电气设备的故障检测研究——电缆金属护套多点接地在线监测——变压器铁心多点接地故障定位检测
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作者在较短的硕士学习研究阶段，只针对变压器铁心多点接地故障定位检测及电缆 金属护套多点接地故障在线监测做了较系统研究。同时，寄希望于将来对更多的电力设 备及更多种的设备故障类型继续研究。
由于作者水平有限及时间较仓促，书中疏漏和错误之处在所难免，恳请广大老师及
读者指正。
编著者 ２００３年４月
华中科技大学硕士学位论文
ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ wenku.baidu.comｉｇｈ——ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ—‘ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ
华中科技大学硕士学位论文 ＝；＝；＝＝＝ｉ＝＝；；＝＝＝；；＝＿＝＝＝；＝自；＝＝；；＝＝＝＝一：＝
前言
随着现代生产的突飞猛进、社会的迅猛发展及经济的急剧增长，能源需求量越来越 大。电力是工农业的先行官和社会发展的源泉，电力系统急需向大容量、超高压及跨区 域方向发展，随着电力系统容量增大和电力网规模扩大，电力设备故障给工业生产和现 代生活带来的影响越来越显著。人们对电力系统稳定、经济运行提出越来越高的要求， 而保证电力系统经济性和稳定性的一个强有力措施就是提高电力设备使用率的同时，应 尽量在线监测运行设备和尽快检测故障及缩短故障时间。
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｒｅ ｌｙｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｉＳ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ， ｗｈｏｓｅ ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎ ａｄｄｉｎｇ ａ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖｏｌｒａｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｅ，ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ
目前主要电力设备有电磁转换变压器、保护及控制断路器（负荷开关、隔离开关）、 过压保护避雷器、能量传输电缆、测量（计量）的电流和电压互感器、绝缘支撑套管以 及大量二次保护配置等。而一种电力设备故障类型也多种多样，如变压器铁心的多点接 地、绕组短路、绝缘介质劣化、冷却功能下降等故障，电缆的主绝缘劣化、金属护套多 点接地等故障。面对众多的电力设备及复杂多样的电力设备故障类型，要全面实现电力 设备在线监测或故障检测，需要较大的投入和较长的过程。
ｐｒｏｇｒａｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋．Ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｆａｕｌｔｓ
ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｓ ａ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ—ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｌｌ ｂｅ ａ ｇｏｏｄ ｍｅａｎ ｔｏ ｌｏｃａｔｅ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ，ｉｆ ｄｅｅｐｌｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｄｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
将是一种故障定位行之有效的办法·／ｚ／
关健词ｔ（金属护琴尸环流法在线监测多点接地高频法 行波法
ⅡＩ
华中科技大学硕士学位论文
Ｐａｒｔ Ｏｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｏｎ～１ｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｃａｂｌｅ Ｍｅｔａｌ Ｓｈｅａｔｈ
ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｅａｒｔｈｉｎｇ：
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｊｕｄｇｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｕｒｒｅｎｔ．
Ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉＳ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｏｎｌｙ ｌｏｃａｔｅ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｆａｕｌｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｋｎｏｗｎ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ．
／
／变压器铁心为一个所处环境复杂且特殊导体，其阻抗随多点接地故障位置变化。施 加高频电压后，根据高频电流相位及幅值差异判断多点接地故障位置，理论和实验证明 其只能对已知接地电阻值的多点接地故障定位，实用价值不大。
Ⅱ
华中科技大学硕士学位论文
行波法是从变压器铁心正常接地点投入方波，根据观察点波形来断故障接地位置，实 验波形能正确反映多点接地故障位置如理论分析的规律性变化，若再深入研究，行波法
流法在线监测系统装置。系统实时地在线监测电缆金属护套绝缘状况，并记录在计算机
数据库系统中，从而达到电缆金属护套状态监测及智能查询。／ｌ—／ ／ 主要对高压电缆起屏蔽和保护作用的金属护套必须一点可靠接地，但因电缆金属护
套外绝缘损伤后使得金属护套出现多点接地，由此产生的环流严重威胁电力电缆运行。 因此，研究电缆金属护套绝缘是很有必要的，本文提出的环流法监测金属护套多点接地 方法很好地解决了这个问题。
Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｉｓ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｍａｎｙ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｗａｙ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｉＳ ｍｕｃｈ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｗｉｔｈ ｏｎｅ ｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ，ｗｅ ｈａｖｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｓｕｉｔ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｏｎ—ｌ ｉＲｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｒｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ａｎｄ ｓｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｄａｔａｂａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｑｕｅｒｙ ｏｎ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ．
Ｐａｒｔ Ｔｗｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｏｃａｔｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｅａｒｔｈｉｎｇ Ｆａｕｌｔｓ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｒｅ：
Ａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｒｅ，ｔｗｏ ｎｏｖｅｌ ｌｏｃａｔｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｌ ｉｍｉｎａｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃｏｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｅ ｔｈｉｎｋ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｎｏｔ ｍｕｃｈ ｕｔｉｌｉｔｙ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ—ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｄｉｓｔｊｎｇｕｉｓｈ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｂｕｔ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｄｅｖｏｔｉｏｎ ｍｕｓｔ ｂｅ ｄｏｎｅ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒａｔｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
／
／金属护套环流计算是一个复杂问题，环流受电缆运行方式、运行状况、金属护套回
路阻抗等多种因素影响，在满足工程需要前提下，建立恰当电路模型及推导接近实际环
流计算公式。场
，
在线监测系统设计涉及到很多软硬件知识，硬件部分包括信号传感器、信号调理器、
信号采集卡及计算机等，软件采用面向对象的程序设计语言Ｖｉｓｕａｌ ＣＨ编写人机交互程
Ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｐｒｏｔｅｃｔｓ ａｎｄ ｓｈｉｅｌｄｓ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｍｕｓｔ ｂｅ ｅａｒｔｈｅｄ ｗｉｔｈ ｏｎｅ ｐｏｉｎｔ，ｂｕｔ ｉｔｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｉｌｌ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｉｍｐｅｒｉｌ ｔｈｅ ｒｕｎ ｏｆ ｃａｂｌｅ ｗｈｅｎ ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅａｒｔｈｅｄ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒ，ｉｔ ｉＳ ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ．ＴｈｉＳ ｔｈｅｓｉＳ ａｄｖａｎｃｅｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｗｉｌｌ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ．
Ｐｌｕｎｇｉｎｇ ａ ｓｑｕａｒｅ—ｗａｖｅ ｏｎｔｏ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｒｅ，
ｗｅ ｊｕｄｇｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｗａｖｅ ｏｆ ｗａｔｃｈ ｐｏｉｎｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｖｅ
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｖｏｌｖｅｓ ｍｕｃｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ，ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｓｉｇｎａｌ ｓｅｎｓｏｒ，ｓｉｇｎａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ， ｓｉｇｎａｌ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｏｍｐｉｌｅｓ ｍａｎ—ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ
华中科技大学 硕士学位论文 电气设备的故障检测研究——电缆金属护套多点接地在线监测 ;——变压器铁心多点接地故障定位检测 姓名：周志成 申请学位级别：硕士 专业：高电压与绝缘技术 指导教师：张国胜
2003.4.11
华中科技大学硕士学位论文
摘蔓
第一部分电缆金属护套多点接地在线监测研究
／基于电缆金属护套出现多点接地后的环流相对无多点接地有明显增大，设计一套环
序，实现金属护套环流实时监测、分析处理及故障显示报警功能。一系列实验及现场应 用证明了环流法在线监测系统切实可行。
第二部分变压器铁心多点接地故障定位检测研究：
针对现有变压器铁心多点接地故障定位检测缺陷，提出两种新颖的定位检测方法。 通过理论分析和实验初步探讨后，认为高频法没有多大实用价值，行波法能辨别故障位 置，但需更多的投入达到实际应用阶段。
ｓｈｅａｔｈ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｌｆｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｄｅｍａｎｄｓ，ｓｏｍｅ ｃｉｒｃｕｉｔ
ｍｏｄｅｌＳ ａｒｅ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉＳ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｄ．
ＩＶ
华中科技大学硕士学位论文
＝＝＝＝；＝＝＝＝≈＝＝＝＝＝＝＝＝；＝＝＝＝＝＝＝＝％＃＝＝＝目＝＝＝
ｓｈｏｗｉｎｇ ａｎｄ ａｌａｒｍｉｎｇ ｏｎ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ，ａ ｓｅｒｉａｌ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌｌｙ ｆｅａｓｉｂｌｅ．
由于作者水平有限及时间较仓促，书中疏漏和错误之处在所难免，恳请广大老师及
读者指正。
编著者 ２００３年４月
华中科技大学硕士学位论文
ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ wenku.baidu.comｉｇｈ——ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ—‘ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ
华中科技大学硕士学位论文 ＝；＝；＝＝＝ｉ＝＝；；＝＝＝；；＝＿＝＝＝；＝自；＝＝；；＝＝＝＝一：＝
前言
随着现代生产的突飞猛进、社会的迅猛发展及经济的急剧增长，能源需求量越来越 大。电力是工农业的先行官和社会发展的源泉，电力系统急需向大容量、超高压及跨区 域方向发展，随着电力系统容量增大和电力网规模扩大，电力设备故障给工业生产和现 代生活带来的影响越来越显著。人们对电力系统稳定、经济运行提出越来越高的要求， 而保证电力系统经济性和稳定性的一个强有力措施就是提高电力设备使用率的同时，应 尽量在线监测运行设备和尽快检测故障及缩短故障时间。
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｒｅ ｌｙｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｉＳ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ， ｗｈｏｓｅ ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎ ａｄｄｉｎｇ ａ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖｏｌｒａｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｅ，ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ
目前主要电力设备有电磁转换变压器、保护及控制断路器（负荷开关、隔离开关）、 过压保护避雷器、能量传输电缆、测量（计量）的电流和电压互感器、绝缘支撑套管以 及大量二次保护配置等。而一种电力设备故障类型也多种多样，如变压器铁心的多点接 地、绕组短路、绝缘介质劣化、冷却功能下降等故障，电缆的主绝缘劣化、金属护套多 点接地等故障。面对众多的电力设备及复杂多样的电力设备故障类型，要全面实现电力 设备在线监测或故障检测，需要较大的投入和较长的过程。
ｐｒｏｇｒａｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋．Ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｆａｕｌｔｓ
ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｓ ａ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ—ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｌｌ ｂｅ ａ ｇｏｏｄ ｍｅａｎ ｔｏ ｌｏｃａｔｅ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔ，ｉｆ ｄｅｅｐｌｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｄｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
将是一种故障定位行之有效的办法·／ｚ／
关健词ｔ（金属护琴尸环流法在线监测多点接地高频法 行波法
ⅡＩ
华中科技大学硕士学位论文
Ｐａｒｔ Ｏｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｏｎ～１ｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｃａｂｌｅ Ｍｅｔａｌ Ｓｈｅａｔｈ
ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｅａｒｔｈｉｎｇ：
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｊｕｄｇｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｕｒｒｅｎｔ．
Ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉＳ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｏｎｌｙ ｌｏｃａｔｅ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｆａｕｌｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｋｎｏｗｎ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ．
／
／变压器铁心为一个所处环境复杂且特殊导体，其阻抗随多点接地故障位置变化。施 加高频电压后，根据高频电流相位及幅值差异判断多点接地故障位置，理论和实验证明 其只能对已知接地电阻值的多点接地故障定位，实用价值不大。
Ⅱ
华中科技大学硕士学位论文
行波法是从变压器铁心正常接地点投入方波，根据观察点波形来断故障接地位置，实 验波形能正确反映多点接地故障位置如理论分析的规律性变化，若再深入研究，行波法
流法在线监测系统装置。系统实时地在线监测电缆金属护套绝缘状况，并记录在计算机
数据库系统中，从而达到电缆金属护套状态监测及智能查询。／ｌ—／ ／ 主要对高压电缆起屏蔽和保护作用的金属护套必须一点可靠接地，但因电缆金属护
套外绝缘损伤后使得金属护套出现多点接地，由此产生的环流严重威胁电力电缆运行。 因此，研究电缆金属护套绝缘是很有必要的，本文提出的环流法监测金属护套多点接地 方法很好地解决了这个问题。
Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｉｓ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｍａｎｙ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｗａｙ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｉＳ ｍｕｃｈ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｗｉｔｈ ｏｎｅ ｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ，ｗｅ ｈａｖｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｓｕｉｔ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｏｎ—ｌ ｉＲｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｒｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ａｎｄ ｓｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｄａｔａｂａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｑｕｅｒｙ ｏｎ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ．
Ｐａｒｔ Ｔｗｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｏｃａｔｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｅａｒｔｈｉｎｇ Ｆａｕｌｔｓ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｒｅ：
Ａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｒｅ，ｔｗｏ ｎｏｖｅｌ ｌｏｃａｔｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｌ ｉｍｉｎａｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃｏｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｅ ｔｈｉｎｋ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｎｏｔ ｍｕｃｈ ｕｔｉｌｉｔｙ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ—ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｄｉｓｔｊｎｇｕｉｓｈ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｂｕｔ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｄｅｖｏｔｉｏｎ ｍｕｓｔ ｂｅ ｄｏｎｅ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒａｔｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
／
／金属护套环流计算是一个复杂问题，环流受电缆运行方式、运行状况、金属护套回
路阻抗等多种因素影响，在满足工程需要前提下，建立恰当电路模型及推导接近实际环
流计算公式。场
，
在线监测系统设计涉及到很多软硬件知识，硬件部分包括信号传感器、信号调理器、
信号采集卡及计算机等，软件采用面向对象的程序设计语言Ｖｉｓｕａｌ ＣＨ编写人机交互程
Ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｐｒｏｔｅｃｔｓ ａｎｄ ｓｈｉｅｌｄｓ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｍｕｓｔ ｂｅ ｅａｒｔｈｅｄ ｗｉｔｈ ｏｎｅ ｐｏｉｎｔ，ｂｕｔ ｉｔｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｉｌｌ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｉｍｐｅｒｉｌ ｔｈｅ ｒｕｎ ｏｆ ｃａｂｌｅ ｗｈｅｎ ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅａｒｔｈｅｄ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒ，ｉｔ ｉＳ ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ．ＴｈｉＳ ｔｈｅｓｉＳ ａｄｖａｎｃｅｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｗｉｌｌ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ．
Ｐｌｕｎｇｉｎｇ ａ ｓｑｕａｒｅ—ｗａｖｅ ｏｎｔｏ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｒｅ，
ｗｅ ｊｕｄｇｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｗａｖｅ ｏｆ ｗａｔｃｈ ｐｏｉｎｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｖｅ
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｖｏｌｖｅｓ ｍｕｃｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ，ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｓｉｇｎａｌ ｓｅｎｓｏｒ，ｓｉｇｎａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ， ｓｉｇｎａｌ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｏｍｐｉｌｅｓ ｍａｎ—ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ
华中科技大学 硕士学位论文 电气设备的故障检测研究——电缆金属护套多点接地在线监测 ;——变压器铁心多点接地故障定位检测 姓名：周志成 申请学位级别：硕士 专业：高电压与绝缘技术 指导教师：张国胜
2003.4.11
华中科技大学硕士学位论文
摘蔓
第一部分电缆金属护套多点接地在线监测研究
／基于电缆金属护套出现多点接地后的环流相对无多点接地有明显增大，设计一套环
序，实现金属护套环流实时监测、分析处理及故障显示报警功能。一系列实验及现场应 用证明了环流法在线监测系统切实可行。
第二部分变压器铁心多点接地故障定位检测研究：
针对现有变压器铁心多点接地故障定位检测缺陷，提出两种新颖的定位检测方法。 通过理论分析和实验初步探讨后，认为高频法没有多大实用价值，行波法能辨别故障位 置，但需更多的投入达到实际应用阶段。
ｓｈｅａｔｈ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｌｆｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｄｅｍａｎｄｓ，ｓｏｍｅ ｃｉｒｃｕｉｔ
ｍｏｄｅｌＳ ａｒｅ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉＳ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｄ．
ＩＶ
华中科技大学硕士学位论文
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ｓｈｏｗｉｎｇ ａｎｄ ａｌａｒｍｉｎｇ ｏｎ ｃａｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ，ａ ｓｅｒｉａｌ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌｌｙ ｆｅａｓｉｂｌｅ．