CN110940886A - 基于差值电流分析的110kV交叉互联电缆故障诊断方法 - Google Patents

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夏向阳
赵威
刘炎
周正雄
朱鹏
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Abstract

基于差值电流分析的110kV交叉互联电缆故障诊断方法，通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流，对故障及正常情况下接地线三相电流进行比值分析和不平衡度分析来识别故障，根据模糊控制原理建立故障判别依据和相关数据库，以此进行故障诊断。该方法可以克服传统在线监测及故障诊断方法的不足，精确度更高，可以实现实时诊断。

Description

基于差值电流分析的110kV交叉互联电缆故障诊断方法
技术领域
本发明涉及一种基于差值电流分析的110kV交叉互联电缆故障诊断方法，适用于110KV及以上电压等级，属于电力技术领域。
背景技术
交联聚乙烯(XLPE)电缆具有结构轻便、电气性能优异、敷设方便等优点，在高压电网中获得了广泛应用。电力电缆运行过程中，会受到外界复杂环境的影响，如电、磁、热、化学、机械等多重因素的作用，制作过程中也可能存在绝缘气隙和突起等局部缺陷，将促使电缆绝缘逐渐老化，最终造成局部放电，导致电缆主绝缘击穿。
在电缆***中，由于大多数故障如水树、局放等都会导致绝缘击穿(永久或瞬间击穿所以电缆绝缘是电缆中最容易出现问题的部分。统计资料表明，大多数的电缆绝缘缺陷可能会持续数年才会最终导致故障。提升电缆运行可靠性并延长电缆服役寿命的关键是在维修或替换电力电缆之前发现并确定其中缺陷点的劣化程度。因此电缆状态监测及状态检修被广泛地应用于电力设备的维护中。目前局放监测、绝缘电阻测量、介损检测等电缆状态监测手段已经广泛应用于实际电缆故障诊断及定位。
根据电缆现场运行维护经验，众多事故在电缆故障发生前有引起电缆护层电流上升的现象，例如交叉互联接地箱进水、电缆本体或附件金属护套发生腐蚀、外力破坏导致的外护套破损以及环氧预制件击穿等。电缆护层电流过高会引起电缆升温，从而导致其护套上产生大量附加损耗，降低电缆载流量，缩短电缆使用寿命，甚至热击穿。虽然工程经验表明护层电流的监测在电缆监测中能起到很重要的作用，但到目前为止只有少数研究人员将护层电流的监测作为电缆状态监测的1个重要手段。当高压电缆的线路长度超过1.2km时，通常情况下线路会采用交叉互联的方式来限制电缆金属护层中的感应电压，并降低其中流过的护层电流，从而减少电能损耗。电力电缆交叉互联是1种通过相邻单元段电缆的金属护套或屏蔽层交叉相连，使每个金属护套或屏蔽层的连续回路依次包围三相导体的特殊互联方式。
研究表明，接地环流值与电缆负荷电流值有关联，与电缆绝缘电阻有关联，因而可通过测量接地环流值来判断电缆绝缘状况。当前国家电网及各地方电力公司并没有出台统一标准来规定接地环流值的正常与异常标准。上海市电力公司标准为电缆接地线电流不大于10A；杭州市电力公司标准为接地环流值不得超过负荷电流值的10％；国家电网标准为100A以下为正常状况，100-200A为异常状况，200A以上为故障状况。
由于电缆排列方式、长度、负荷电流值、截面积、电压等级均会对环流值产生影响，上述标准在实际情况中不具备通用性。通过有关实例分析可以发现仅测量接地环流大小仍不能满足当前电缆运行精准监测的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述在线监测及故障诊断方法的不足，基于差值电流分析的110kV交叉互联电缆故障诊断方法。该方法通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流，对故障及正常情况下接地线三相电流进行比值分析和不平衡度分析来识别故障，根据模糊控制原理建立故障判别依据和相关数据库，以此进行故障诊断。
首先对110kV交联聚乙烯交叉互联电缆正常运行和故障情况下金属护层接地环流进行采集，然后计算比值或不平衡度变化情况。针对不同故障情况，通过研究比值和不平衡度变化来判断故障类型。
该发明的技术关键是计算故障和正常运行下的比值和不平衡度。比值为故障电流与正常电流之比，不平衡度为先求取同一接地箱三相电流平均值，用三相电流最大值减去平均值并除以平均值。本方法需建立一个电缆轨迹数据库，作为电缆故障诊断的依据。
附图说明
图1为在线监测***原始信号提取示意图.
图2为在线监测***框架图。
图3为判断故障示意图。
图4为监测***软件界面图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步描述。
参见图1，电缆金属护层环流信号用罗氏线圈从电缆护层交叉互联接地箱的铜排上提取。
参见图2，整个电缆在线监测***框架如图所示，***各环节采取模块化设计，由以下三部分组成：电缆金属护层接地环流信号采集模块、信号无线传输模块、远程综合信息管理***。其中，金属护层环流信号采集模块主要包括原始信号采集、滤波电路与远程测控终端。使用滤波电路消除信号中的高频噪声，使有用的低频信号通过。由于电网中存在谐波，主要为三次、五次谐波，会影响测量准确度，甚至使***振荡，因此使用陷波电路消除信号中的三次谐波、五次谐波信号。信号无线传输模块主要是把实时监测的相关数据传送给远程综合管理***监控中心。最后由监控中心负责接收传感器采集到的金属护层电流信号。
参见图3，在数据采集传输至计算机之后，由监测装置利用比值法和不平衡度计算法得到计算结果，再配合历史故障数据库作为参考对故障类型进行综合判断。
参见图4，监测***计算三相电流数据有效值并求解比值和不平衡度，最终得到故障点和故障类型。

Claims (1)

1.基于差值电流分析的110kV交叉互联电缆故障诊断方法，其特征在于：通过测量直接接地箱和交叉互联接地箱处接地线电流，对故障及正常情况下接地线三相电流进行比值分析和不平衡度分析来识别故障，根据模糊控制原理建立故障判别依据和相关数据库，以此进行故障诊断。该方法可以克服传统在线监测及故障诊断方法的不足，精确度更高，成本较低，可以实现实时诊断。
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