10～35 kV XLPE电缆在线监测技术

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基于差频法的XLPE电缆绝缘故障在线监测系统研究

Ｒｅｅｒｈｎｏｌｎｏｉｏｉｙｔｍｏｓａｃｏｎ－ｉｅｍｎｔｒｎｇｓｓｅｆｒＸＬＰＥｏｒｐｗｅ
ｃｂｅｉｕａｉｎｆｕｔｂｓｄｏｆｅｅｔａｒｑｅｙｍｅｈｄａｌｎｓｌｔｏａｌａｅｎｄｉｒｎｉｌｆｅｕｎｃｔｏ
ＷＡＮＧＪ．ｎＧＵｎ．ｉ，ＷＵＹｉ．ｏｕｆｇ，ｅＯＹｏｇｘｎｂ（．ｏｅｅｏｌｔｎ．Ｇａｘｎｖ，ａｎｎ３０４ｈｎ；１Ｃｌｇｅｒｇ，ｕｎｉｉＮｎｉｇ５００，ＣｉｌｆＥｃ．ＥｇＵ．ａ２Ｃｌｇｌｔｎｏ．Ｅ．ＺｅｇｈｕＵｉｆＬｇｔｎ．Ｚｅｇｈｕ５０２，ｈｎ）．ｏｅｏｅｒｆｒｎ，ｈｎｚｏｎ．ｏｉｈｄ，ｈｎｚｏ００ＣｉｅｌｆＥｃ．ＩｇｖＩ４ａ
ＡｂｔａｔＴｒｕｈｕｎｌｚｇｔｅＸＬＥｐｗｅａｌｎｕａｉｎａｉｇｃｕｅｙｔｅｗａｅｒｅｈｎｓｒｃ：ｈｏｇｏｔａａｙｉＰｏｒｃｂｅｉｓｌｔｇｎａｓｄｂｈｔｒｔ，ｔｅｏ — ｎｈｏｅｌｅｍｏｉｒｇｓｓｍｅｉｎｂｓｄｏｈｉｅｅｃｒｑｅｃｓｐｅｅｔｄｈｒｇａｉｄｐｅｙａｉｎｔｉｙｔｄｓｇａｅｎｔｅｄｆｒｎｅｆｕｎｙｉｒｓｎｅ．Ｔｅｐｏｒｍａｏｔｄｂ－ｎｏｎｅｆｅｓｂｕ０ｏｆｅｕｎｙＡＣｖｌｇｎｅｕｎｙｓｐｒｏｉｏ，ｏｓｒｉｇｔｅｉａｔｆａｉｇｃｌ，ｏｔ１０Ｈｚｌｗ— ｑｅｃｏｔｅａｄｆｑｅｃｕｅｐｓｉｎｂｅｖｎｍｐｃｇｎａｅｒａｒｔｈｏｂ

高压电缆线路在线监测技术及应用

高压电缆线路在线监测技术及应用发布时间：2022-06-01T06:29:40.199Z 来源：《新型城镇化》2022年10期作者：陈炳健[导读] 目前，高压电缆已经取代了架空线成为了城市核心区域的电网首选，高压电缆金属保护层合理接地是安全运行的保证。

目前国内大部分主干电缆主要是通过计划检修实现高压电缆接地电流检测，这一方式操作比较简单，但是增加了运维成本，而且无法实时监测。

本文就对高压电缆线路在线监测技术及应用措施进行深入探讨。

陈炳健国网福州供电公司自贸区供电服务中心福建福州 350000摘要：目前，高压电缆已经取代了架空线成为了城市核心区域的电网首选，高压电缆金属保护层合理接地是安全运行的保证。

目前国内大部分主干电缆主要是通过计划检修实现高压电缆接地电流检测，这一方式操作比较简单，但是增加了运维成本，而且无法实时监测。

本文就对高压电缆线路在线监测技术及应用措施进行深入探讨。

关键词：高压；电缆线路；在线；监测技术随着工业化、城市化进程的不断加快，大中型城市的电力需求在不断增加。

电力电缆凭借其诸多优势，逐渐成为城市电力传输的主要方式。

因此，对高压电缆线路的在线监测技术进行分析研究，对于城市电力传输也能提供保障。

1、电缆线路在线监测的重要性在城市电网的建设过程中，大多使用的都是交联聚乙烯（XLPE）电力电缆。

这种电缆在投入运行的1~5年中，也就是在其运行的初期极容易因为电缆的附件设备脱落或者敷设安装的质量问题而引发城市供电事故；在交联聚乙烯（XLPE）电力电缆投入运行的5~25年里，也就是在其运行的中期阶段，虽然电缆的线路故障率较低，但故障的种类却很多，其中包括因电缆自身老化而引发的绝缘体故障等；在交联聚乙烯（XLPE）电力电缆投入运行的25年之后，电缆的故障率又会持续升高，这是因为线缆本身的绝缘体、电一热和电缆附件都明显出现老化现象。

根据以往电网系统中电缆线路的运行经验表明，电缆线路故障是引发城市电网系统事故，给人们的生产生活造成巨大损失的根本原因。

10kV交联聚乙烯电缆中间头的在线监测技术

10kV交联聚乙烯电缆中间头的在线监测技术摘要：本文通过项目研究的10kV交联聚乙烯电缆中间头的在线监测技术，结合现在城市配电网建设当中出现的电力电缆故障，设计出能够在线实时监测系统。

在线实时监测系统有采集模块、数据处理模块、数据传输模块构成。

通过在线实时监测系统得到的数据，经过公网上传云端，用户随时随地可从云端获取数据，如若数据异常，会发出警报，从而实现实时监测。

关键词：在线故障分析；温度检测；实时监测；0 引言近年来，随着城市化建设的快速推进，为适应城市用电需求，电网建设的不断发展，电力电缆线路被越来越多的应用到城市配电网建设当中，社会对电网可靠性要求越来越高，电力设备的检修就显得尤为重要。

交联聚乙烯电缆容易铺设、运行维护简便、耐高温并且绝缘性能优良，被广泛运用做电缆，逐步取代油纸绝缘电缆和架空线路。

交联聚乙烯电缆容易受到热、电、机械等环境因素的影响从而影响其绝缘性能。

交联聚乙烯电缆和电缆接头的绝缘损坏等问题极易引起电力故障，影响人们正常的生产生活。

而且交联聚乙烯电缆大都运用直埋、穿管、桥架等方式，给检修带来难度。

1 现状近年来，随着配网规模不断扩大、线路电容电流显著增大等情况出现。

在电路出现问题时，电缆线或多或少出现温度异常。

在日常电缆线路运维工作中，通常会对电缆做定期的试验，并以此来对配电电缆的绝缘情况进行判断，如耐压试验、电缆振荡波试验等，从而对可能发生的故障作出初步估计。

但是这些传统的故障检修，其工作量大、安全系数低并且需要进行停电测试，停电会影响人们的生产生活，造成巨大的经济损失。

因此，研究电力电缆故障在线定位方法对提高供电质量具有重要意义。

早在1950年，国外就提出状态监测的思路；1970年前后状态监测被邻国日本开始使用。

我国在这个方面发展比较晚也比较缓慢，近二十年来，在各大高校和电力企业的推动下，配电电缆绝缘状态监测技术发展迅速。

近年来，配电网故障在线定位方法主要有直流分量法、局部放电法、温度在线监测、直流叠加法、在线介质损耗角正切法等。

XLPE高压电缆短路故障电流在线监测装置设计

２．ＳｈａｎｇｈａｉＷｅｌｌｄｏｎｅＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈｉａ２００４３６，Ｃｈｉｎａ）
摘要：通过分析ＸＬＰＥ高压电缆线路短路故障电流回路的特点，设计了ＸＬＰＥ高压电缆短路故障电流在线监测装置。当线路
ｆａｕｌｔｃｕｒｒｅｎｔｉｓｎａａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｔｈｅｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇｄａａｔ．Ｉｎｈｅｔｈｙｂｉｒｄｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｃｂｌａｅｓａｎｄｏｖｅｒｈｅａｄｌｉｎｅｓｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃａｒｌｊｕｄｇｅｈｅｔａｆｕｌｔ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
发生短路故障时，短路故障电流在线监测装置实时采集故障电流的大小与方向信息，并根据监测数据分析故障电流回路特性，
对于电缆一架空线混合线路，判断故障发生在电缆侧还是架空线侧；对于金属护套交叉互联的长电缆线路，判断故障发生在哪个交叉互联区间。该装置大大缩短了电缆线路发生短路故障后的抢修时间，提高了供电可靠性。关键词：ＸＬＰＥ高压电缆；短路故障；短路故障电流；在线监测装置；设计
（１．ＮａｎｎｉｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｕｒｅａｕ，ＧｕａｎｇｘｉＰｏｗｅｒＧｉｒｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００３１，Ｃｈｉｎａ；

基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术研究

基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术研究摘要：随着信号采集技术、抗干扰技术、滤波技术的不断发展，电力电缆局部放电在线监测手段日益完善，在实际应用中也将会逐渐适应各种各样的复杂环境，从而在电力电缆线路的安全运行中发挥越来越重要的作用。

关键词：XLPE电力电缆;局部放电;在线监测引言随着电力电缆在城市电网中得到广泛应用，电缆的绝缘问题愈显突出。

由于电缆通常是敷设在管沟或隧道中，到目前为止，还没有较好的技术能够掌握运行中电缆的绝缘状态。

当前，电缆线路在线监测多数是监测电缆的温度。

然而，据统计，电缆故障多数源于施工时机械损伤和绝缘处理不当，如制造中存在空隙、裂纹、受潮或损坏。

最能够反映电缆绝缘特征的是电缆的局部放电。

运行中的电缆总是与其他电气设备相连接（如变压器、GIS、开关、电压互感器、架空线等），这些设备也可能产生局部放电，要将电缆的局部放电信号从其他设备放电或干扰中区分出来是一个关键问题。

基于上述问题，必须从研究电缆局部放电机理出发，摸清其放电传播的物理过程，以其作为基础，寻找有效区分电缆内部放电和外部干扰的检测技术。

目的是模拟电缆运行中的实际情况，利用局部放电传感器，检测电缆在内部放电和外部干扰传播时，找出传播规律及特点，寻找到能准确区分内部放电和外部干扰的可行方案。

一、基于局部放电频谱分析XLPE电力电缆在线监测技术（一）局部放电监测的现状XLPE电力电缆在运行中，其局部放电脉冲的宽度，在1纳秒至10纳秒之间，其所表示的含义为：局部放电脉冲信号有瞬间即逝的特征，尤其以电缆为介质的传输中，高频脉冲信号的衰减程度会逐渐增加。

所以，在XLPE电力电缆的终端处，很难采用监测系统对局部放电的信号进行采集，或者已经采集的信号，存在严重的失真现象，导致测量结果存在严重的误差问题，影响后续的相关工作。

在本文的分析中，將宽频带局部放电传感器的方式，应用在监测甚高频频段局部放电的工作中。

另外，由于XLPE电力电缆的局部放电现象，经常发生在附件的周围，或者就应该在相应的位置，以接地的方式，安装局部放电传感器。

10kV～35 kV高压开关柜局部放电在线监测装置技术标准

目录1范围 (2)2规范性引用文件 (2)3术语和定义 (2)4使用条件 (3)5技术要求 (4)6试验 (5)7 附则 (5)附录A dB与mV之间换算关系 (6)附录B 编制说明 (7)10kV～35 kV高压开关柜局部放电在线监测装置技术规范1范围本标准适用于在发电厂和变电站现场条件下，处于运行状态的10kV～35kV电压等级以局部放电为主要测试项目的高压开关柜设备中在线监测装置选型。

本标准适用于指导中国南方电网有限责任公司系统内开展以局部放电为主要测试项目的高压开关柜在线监测装置技术要求。

环网柜、箱式配电变压器的局部放电在线监测装置技术要求可参考本标准执行。

2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括刊误的内容）或修订版均不适用于本标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB3906-1991 3~35kV交流金属封闭式开关设备GB/T16927.1-1997 高电压试验技术一般试验要求GB/T16927.2-1997 高电压试验技术试验程序GB/T 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T 17626 电磁兼容试验和测量技术GB/T 2423 电工电子产品环境试验GB 2421 电工电子产品基本环境试验规程GB 11022 高压开关设备通用技术条件DL417-91-1991 电力设备局部放电现场测试导则DL/T404-1997 户内交流高压开关柜订货技术条件Q/CSG1 0007-2004 电力设备预防性试验规程3术语和定义3.1 局部放电partial discharge局部放电在本标准中指的是发生在开关柜内部绝缘结构中局部区域的现象，包括绝缘表面和绝缘内部的放电。

在本标准中的局部放电范畴包括导体表面电晕、绝缘表面爬电及内部气隙放电等类型，属于广义概念。

XLPE电缆在线监测系统设计

关键词：ＸＬＰＥ电缆；在线监测；水树枝；直流分量法；ＰＬＣ；ＭＣＧＳ
中图分类号：ＴＭ７２６．４文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１６６３（２０ｌ３）０６— ０５３５— ０４
ＤｅｓｉｇｎｏｆｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＸＬＰＥｃａｂｌｅ
ｃａｔｉｏｎｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｎｅｇｄｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｂｌａｅｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅａｇｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｃａｌｂｅｓ．
（１．鹤岗电业局黑龙江鹤岗１５４１０１；２．大连理工大学电气工程学院，辽宁大连１１６０２４）
摘要：阐述了水树枝的定义和直流分量法的原理，并重点论述了基于直流分量法的交联聚乙烯（ＸＬＰＥ）电缆在线监测系统
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＸＬＰＥｃａｂｌｅ；ｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇ；ｗａｔｅｒｔｒｅｅ；ＤＣｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ＰＬＣ；ＭＣＧＳ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｌａｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）

XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述

XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述摘要：电力电缆在电力系统电力供应中的应用越来越广泛,供电质量的可靠性也越来越为供电企业和电力用户所关心，电力电缆的可靠性是保证供电可靠性的重要环节之一.如何实现电力电缆的在线监测和状态检修，一种重要的前提就是对电力电缆进行实时的状态检测。

本文基于交联聚乙烯电缆（XLPE电力电缆）绝缘在线检测技术的地位和意义，梳理了国内外XLPE电力电缆在线检测技术的研究现状，，并探讨了XLPE电力电缆绝缘在线检测技术的发展方向，阐述了电力电缆绝缘故障在线监测系统的国内外技术现状和发展趋势，在此分析的基础上认识到电缆绝缘在线监测是迫切需要的。

关键词：XLPE电力电缆；电缆绝缘；在线检测1 电缆绝缘在线检测的意义电力电缆是电力系统的重要组成部分，随着企业生产的发展,对电力需求的不断增加，电力电缆的使用量也在逐年增长,现代化企业的生产要求电力电缆的运行必须是长期、连续和安全稳定［1］.因此如何保证电力电缆安全稳定运行是电力系统中长期研究的一个多因素、非常复杂的课题。

长期以来，为了防止事故的发生，对电力系统运行中的设备，一直坚持定期进行预防性试验的制度.这对保证设备在电力系统中安全可靠地运行、防止事故的发生起了很好的作用［2].但是随着电力生产的发展,传统的常规性预防试验，已经满足不了安全生产的需要。

这是因为常规预防性试验需要停电测试，而且两次试验间隔时间过长，所以不易及时发现设备的绝缘缺陷，而且停电还要造成一定的损失。

因此对电力系统中设备的绝缘进行实时监测显得极为重要了.随着电力系统的不断发展，电力电缆的应用越来越多，很多单位无法根据规程按时完成预防性试验任务，所以电力电缆设备绝缘的在线监测势在必行。

在线监测就是在工作电压下对电力电缆绝缘状况进行实时监测，把计算机引入测量系统,对测量过程实现自动化，对数据处理实现智能化[3].与此同时,随着现代化技术的飞跃发展,特别是电子、计算机和各种传感器技术的新成就，都为开展电力设备绝缘的带电检测和在线监测技术提供了有利条件［4］.对电力电缆进行带电检测,可以缩短检测周期,提高及时发现绝缘缺陷的概率，从而降低绝缘事故，这一点在电力电缆设备投入运行的初期和老化期是尤其重要的［5]。

XLPE电缆绝缘故障在线监测系统的研究

店谍它
ＧＵＡＧＸＩＡＮＹＥＤＩ
研究与探讨
差频在线监测法的检测方式与直流法相似，在工频交流电下叠加低频电压，观察其对老化电缆的响应程度。针对目前国内外研究的低频叠加采用不同频段和波形试探的现状下，寻求出真正能体现电缆老化程度的低频加载信号。近来，有研究发现在同时对含水树枝ＸＰＬＥ电缆施加两个频率相近或相
维普资讯
研究与探讨
ＧＵＡＮＧＸＩＡＮＹＥＤＩ
虞谍它
ＸＰＬＥ电缆绝缘故障在线监测系统的研究
廖远忠
（州供电局，西柳广柳州市５５０）４０５
［要】本文分析了目前各种电力电缆绝缘故障在线监测方法的利弊，出基于差频法的在线监测方案，摘提并进行模拟试验和分析，验证了该方案的合理性和试验装置的实用性，电力电缆绝缘故障在线监测研究提供了新验
在正常运行电压下，ＬＥ电缆的直流分量很微弱。当护ＸＰ套绝缘不良或浸水时，铜屏蔽层与镀锌钢带间会产生原电池，再加上外界的电磁场干扰与静电感应，都会产生杂散电流，而这个电流的大小可以和由水树枝产生的直流成分相比拟。这将最终影响到测量结果的真实性。
２２直流叠加法在线监测技术原理及方法－
外力破坏事故等排除，就可以认为现场绝缘诊断应以水树老化为主。即水树枝老化被认为是造成ＸＬＥ电缆在运行中被Ｐ
击穿的主要原因。本文在对几种目前存在的ＸＬＥ电缆绝缘在线监测方法Ｐ进行研究的基础上，提出了基于差频法的在线监测方案，而从为更好的实际运用电缆绝缘故障在线监测技术，为电力系统安全、方便、迅捷的排除电缆故障提供有利的理论依据。

XLPE高压电缆在线监测方法及设计

辩攮专论
ＸＬＰＥ高压电缆在线监测方法及设计
陈刚福建省电力公司福州电业局
【摘要ｌ交联聚乙烯简称￣ＸＬＰＥ，ＸＬＰＥ￣缆具有优越的力学性零点时间差，运用频率与时间差对相位差进行计算。Ｔａｎ在线监测的能、电气性能与热血性能，敷设容易，运维也简单，在各等级电压输电线路原理如图２所示。该监测方法对信号本身要求较高，工频信号的过零点与配电网等电力系统中获得了广泛的应用。周围会叠加一些干扰，对零点检测准确性会产生影响，并且该方法所反映的是电缆线路绝缘的整体性能，对局部老化与受潮等因素所引发的【关键词ｌＸＬＰＥ；在线监测；高压电缆；设计劣化不能有效反映，所以，在电缆运行当中，等过程当中，电缆系统因人为操作不当或工艺二综合信息下的电缆在线监测设计不良等，均可能引入缺陷，而这些缺陷可能要多年之后才能逐步显现出不同的监测方法，其优缺点是不同的，在ＸＬＰＥ高压电缆的在线监来，为了及早发现故障隐患，避免运行事故出现，基于电缆的在线监测测系统当中，可根据电缆实际的运行状况，采用多种监测方法相结合的结果，分析电缆运行的状态，以确保电缆运行安全可靠性。诊断形式，设计一种综合信息下的高压电缆监测法，以温度与局部放电监测为主要方法，并预留相应接口，通过水位、电流与烟雾等监测信息ＸＬＰＥ高压电缆的在线监测方法来综合监测及诊断，其具体监测设计如下：１．局部放电的在线监测方法局部放电所指的是利用电缆绝缘本体存在的微孔，产生局部放电１．传感器设计的信号，对电缆给予监测与诊断，该放电信号音外界绝缘介质缘故，利用高频电流互感器与分布式光纤等监测方法，对待测设备特征所表现出的频率大小是不相同的，通常产生的高频信号，频率要高于量进行检出反映，并将其特征量向电信号进行转换，根据温度在线监３００ＫＨｚ。因信号一般在电缆线路屏蔽层进行传播，可在电缆外层的屏测方法与局部放电法两种方法，让在线监测系统能同时应用分布式光蔽接地线上，利用高频电流的互感器对高频电流的信号进行耦合。也可纤与甚高频的电磁耦合ＶＨＦ，并形成两类信息采集的模块。局部信号所运用超声波传感器对电缆局部的放电声信号进行监测，在电缆当中，声采取的是ＶＨＦ与ＵＨＦ的局部放电监测相结合方法，对１００ＭＨｚ以内与信号传输率不高，受到外部电磁噪声的影响比较小，还能对局部放电源５００ＭＨｚ一１５ｏ０ＭＨｚ两频段给予检测。ＵＨＦ具有优良的抗干扰特点，可对真实局部的放电信号进行检测，还能利用ＶＨＦ的局放信号将真实信给予定位，是一种较为理想可行的现场检测法。号从接地回线的干扰信号与背景噪声中提取出来，给以标定，不仅能排２．接地电流的在线监测法还能检测出局部的放电量大小。在电压等级为ｌｌ０ｋＶ以上的高压电缆多是单芯电缆，由于电缆金属除现场干扰，护层和线芯的交流电流会出现磁力线的铰链，致使较高感应电压出现，２．在线监测单元设计根据综合在线监测系统的运行状况，对其监测单元采取ＤＣＳ总线因此，需要采用接地措施，一般０．５ｋｎ以内的短线路电缆金属护层所采ｉ对传感器的变送信号给予数据采集与预处理，并实施Ａ／Ｄ转取的是：一端直接接地，而另一端通过保护电阻或者间隙来接地。电缆的形式，线路在ｌｋｍ以上的金属护层通常采取的措施是：三相分段且交叉互联换、采集记录与监测信息传输等。而综合监测系统则采取分布式单元，所以，在监测平台两端的接地方法。对电缆接地电流进行监测，能获得电缆外护套完整的每个监测单元在信息传输与采集方面是相对独立的，增加相应接口，可方便增加与改变监测方法，给设备改进与改造提信息，而对接地电流当中的容性分量变化进行在线监测，则能获得电缆上，供相应空间。为满足现场检修与调试人员的需求，电缆监测信息除了传老化的相关信息，该方法较适合等级高于ｌｌ０ｋＶ的高压电缆线路。送至监控室之外，也可直接传送至现场便携式计算机中，以提高电缆监３．温度监测法在电缆运行中，对其温度进行监测，不仅能获得电缆绝缘工况，还测效率。

分布式光纤XLPE电缆温度在线监测技术

与一些发达国家相比 ,我国电网的电缆平均故障率偏高。其中一个重要原因是缺乏对电缆系统的有效的在线监测手段 ,而温度在线检测是其中很重要的一个方面。但直接测量电缆导体温度尚存在技术困难 ,而借助热电偶或光纤连续测量电力电缆线路外表面温度却很容易。依据温度场分布原理 ,测量电缆表面温度可采用如节点法等数学方法计算电缆导体温度 ,实现电力电缆线路运行温度的在线检测。对于环境复杂的电缆线路 ,可以通过实时监测电缆外护套温度来计算导体温度 ,从而实时控制电缆的载流量 [ 2] 。因此 ,为了确定电缆系统最佳的和最安全的载流能力 ,有必要对所安装电缆及其环境进行实时的精确的温度监测。
拉曼型分布式光纤传感系统是基于光纤拉曼散射效应的连续型传感器 , 图 1描述了光纤传感器测温系统的组成。主处理机和控制电脑将对拉曼散射光进行分析和处理 ,从而计算出被测物每一个点的温度和位置 ,最后在电脑上输出的是整条光纤 (最长 30 km ) 上的温度分布图。
求逐步攀升。具备可连续、无间断、长距离测量并与
©
新成果与技术应用
杨黎鹏等 :分布式光纤 XLPE电缆温度在线监测技术
4 1
被测量介质有极强的亲和性的分布式光纤传感系统似乎正是为此而量身定做的。分布式光纤传感系统通常有 3种类型 :拉曼型、布里渊型和 FBG型 [ 526 ] 。
以由式 (1 )表示 :
λB = 2·n·A
( 1)
式中 , A为光栅周期 ; n为折射率。
当宽谱光源入射到光纤中 ,光栅将反射其中以布拉格波长 λB 为中心波长的窄谱分量。在透射谱中 , 这一部分分量将消失 ,λB 随应力与温度的漂移为 [ 4] :

基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术

Ｖ０．．ｏ１２ｌ
Ｊｎ２２ａ ∞
பைடு நூலகம்
基于局部放电频谱分析的ＸＰ电力电缆在线监测技术ＬＥ
罗俊华，邱毓昌，马翠姣
‘ ．安交通天学电气工程学院，陕西西安７０４；１西１０９２．国家电力公司武汉高压研究所，湖北武汉４０７）３０４摘要：基于局部放电频谱特性分析，文提出在甚高额（ＨＦ检测ＸＰ电力电缆的局部放电量．本Ｖ）ＬＥ并研制出可应用于ＸＰ电力电缆运行状态现场在践检测新技木试验结果表明：技术在ＬＥ该
１ｋ一８０Ｈｚ２ＭＨｚ频率范围内可捡驯ＸＬＥ电力电缆本体或附件中小于ｌＣ的局部放电信号。Ｐｐ
关键词：局部放电；ＩＥ电力电缆；在践检测；频谱分析Ｘ￣Ｐ
中国分娄号：Ｍ４Ｔ２６文献标识码：Ａ文章编号：１３３７（０２０ — ３３０ —０６２０）１０ｇ０００
１引言
电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切
减
，检测系统在电缆终端处采集电缆线路局故
部放电信号非常困难，集到的信号失真．而造成采从较大的测量误差，至得到错误的结论本文采用甚宽频带局部放电传感器电磁耦合的方法在ＶＦ频Ｈ段范围检测电缆局部放电，同时，考虑到电缆线路局部放电多发生在附件位置，择在电缆附件接地位选置安装传感器以减小高频脉冲信号传输损失，可尽能地采集电缆局部放电脉冲信号波形全貌和关键特

(技术规范标准)电缆线路故障在线监测系统技术规范书

配电电缆线路故障定位及在线监测系统技术规范书批准：审核：拟制：总则1．本“规范书”明确了某城区供电公司10kV配电电缆线路故障定位及在线监测系统的技术规范。

2．本“技术规范书”与商务合同具有同等的法律效力。

1.1 系统概述配电线路传输距离远，支线多、大部分是架空线和电缆线，环境和气候条件恶劣，外破、设备故障和雷电等自然灾害常常造成故障率较高。

一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便，干扰了企业的正常生产经营；其次给供电公司造成较大损失；再者一条线路距离较长，分支又多，呈网状结构，查找故障，非常困难，浪费了大量的人力，物力。

电缆线路故障定位及在线监测（控）系统主要用于10kV电缆系统，可检测短路和接地故障并指示出来，可以实时监测电缆线路的正常运行情况和故障发生过程。

该系统可以帮助电力运行人员实时了解电缆线路上各监测点的电流、温度、电缆头对地电场（电缆头局部放电）的变化情况，在线路出现短路、接地、过温等故障以后给出声光和短信报警，告知调度人员进行远程操作以隔离故障和转移供电，通知电力运行人员迅速赶赴现场进行处理。

主站SCADA系统除了显示线路故障电流途径和位置，还能显示线路负荷电流、零序电流、首半波尖峰突变电流、线路对地电场（局部放电）的变化情况并绘制历史曲线图，用户根据需要还可以增加开关位置遥信采集、开关遥控、远程无线抄表和无功补偿柜电容投切等功能。

故障定位及在线监测（控）系统还可以提供瞬时性短路故障、瞬时性和间歇性接地故障的在线监测和预警功能，以及故障后事故分析和总结功能。

1.2 总体要求1.2.1当电缆线路正常运行时：系统能够及时掌握线路运行情况，并将线路负荷电流、零序电流、电缆头温度、线路对地电场（局部放电）等线路运行信息和开口CT取电电压、后备电池电压等设备维护信息处理后发送至主站，在主站能够方便地查询有关实时信息和历史数据。

为及时掌握线路故障前的运行状态，保证线路正常运行，避免事故发生，并为在线调整故障检测参数提供技术手段。

XLPE电缆接头局部放电紫外光谱吸收在线检测技术

XLPE电缆接头局部放电紫外光谱吸收在线检测技术交联聚乙烯（XLPE）电力电缆局部放电，是电缆绝缘介质的一种电气放电，仅局限于电缆绝缘介质的一部分，且只使半导体间的绝缘介质局部桥接，这种放电可能发生或不发生于导体的邻近[1]。

如果XLPE电力电缆存在长时间局部放电，会引起绝缘劣化甚至击穿而导致XLPE电力电缆运行寿命缩短，甚至无法正常运行。

导致XLPE电力电缆局部放电原因有生产工艺瑕疵，安装缺陷和运行过程中的绝缘老化[2]。

基于XLPE电力电缆局部放电所产生的物理现象，如电、光、声、热等现象的研究，发展出了与之相应的各种在线探测方法，包括电检测法、声检测法、光检测法和红外热检测法 [3] 。

其中电检测法是基于两个原理：（1）局部放电伴有一定数量的电荷通过电介质，引起电力电缆接头外部电极的电压变化；（2)每次放电时间很短，这种短脉冲会产生高频电磁辐射。

电检测法包括脉冲电流法、无线电干扰电压法和超高频检测法。

这些技术做为在线检测方法的弊端主要是电信号太弱容易被干扰[3]。

声检测法是利用介质中发生局部放电时，瞬时释放的能将放电部位的介质加热蒸发而产生声波。

使用声音传感器可以探测到局部放电的发生。

但是由于声波在传播过程中衰变畸变严重，声检测法不能反映放电量的大小[4]。

XLPE电力电缆局部放电初始阶段，放电不严重，所以XLPE电力电缆局部放电最好造成严重后果是一个漫长累计过程。

声检测法不利于测量这个累计过程的结果，这是该检测方法的弊端。

光检测法包括使用光纤检测法、可调谐激光光谱吸收法（TDLAS）、荧光法和红外热检测法。

光纤检测法是利用介质中发生局部放电而产生声波时，该声波挤压光纤使得光纤折射率和长度发生变化，从而光谱被调制，通过测量该光谱的变化可以实现放电定位[5]。

可调谐激光光谱吸收法（TDLAS）[6]利用可变波长激光器作为光源，用光纤将激光导入一个光学气体测量池内，并射向位于光学气体测量池一端的凹面反射镜，经反射镜反射和聚焦，激光被聚焦导入第二根光纤，第二根光纤将激光导入光电探测器，光电探测器将激光转换为电信号。

高压电缆环流在线监测系统设计方案

1. 35kV及以上电压等级的XLPE电力电缆主要是单芯电缆，在运行过程中护套绝缘常受到破坏，出现2点或多点接地故障而发生电力事故因此、保证高压电缆线路金属护套至少有一处良好的接地点也十分重要。 2. 不论是单端接地系统还是交叉互联接地系统，其因单芯电缆金属护套与芯线中交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，故需采取合适的接地措施，使感应电压处在安全电压范围内（通常不超过50V）。
四、环流在线监测系统介绍
• 环流在线监测系统包括四部分：
• 1）集控中心服务器；
• 2）变电站或隧道机房级服务器；
• 3）远程监控终端；
• 4）电流监测器。
四、环流在线监测系统介绍
1、集控中心服务器：各个变电站级服务器将所有的监测数据通过网络传输到集控中心服务器并接受其控制指令，集控中心服务
二、环流产生的原理
二、环流产生的原理
5. 当线路单芯电缆的金属护套出现2点或多点接地时就会在金属护套中形成环流，环流的大小与电缆相应的长度，导体中电流大小有关。当金属护套中环流较大时，环流损耗会使金属护套发热，破坏电缆的主绝缘，威胁电缆运行安全。
二、环流产生的原理
结论：
A.对于护层绝缘良好的单端接地电缆线路，流入直接接地端的仅有电容电流，数值很小，与电缆结构大小有关，与电缆线芯电流无关。 B.对于有护层绝缘缺陷的电缆线路，护层循环电流中会产生感性电流分量，导致流入电缆终端直接接地点的电流将变大，具体电流值与护层的接地点数量、接地电阻值及线芯电流等参数有关。 C.对于特定的电缆线路，在外部环境没有发生变化的情况下护层电流和线芯电流的比值应该是一个常数。
•产品质量差异很大。
•偷盗严重。
一、环流在线监测的必要性

高压电缆线路在线监测技术及应用_1

高压电缆线路在线监测技术及应用发布时间：2022-06-01T07:07:31.472Z 来源：《新型城镇化》2022年10期作者：林铎[导读] 高压电缆线路的故障发生率约占到总的线路设备故障类型中的32%，而且同架空线路相比，高压电缆多铺设与电缆沟内或者深埋于地下，所以高压电缆线路的故障维护排查对于普通的架空线路相对困难。

因此监测高压电缆的运行及老化状态，及时准确高效的对高压电缆故障情况进行掌握，快速进行故障排除恢复电网稳定，对于改善电力系统的安全可靠运行具有重要的意义，对于生产生活的稳定性也具有很重要的价值。

林铎国网福州供电公司仓山供电服务中心福建福州 350000摘要：高压电缆线路的故障发生率约占到总的线路设备故障类型中的32%，而且同架空线路相比，高压电缆多铺设与电缆沟内或者深埋于地下，所以高压电缆线路的故障维护排查对于普通的架空线路相对困难。

关键词：高压电缆线路；在线监测技术；应用1高压电缆在线监测系统早期的高压电缆监测系统主要是针对电缆主绝缘的监测系统。

在上个世纪80年代，部分学者就开始对交联聚乙烯电缆主绝缘缺陷和老化的诊断问题进行研究，提出了直流分量法、叠加电压法和电介质损耗法等多种诊断技术，并研制出了可供现场直接使用的工业级诊断设备。

对于电缆绝缘的在线诊断方法主要有直流法、工频法、低频法及复合判断法等。

以上这些方法虽然均有一定成效，但实际结果不尽人意。

IEEE、IEC等组织推荐将局部放电实验作为评价电缆绝缘状况的方法，目前主要的检测方法有电容耦合法、超声波法、方向耦合传感器法、超高频法、电磁耦合法等，然而上述方法也存在各自的局限性。

高压电缆主绝缘状态受到材料工艺的内在因素与运行环境的外在因素两方面影响，而内在因素在高压电缆出厂时已基本确定，因此在运电缆的绝缘状态主要取决于运行环境。

高压XLPE电缆绝缘多参数在线监测

０引言交联聚乙烯（ＸＬＰＥ）电缆由于绝缘电阻高，耐压、耐热性能好，介电常数和介质损耗小［１］，工艺简单，安装方便等优点而被广泛应用。

ＸＬＰＥ电缆在线监测的对象主要包括电缆的绝缘电阻、介质损耗、局部放电、直流成分、接地电流等［２］。

监测装置的稳定性和精度是制约其在电力系统中实用化的主要因素之一。

对于高电压等级的电缆，在较恶劣的电磁环境中，有些监测方法对微小参量的测量就变得更加困难［３］。

此外，在周期信号的交流采样中，同步技术也是影响采样质量的主要因素。

许多算法都是建立在同步采样的基础上。

但在实际工程中，由于电网谐波及频率波动等干扰因素的影响，难以实现同步采样。

例如，用离散傅里叶变换（ＤＦＴ）或快速傅里叶变换（ＦＦＴ）计算各次谐波含量时，同步误差会产生截断效应，造成频谱泄漏，使数据分析的准确性和监测的精确度受到影响。

为了减小非同步采样所带来的误差，国内外对这方面的研究较多，提出了准同步算法［４］、补偿算法和特殊窗法等［５－６］。

现对ＸＬＰＥ电缆绝缘在交流电压作用下的参数模型进行分析，提出根据ＸＬＰＥ电缆交流绝缘参数［７］及其变化趋势来判断绝缘的劣化程度。

并设计了电缆绝缘在线监测装置。

在数据处理方面，为提高被监测参数的精度及系统的抗干扰性，采用基于ＬＭ（Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ）算法的非线性最小二乘拟合法，从电压、电流采样信号中提取基波分量的参数，计算出电缆的绝缘工作电阻、等值电容及介质损耗因数ｔａｎδ。

通过监测这３个参数及其变化量，从多参数角度考核电缆的绝缘状况，达到提高电缆运行可靠性的目的。

另外，还对影响测量精度的相关因素进行了分析。

１ＸＬＰＥ电缆的绝缘参数电压等级超过３５ｋＶ的ＸＬＰＥ电缆一般为单芯电缆，其结构如图１所示。

单芯电缆可以看作是一个圆柱形电容器。

导电线芯和接地的金属屏蔽层（或金属护套）构成了电容器的２个电极，内外屏蔽层及电缆的主绝缘构成了等效电容器的绝缘介质［８］。

在交流电压的作用下，电介质会发生极化现象。

电力电缆局放及环流在线监测系统技术方案

上海宜商实业发展有限公司电缆终端接头局部放电及护套环流在线监测系统技术方案目录一、概述 (2)二、国内外现状和发展趋势 (3)三、系统指标及功能 (3)1．技术指标 (3)2．系统功能特点 (4)四、技术方案 (4)1．系统结构图 (4)2．前端采集单元介绍 (5)五、现有工作基础、装备水平及实验测试能力 (11)六．售后服务及培训 (11)一、概述由于交联聚乙烯（XLPE）电缆具有绝缘性能好、易于制造和安装方便、供电安全可靠、有利于美化城市等优点，在60年代初问世以来的40余年中得到了迅速发展。

在中低压领域几乎替代了油浸纸绝缘电缆，并已在高电压等级中使用。

近十年来，我国城市电网中大量采用XLPE电力电缆输配电。

但是这种电缆的绝缘结构中往往会由于加工技术上的难度或原材料不纯而存在气隙和有害性杂质，或者由于工艺原因，在绝缘与半导电屏蔽层之间存在间隙或半导电体向绝缘层突出，在这些气隙和杂质尖端处极易产生局部放电（PD），同时在电力电缆的安装和运行过程当中也可能会产生各种绝缘缺陷导致局部放电。

由于XLPE等挤塑型绝缘材料耐放电性较差，在局部放电的长期作用下，绝缘材料不断老化最终导致绝缘击穿，造成严重事故。

我公司生产的电缆接头局放测量系统已应用到国内多个供电局，因该系统结构复杂、成本较高，所以目前主要是便携式的带电监测方式应用。

经过多年的技术积累，我们已完成对国内近千个110KV、220kv、330KV电缆接头的带电检测。

通过对这些数据的对比分析，发现电缆接头处的局放水平与监测的脉冲幅值有密切的联系；在此基础上，拟对原有的局放测量系统进行简化设计，只以接头处接地线上的脉冲幅值大小和接地电流值所为主要监测参量，进行实时监测，从而以较低成本，并有效方便的实现对电缆接头局放水平的在线监测。

当电缆线芯中有电流流过时，将会使金属护套上产生感应电势。

在护套开路时，这个感应电势可能会很大，有时不但会危及人身安全，还会击穿金属护套的外护层，尤其是电缆线路发生过电压及短路故障时, 在金属护套上会形成很高的感应电压, 使电缆外护套绝缘发生击穿, 故应在金属护套的一定位置采用特殊的连接方式和接地方式这些不同类型的接地电流成分不仅可以反映电力电缆金属护层自身的状态，也可以反映主绝缘的品质状态（如老化以及缺陷等）引起的局部放电在内的多类故障。

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10～35 kV XLPE电缆在线监测技术
摘要:变电站是电网的重要组成部分,变电站的正常运行关系着整个电网的安全,本文主要讨论了如何使电站的运行变得更为安全,这就关系到在电网建设和日常的运行当中对电网的监测设备以及监测技术的应用。

重点提出了XLPE电缆在线监测这种电网监测技术。

关键词:变电站电网XLPE电缆
交联聚乙烯简称XLPE,这种材质的电缆由于其绝缘性强、介电损耗系数小、抗酸碱等性能特别是在电性能和热性能等方面的优异表现,使其广发应用于各个电压等级的电力系统[1]。

但是使用一定年限后,常常会因为绝缘被击穿而造成事故,并且因为其电压高、容量大,每次事故都有可能造成重大的经济损失。

根据分析其上述的优势和劣势,这种材料的电缆仍然是利大于弊,瑕不掩瑜。

而且我们也找不到更好地材料代替。

目前对于35 kV以下的电压等级的电缆诊断,采用的是停电施压测试法,停电后对电缆进行直流高压的测试,从而判断出能经受得住的最大电压,这样做明显是弊大于利,往往测试的时候电缆是正常的,但测试过后就事故不断,就是因为测试是加速了地电缆的老化。

所以我们应该实行XLPE在线监测技术,不用停电物无损耗的在线监测内容,实现不停电的监测。

1 在线监测设备
可燃性气体总量(TCG)检测装置,来测定变压器储油柜油面上的
自由气体,以判断变压器的绝缘状态,这一监测装置最早出现在20世纪60年代的美国。

但这种装置无法监测到潜在性的故障。

为此日本研究开发了气相色谱仪,但由于气体会溶解于油中[2],因此不能连续在线监测,随着塑料渗透膜的发明和应用,它能分离油中气体的高分子。

这一技术的发明和运用标志这这一监测技术的成熟。

这一监测设备在长期的实践应用中证明了它的有效性,但是对突发事故的监测是其软。

局部放电分析装置,加拿大开发并取得一定的成效,一直以来都受技术问题方面的限制。

近年来随着传感器技术、信号处理技术、电子和光电技术、计算机技术的发展,局部放在线监测的灵敏度和抗干扰水平大大的提高了。

电容性设备的监测装置,这是我国自主开发研制的。

主要用于监测电力设备的介质损耗、电容值、三相不平衡电流。

2 监测方法
2.1 直流分量法
由于XLPE的老化,经过长时间交流工作电压的反复作用,出现了正负半周的电流不对称性,一端产生了大量负电荷,这是就像天平的两端,负电荷端比另一端轻然后积聚的负电荷段相对面漂移,这被称为
“整流效应”。

由于这种效应,使得电缆中原本的交流电流有了直流电流的成分在内,监测这种直流电的成分便是进行劣化诊断。

这种方法的根本就是在电缆的接地线中监测注直流电的成分,通过检测出直流电量的大小来确定电缆的老化程度。

直流分量法如图1所示。

2.2 接地线电流测量法
XLPE在老化时其在运行过程中流过的一定量的电容电流会随着老化程度的增加而增加,因此测量接地线的电容电流也是监测电缆老化的方法之一。

接地线电流法师一种比较简单可行的方法,只要在接地线上套以电流互感器既可实现。

由于采用接地线电流法可以很安全的进行长期的数据采集与在线测量,而且其装置简单易行,所以目前接地线电流法是目前用来进行电缆绝缘趋势一种非常简单有效且经济的方法。

2.3 电缆局部放电检测
随着传感器技术、信号处理技术、电子和光电技术、计算机技术的发展局部放电法已经获得了比较高的灵敏度。

因此局部放电法成为了比较有效的电缆诊断工具[3]。

目前局部放电的检测方法大致有以下几种:有声发射法、电容耦合法、电感耦合法、超高频法、方向耦合合法等等。

3 电缆在线监测技术在电网中的运用及作用
伴随着我国经济的发展,以及对电力需求的不断扩大,供电系统的安全性和稳定性越来越成为人们的共识。

供电的安全和稳定不但影响人们的生产还影响着人们的日常生活。

从法拉第发现电流,爱迪生发明灯泡以来,人类现在已经离不开有电的世界,曾经有个宇航员在太空拍了张照片,照片显示在地球的夜半球,电灯已经快照亮了整个夜半球。

因而在电网系统中,电缆在线监测技术显得尤为关键,因为一旦电缆绝缘被击穿,整个电网就意味着瘫痪,而重启电网要花一定的时间,这样在偏远地区的工业不怎么发达的地区损失还不大,但是在经济发达的地区,断电1 min都可能造成成千上万的损失。

而鄂尔多斯是我国煤炭主要产区,煤炭工业对电网的更是要求稳定安全,因为电力安全造成的煤炭事故不在少数。

在综合上述几种监测设备和方法,接我我们地区的实际情况,电网线路比较长、地形复杂、且气候恶劣,最简单实用和最经济的方法就是接地线电流测量的方法,这样不但可以安全、稳定的采集数据,也简单易行,经济性和实用性都比较好。

目前国内外都在积极策划智能型的电网,通过计算机系统的监控,建立起可自测、自愈的智能电网,主动监管电力故障并迅速做出反应。

这种电网系统主要由:故障定位及负荷监测系统,这是一种有着高性能
微处理器的核心,通过高性能的处理器来实现精密测量传感和新一代无线通讯的自动高校的输电配电线故障监测系统。

这主要用于10 kV,35 kV等小电流接地系统中,用于故障监测及定位,包括短路故障监测及定位等。

4 有利于标准化变电站的建设
一座标准化的变电站的要求是什么？最基础的就是硬件设施的达标,硬件设施主要包括,变压器、无功补偿设备、电容器、接地开关、监测系统等,这其中每座硬件设施都起到直观重要的作用,一旦协调配合出现不当,就会导致电力系统安全、稳定运行,严重的还会出现连锁反应导致大面积的停电事故。

发电、输电、变电、配电和用电构成电力系统的五大环节,其中变电站是负责变电和配电的场所,是电网的枢纽和交汇点。

电经发电厂输出后到达变电站经过变电站进行电压的变换用户才能使用,并且输电网一般从这里起始进行着电力的分配。

因此变电站的规范可靠的运行,保持供电的质量,对促进国民经济的发展和人民生活的安定都起着至关重要的作用。

所以变电站工作人员的基本工作就是维护设备的正常运行,电站运行人员应明确自己的工作职责,统一化规范化变电站安全工具的检查标准、图纸资料管理标准、工作质量考核的标准,避免电站工作人员的工作期间的随意性。

增强并提高工作人员的责任感和主人问意识,每月进行设备操作维护的考核,对设备操作的准确率和设备巡视率方面突出表现着可酌情给予奖
励。

5 结语
电缆在线监测是电网安全运行的关键因素,XLPE电缆绝缘在线监测技术目前的发展有许多种,但是根据实际情况真正能实行的并不多,受经济方面、技术方面以及安全方面的限p参考文献
[1] 屠德民.直流耐压试验对交联聚乙烯电缆绝缘的危害性[J].电线电缆,2010(5):33-37.
[2] 张重午.日本住友公司的在线运行电缆监测仪[J].电线电缆,2008(1):33-40.
[3] 郑晓泉,屠德民.采用直流法对XLPE电缆进行在线监测的抗干扰技术研究[J].电线电缆,2009(4):38-40.。