高压电缆接地环流在线监测系统研究

高压电缆接地环流在线监测系统研究

宋殿鑫朱思瑶董航解沫冰王一赵岩白昀

（国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司辽宁阜新123000）

摘要：随着城市规模的不断扩大，为了向城市的各个角落输送电力，电网建设的范围也在不断增加，输电线路的长度也在不断增加，尤其是在北京、上海等大城市，其电网是CH。高负荷增长、高负荷密度等。电力传输介质提出了更高的要求，“电力电缆运行时间不断增加，输电容量不断增加，电压等级不断增加，电力电缆绝缘老化问题越来越突出，故障的可能性也越来越大。为了有效防止电力电缆因绝缘问题而发生电力事故，有必要定期对电力电缆进行预防性试验。但是，这种方法本身破坏性大，加速电缆老化，无法实现现场检测。因此，研究一种新的安全有效的电力电缆绝缘在线监测技术势在必行。

关键词：高压电缆；接地环流；线监测系统

1引言

近年来，电力电缆已广泛应用于电力系统。随着电力电缆的广泛应用，其弊端逐渐显现。电力电缆因其特殊的结构和复杂的环境而被电缆绝缘，导致电缆绝缘失效。传统的监测方法不能及时检测电缆绝缘问题，因此电缆故障频发。因此，研究有效的电力电缆在线监测方法，对于保证电缆的安全可靠运行具有重要意义。

2金属护层环流的产生机理

从电缆结构可以理解，外层是金属屏蔽层。当电能被携带时，铁芯中的电流将由外部金属屏蔽的切削现象的电磁感应引起。由于电磁感应会在金属鞘上形成电动势，因此被称为感应电压。它的强度与电流有关。当电流增加时，电压增加，这是一个递增的关系。过电压会影响护套，甚至会导致电缆损坏。因此，电缆在每一距离处连接地线以释放在保护层上累积的感应电压，从而金属层与地球形成路径并在感应电压的影响下形成环路电流，这被称为C电流。

2.1电缆接地环流监测系统的系统设计原理

完善性

电力电缆接地监测数据的循环是本系统的最终目标，数据监测的准确性、数据传输速率。数据的存储和存储能力，这些都是至关重要的。因此，系统的设计必须是完善的、准确的，并且不能有一点疏漏。这是保证电缆正常运行的重要保证，为工作人员提供故障数据并及时修复。

2.2实时性

本设计的优点之一是在线智能监控电缆的实时运行，无需传统的人工定时线路维护。时间和劳动，以及对数据的实时监控要迅速，对于电缆的运行和可能出现的故障，可以在第一时间作出响应，并第一次将数据传输到监控界面，使工人及时地进行故障排除。

2.3安全性

智能监控系统需要通过现代信息技术，现代信息技术的飞速发展给智能监控系统带来了前所未有的便利，但也存在一些隐患，系统是更依赖于信息技术，如果信息网络失败或被网络黑客攻击，将会导致失去整个系统。因此，整个系统的信息安全显得尤为重要。

2.4先进性

系统的设计应具有传统技术无法比拟的优势，满足未来发展的需要，并能在未来一定时间内发挥良好的作用，不可快速消除。本文创新性地采用罗氏线圈作为数据采集传感器。罗氏线圈是新一代的电子传感器，它不同于传统的传感器，不具有铁磁材料。因此，它没有饱和缺陷。电流测量更宽、更准确、更快。同时，结构简单方便，与被测物体没有直接的电连接。其优异的性能得到了广泛的认可。

2.5高价格比

作为一个整体系统，其价格和价格比是必须考虑的因素。必须在经济中体现良好的经济，不会造成严重的经济负担。该系统可广泛应用于未来。本文所采用的RoCH线圈也适用于电缆数据监测系统。然而，罗氏线圈已发展多年，不仅技术发展完善，经济性好，而且具有性价比高的优点。同时，根据性价比高的原则，选择了系统的其它组成部分。

2.6可扩展性

可扩展性，使系统能够适应整个电力系统的发展，满足未来各种功能的需要。当整个监控环境需要改变时，原有系统的所有设备都可以升级，而不需要大量的设备更换，从而增加了经济负担。软件升级不需要重新集成，这需要硬件连接时电路设计和软件的兼容性。

3电缆接地环流在线监测总体设计方案

当电力电缆的绝缘故障、金属保护层的多点接地、金属保护层的绝缘击穿和主绝缘层的绝缘老化时，金属屏蔽的接地循环将增加。同时，电缆的表面温度也可以间接反映电缆的工作状态。电缆表面温度升高时，电缆电流负荷过大，短路故障。能够对可能的短路和其他故障进行警告。因此，电缆接地循环的在线监测设计是以地面循环和表面温度变化作为特征信号作为判断电力电缆绝缘状态的判据。新设计的电缆接地环流在线监测系统主要分为监测硬件系统以及上位机软件系统两大部分，监测硬件系统主要包含温度传感器、电流互感器、通讯设备等系列设施，上位机软件系统则主要负责整个在线监测系统的数据处理、数据传输等功能、电缆接地环流在线监测系统的运行流程具体如下：温度传感器将采集到的电缆表面温度信号，电流互感器将采集到的接地电流信号以及地理位置信息传递给通讯设备，通讯设备再将收到的信号经过转换发送给GPRS网络，GPRS将接收到的信号再利用无线发送的方式传递给Internet网络，Internet网络将接收到的数据信息传送给监控中心，监控中心会对接收到的数据信息进行分析判断，并将监测结果显示出来。如果通过分析判断，接收的某段数据信息存在异常，监控中心就会进行预警，并将预警信息发送至GSM短信猫，由GSM短信猫向监测人员发送报警短信，短信内容将包含电缆异常情况以及位置信息，监测人员接收到短信后，通知检修人员前往故障发生地点开展检修维护工作。

4高压电缆线路在线监测技术

高压电缆凭借其可靠性高、美观以及节约用地等优势，完全能够满足城市电网的实际发展需求，在我国各个城市区域，逐渐替代架空线路，成为城市核心电网的首选。目前，大部分主干电缆管理依旧选择计划检修模式，也就是利用定期的巡视和检测电缆护层、接地线以及接地电流的方式来全面检查电缆运行状况。但是定期的试验与检修，不仅会增大运行维护的人力成本，同时因为计划检修的非连续性，导致电缆绝缘缺陷得不到解决，同时也无法保障潜在故障排查的实时性。在建设智能电网中，高压电缆护层接地线与接地电流在线监测系统是重要的组成部分，但是目前国内外还缺少明确的标准和规范直接借鉴。就相关的文献资料来看，目前对于电缆绝缘、测温以及局放等方面的文章较多，但是针对接地在线监测系统方面的论文较少。相对于传统的不连续、离散的监测手段，新一代的实时监测系统得到广泛的关注。目前，我国的部分供电单位针对该项目进行了探索与尝试，但是因为系统本身功能较为单一，仅仅停留在环境监测和隧道防盗等方面，对于接地电缆、接地防盗割在线系统状态分析等方面缺少实质性的突破，所以，做好在线监测系统的建设就显得格外重要。以110kV电缆一、二线智能接地在线监测系统为例，对于智能接地在线监测系统进行具体的分析，希望可以弥补电缆线路在线监测的空白，不断提高电缆线路的管理水平和检修水平。

结束语

电力电缆的在线监测是以提高供电可靠性为目的，实现实时对接地环流等指标的在线监测，达到及时查找排除电缆及接头等隐患，使电力系统从预防性阶段过渡到预知性阶段，从而进一步提高电力电缆的安全可靠供电，减少突发性的事故，缩短停电户时间，减少停电户数，确保电力电网的稳定运行，提高电网的供电可靠率。

参考文献：

[1]曾生健，黄小青，左金泉，罗军川，廖明星，马进，高铁军.高压电缆线路在线监测技术及应用探析[J].电气时代，2017（12）：102-103.

[2]陈晓儒.惠州局高压电缆在线监测系统的应用研究[D].华南理工大学，2017.

[3]敖富荣.500kV高压电缆外护套环流在线监测装置故障分析与处理[J].水力发电，2017，43（04）：23-25.

[4]杨景波，吴鑫强，于建友，刘明.电缆接地环流在线监测设计研究[J].通信电源技术，2017，34（01）：107-108.

[5]董环宇.高压电缆接地环流在线监测系统研究[D].沈阳工程学院，2017.