障發(fā)生次數(shù)、降低故障損失具有重要意義。電纜接頭測溫方法測溫方法以信號采集方式劃分電信號測溫熱電偶測溫集成傳感器測溫光信號測溫紅外測溫光纖光柵測溫分布式光纖測溫以有無電源來劃分有源無線測溫數(shù)字溫度傳感器熱電阻及熱敏電阻無源無線測溫光信號測溫分布式光纖測溫分布式光纖測溫技術于20世紀70年代末提出。從最近幾年的實踐看，分布式光纖測溫系統(tǒng)（DTS，DistributedTemperatureSensor）已被證實是目前電纜線路負荷在線監(jiān)測的最佳手段之一，同時也為運行優(yōu)化工作提供詳盡的電纜負荷-溫度相應的歷史資料，實現(xiàn)對電纜安全在流量的閉環(huán)管理，提高電纜的負荷安全水平和資產利用率。工作原理：DTS分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)同時利用光纖感測信號和傳輸信號，采用先進的OTDR技術和Raman散射光對溫度敏感的特性，探測出沿著光纖不同位置的溫度的變化，實現(xiàn)真正分布式的測量。光信號測溫通過建立電纜與通道相關數(shù)據(jù)模范，進行電纜及電纜通道探測識別、標識定位、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)質量管控，接入或新建在線監(jiān)測系統(tǒng)對電纜及通道資產運行狀態(tài)進行智能監(jiān)控和管理，通過系統(tǒng)實現(xiàn)精益化管理目標，結合運行檢修實現(xiàn)電纜精益化閉環(huán)管理。為運維人員日常巡檢、應急搶修、設備防外力破環(huán)、配網規(guī)劃等提供綜合服務，實現(xiàn)電力資產可視化、智能化、精益化管理。電纜及通道精益化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集管控子系統(tǒng)工程項目管理移動數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)質量管控電力走廊空間信息圖形化子系統(tǒng)圖形化展示資產管理通道資源管理移動作業(yè)移動巡檢報表統(tǒng)計在線監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測設備集成監(jiān)測與報警移動作業(yè)輔助決策分析子系統(tǒng)三維可視化大數(shù)據(jù)分析決策分析光信號測溫分布式光纖測溫的結構設計光信號測溫分布式光纖測溫的結構設計光信號測溫分布式光纖測溫的結構設計光信號測溫220kv電纜隧道高壓電纜測溫項目此項目為一套8通道10公里的分布式光纖測溫系統(tǒng)設備，應用于電纜隧道220kv兩回路高壓電纜實時在線測溫，每條電纜長度8公里，合計總長為64公里電纜，測溫光纜采用直線型方式進行捆扎敷設，重點監(jiān)測每500米一個的電纜接頭實時溫度，并加裝了短信報警模塊，起到提前預警的作用。光信號測溫廠房電纜溝高壓電纜測溫此項目為一套8通道10公里的分布式光纖測溫系統(tǒng)設備，應用于廠房的電纜溝高壓電纜測溫，測溫光纜采用直線型方式進行捆扎敷設，實時在線監(jiān)測電纜的溫度運行情況。光信號測溫

分布式光纖測溫系統(tǒng)的特點（1）可實現(xiàn)多點測溫，測溫范圍更廣，距離更長，測量和定位的精度更高，安裝難度更小，更不易受外部環(huán)境影響，更加穩(wěn)定可靠。（2）電纜易發(fā)事故報警系統(tǒng)靈敏度更高，可有效避免事故發(fā)生。（3）通過進一步改良可以作為一種新的技術手段應用在電纜絕緣的在線監(jiān)測領域。（圖為工作人員在查看電纜溫度）無源無線測溫隨著傳感器技術的發(fā)展，為了突破電池供電帶來的問題障礙，采用電場取電、磁場取電、射頻供電溫差供電、聲表面波技術等無源傳感技術脫穎而出，已經被視為電力設備溫度在線監(jiān)測傳感器的技術發(fā)展方向，無源傳感器技術不需要電池供電。無源傳感技術，取代電池供電無源無線測溫技術采用聲表面波傳感技術（SAW，surfaceacousticwave,）。聲表面波傳感器原理：當被測對象溫度變化時，元器件諧振頻率隨之發(fā)生變化，通過對諧振頻率的測量得出被測對象的溫度。無源無線測溫具體實施方案(1）每個溫度監(jiān)測點上安裝一個無線溫度傳感器，定時測量溫度后，將溫度數(shù)據(jù)通過無線方式傳遞給測溫通訊終端（即主機接收裝置）；（2）每個無線溫度傳感器具有唯一的32bits編號，實際安裝使用時需要記錄每個傳感器的安裝地點，并與編號一起存入溫度監(jiān)測工作站計算機數(shù)據(jù)庫中；（3）接收無線溫度模塊發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)和對應模塊編號，這些數(shù)據(jù)被緩沖存儲在其內部存儲器中。當收到溫度監(jiān)測工作站的通信命令后把各傳模塊的編號和溫度測量數(shù)據(jù)發(fā)送出去；無源無線測溫具體實施方案（4）測溫通訊終端自動與無線傳感器建立通信聯(lián)系，一般測溫通訊終端能夠接收半徑約20米范圍內所有無線傳感器發(fā)出的溫度數(shù)據(jù)。因此測溫通訊終端的安裝數(shù)量和具體位置應根據(jù)無線溫度傳感器的安裝數(shù)量和位置來確定；（5）每個配電室設立一個或多個壁掛接收裝置，主控室后臺經RS485總線/光纖/數(shù)傳模塊通信接口轉換器與各配電室壁掛接收裝置連接；（6）后臺監(jiān)測計算機從測溫通訊終端采集各監(jiān)測點的運行溫度數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中作長期保存，實時顯示監(jiān)測點的溫度變化曲線，并進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱或急劇升溫立即報警。光信號測溫無源傳感技術的優(yōu)勢（1）采用無源傳感器技術的溫度在線監(jiān)測傳感器可以在電力設備生命周期內免維護，提升了電力設備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。（2）不需要電池，沒有高溫爆炸的安全隱患，安全性高；同時，能夠持續(xù)對電力設備的高溫進行監(jiān)測，讓用戶能夠在事故發(fā)生前及時發(fā)現(xiàn)設備隱患和故障。（3）無源傳感技術的應用，能夠大量減少電池的使用，減少了電池帶來的各種污染，對環(huán)境保護做出了貢獻，具有一定的社會價值。物聯(lián)網技術物聯(lián)網技術物聯(lián)網技術的核心依舊是互聯(lián)網技術，它通過一定的設備，例如紅外感應器、傳感器射頻識別或者激光掃描器等與任何設備實現(xiàn)連接，采集相關的信息。該技術下的信息采集具有數(shù)字化特點，它能夠通過先進的技術將所采集的信息進行數(shù)字化處理，同時他也使得其信息更加全面而豐富。首先來說，該技術下的信息采集技術具有多樣化、全面化的特點，滿足用戶的使用要求，其次，信息采集技術還具有統(tǒng)一性、對口性的特點，其所采集的技術可以直接運用于對設備的分析，減少了處理、轉化和分析環(huán)節(jié)；最后，該技術模式下的信息采集幾乎能夠供應對變電站設備的各項分析，例如故障診斷、狀態(tài)分析等等。系統(tǒng)物理結構

物聯(lián)網技術被視為繼計算機、互聯(lián)網之后的下一次信息技術浪潮和新技術的引擎，我國已經將物聯(lián)網技術作為國家新興戰(zhàn)略產業(yè)之一，并明確提出物聯(lián)網將融入到智能電網的建設中。電力設備溫度在線監(jiān)測的物聯(lián)網架構分為三層，感知層、網絡層、應用層。感知層：采集電力設備的實時溫度數(shù)據(jù)，對于電力設備溫度監(jiān)測系統(tǒng)，主要采用無線通信技術。網絡層：支撐感知層和應用層之間的信息傳輸以及數(shù)據(jù)通信應用層：對采集到的各電力設備的溫度數(shù)據(jù)進行分類、綜合、轉換、分析、決策、共享，其重點是構建為能為不同應用提供服務的智能化平臺，能夠提供各種異常報警、趨勢分析、在線診斷、數(shù)據(jù)共享等服務。物聯(lián)網技術系統(tǒng)組成物聯(lián)網技術在無線物聯(lián)網中，位置信息對整個火災系統(tǒng)實時檢測起著重要作用。整個網絡中各節(jié)點規(guī)模大但能量有限，且呈現(xiàn)隨機布放，限制了無線通訊距離，在定位算法及技術上提出了高要求，一般情況下需具備以下特點：（1）自組織性：物聯(lián)網中的各個節(jié)點是任意排列的，其定位不依賴于全局基礎設施。（2）糾錯性：整個網絡中各節(jié)點規(guī)模大但能量有限，硬件配置低，會產生誤差，所以在算法中要有很好的糾錯能力。（3）高能效性：為了減少各個節(jié)點間進行無線通信所消耗的能量，這樣可以增加網絡節(jié)點的使用壽命。（4）分布式：各個物聯(lián)網中的各個節(jié)點應獨自計算自己的位置。物聯(lián)網技術的應用，是實現(xiàn)電力設備溫度在線監(jiān)測的基礎，同時也可以提高電力設備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性。