第7讲-电力电缆的在线监测
电气工程中电力设备的在线监测
电气工程中电力设备的在线监测在当今社会，电力作为一种不可或缺的能源，支撑着各行各业的运转和人们的日常生活。
而电力设备作为电力系统的核心组成部分，其稳定运行对于保障电力供应的可靠性和安全性至关重要。
为了确保电力设备的正常运行，减少故障发生的概率，提高电力系统的整体性能，电力设备的在线监测技术应运而生。
电力设备在线监测，简单来说，就是通过各种先进的技术手段，对电力设备的运行状态进行实时、连续的监测和分析。
它能够及时发现设备潜在的故障隐患，为设备的维护和检修提供科学依据，从而有效地避免设备突发故障造成的停电事故和经济损失。
在线监测技术涵盖了多种电力设备，包括变压器、断路器、避雷器、电缆等。
以变压器为例，其作为电力系统中重要的变电设备，承担着电压变换和电能传输的关键任务。
通过在线监测，可以实时获取变压器的油温、油中溶解气体含量、局部放电量等关键参数，从而对变压器的绝缘状况、铁芯是否存在过热等问题进行准确判断。
对于断路器，在线监测能够监测其机械特性、开断电流等参数，有助于提前发现断路器的操作机构故障和触头磨损等问题。
实现电力设备在线监测的技术手段多种多样。
传感器技术是其中的关键之一，各种类型的传感器，如温度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器等，被广泛应用于电力设备的监测中。
这些传感器能够将设备的物理量转化为电信号，为后续的分析处理提供数据基础。
数据采集与传输技术也是在线监测系统的重要组成部分。
采集到的传感器信号需要经过可靠的传输通道，及时准确地送达监测中心。
常见的数据传输方式包括有线传输和无线传输。
有线传输具有稳定性高、传输速度快的优点，但在一些布线困难的场合则受到限制。
无线传输则具有灵活性强、安装方便的特点，但可能会受到信号干扰和传输距离的影响。
在数据处理和分析方面，利用先进的算法和软件工具对采集到的数据进行深入挖掘和分析，是在线监测技术的核心环节。
通过对历史数据的对比分析、趋势预测以及模式识别等方法，可以准确判断设备的运行状态，并预测可能出现的故障。
电力电缆故障在线监测
电力电缆故障在线监测摘要：随着我国科学技术不断发展与进步，电力电缆在城市电网中的应用越来越普遍，并且取得了良好的效果。
但是，电力电缆一旦出现了故障，总体而言其查找十分困难，供电恢复往往会延迟。
因此，为了保障电力电缆故障诊断及修复快速高效，就应加强电力电缆故障的在线监测。
基于此，本文对电力电缆故障在线监测进行了探讨，首先介绍了电力电缆故障的类型，其次对电力电缆故障原因进行了分析，最后对电力电缆在线监测相关内容进行了探讨。
关键词：电力电缆故障监测原因在线监测目前，电力电缆在城市电网中的应用逐渐普遍，其具有维护工作量小、运行可靠及美化布局与环境等优势。
但是，由于电力电缆长埋于暗无天日的地下，因此一旦出现了故障，其查找是十分复杂的，一般都会花费几个小时，甚至一天或者几天。
这样不仅浪费了人力与物力，同时也会造成难以计量的经济损失，还会对社会造成一定的影响。
比如说，2010年8月10浙江省舟山海底电缆某两条电力电缆受到了外力的破坏，造成了全岛大范围停电，在抢修过程中其中一条花费了一周时间，另外一条则花费了十二天，使得全岛生活及工业生产受到了重创与损失。
我国城市化电网改造进程不断加快，而城市建筑过于密集，因此电力电缆受到了青睐，越来越多的进入了城市化电网系统中。
但是，电力电缆有着固有的缺陷，比如说接头施工过于复杂、施工缺陷易导致隐患等，这就使得故障在所难免。
当电力电缆故障出现，如何准确、迅速及经济进行故障定位与处理，最大化减少人力与物力及财力的损失，是当前必须重点考虑的问题。
这些年的实践经验表明，采用在线监测手段，能有效降低上述问题带来的损失。
基于此，本文对电力电缆故障在线监测进行了探讨，希望对相关事业有所借鉴。
1 电力电缆故障类型概述本文根据故障点绝缘电阻值的大小及相关监测技术，将电力电缆故障分为了以下几种类型：1.1 高阻故障高阻故障指的是电力电缆相间绝缘电阻大大低于了正常值，同时高于十倍电缆特性阻值，高阻故障根据故障的性质还可以分为两种：闪络性高阻故障与泄漏性高阻故障。
探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断
探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断电力电缆大都位于地下，造成对电力电缆绝缘检测和维修等工作难度增大，在发生故障后需要花费大量的人力物力对其进行维修。
本文主要对电力电缆绝缘的在线监测和诊断的主要方法进行了介绍，以期为日后电力电缆绝缘的在线监测发展提供理论依据。
标签：电力电缆;绝缘;诊断;在线监测1引言为保障电能安全稳定的传输，相关部门要对电力电缆的绝缘情况进行检查和维护。
我国传统的检测电力电缆绝缘情况的方式是离线检测，该检测方法需要在停电的状态下对设备进行检测。
然而随着社会发展脚步的加快，对电力的需求不断增加同时希望在减少停电的情况下对电力电缆进行检测，在线检测是一种能够在运行状态下对电力电缆的绝缘状况进行监测的方法。
2.电力电缆绝缘在线监测方法2.1直流叠加法直流叠加法指的是通过在电磁式的电压互感器中性点接地的位置添加约50V的低压直流电压源，使接地电压互感器的中性点及运行母线加到电缆的三相中。
因此同时外加有直流电压和工频交流的电缆，再使用LC滤波器，滤除测试回路中的交流成分，只检测由电源E流过电缆绝缘层微弱的直流电流或者计算出电缆中的绝缘电阻从而判定电缆的绝缘情况。
直流叠加法的基本原理图如图1所示。
运用直流叠加法测量的过程中，由于杂散电流的变化比较大，因此所得出的结果测量误差较大。
如果电缆头部位置表面泄漏电阻比较低的时候，测量误差也会增大。
当前存在的解决方法是，在叠加装置和在线检测装置距离较近的时候使用电容阻断的方法可以干扰电流通路。
除此之外还可以通过补偿电动势法避免干扰电流。
如果直流电流长期流经互感器TV，可能会造成电压互感器的磁路处于饱和状态而形成零序电压。
有报告指出，当直流叠加电压为6V时不会出现问题。
但是在实际生活中，该法对于中性点直接接地的电网并不适用。
2.2直流分量法交聯聚乙烯（XLPE）电力电缆中水树枝具备“整流作用”（如图2所示）可以使外加交流电压负半周树枝放电向的绝缘中增加许多负电荷，但是正半周树枝的正电荷比较少，所以不能完全中和负电荷。
常见的电力电缆状态在线监测方法综述
２ 电力 电缆绝缘在线监测
研究 表 明 ， 电力 电缆 的树 枝 状 放 电是 造 成 绝 缘 劣
化和 击穿 的主 要原 因 ， 针 对水 树 枝 产 生 的直 流 电流 分
至今 已有百 余年 的历 史 。 电力 电缆 在使 用 过 程 中 ， 由 于 电磁 、 热、 机械 、 化 学等 多方 面 的作 用会 逐渐 老 化 ， 进 而产生 破 坏性 的故 障。早 期 电缆 以本体 故 障 为主 ， 近 期 以过 载性 故 障居 多 ， 当前 电 缆终 端 和 中间 接 头故 障
成为电缆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ障的主要原 因。对 电缆状态进行监测 ， 是
预 防电缆 故 障发生 的重要 手段 。传 统 的 电力 电缆预 防
性 试验 需停 电检 测 、 试 验 电压 低 、 试 验 周期 长 ， 属 于离 线检测 ¨ ． ２ Ｊ ， 已经 越 来 越 不 能 适 应 电力 不 问 断生 产 和
ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎｄ Ｓ Ｏ ｏ ｎ． Ｔｈ ｅ ｐａ ｓ ｓ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ — ｌ ｉ ｎ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ， ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ， ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ．
电力电缆温度的在线监测
第 ３ 卷 第 ３期 ３ ２０ Ｏｌ Ｇｏｐ ｏｐｒｔ ｎ ｃ ｎｅ＆ ｅｈｏ ｇ ｆ ａｔ ｔ （ ｒｕ）Ｃｒｏａｏ ｅ ｏ ｏ ｅ ｉ
Ｖｏ ３ Ｎｏ． １．３。 ３
Ａｂ ｔａｃ ： ｈ ａ ｅ ｒ ｓ ｎｓ ｔ ｕ ｒｎｔｓｔａｉｎ ｏ ｅ ｏ ｓｒ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｈｅｃ ｒｅ ｉ ｔ ｆｔ ｎ— ｌ ｅ ｅａｕ ｅｍｏ ｏ ｎ ｙ ｔｍ ｏ ｏ ｒｃ ｂｅ ，ｈ ｒ ｕ ｏ ｈ ｉ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｍｔｒ ｇ ｓ ｓｅ ｆｒｐ ｗｅ ａ ｌｓ ｔｅ ｗｏｋ－ ｎｅ ｉ ｈｇ ｐ ｎ ｉｌ ｆｔｅ ｔｍｐ ｍ ｔｒ ｅ ｓ ｇ ｓ ｓｅ ｏ ｅ ｏ ｉａ ｂ ｒｇａ ｎｇ。ｔ ｉ ｅ ｈ ｉａ ｅ ｔｒ ｓ ｔｅ ａ ｐｉａｔ ｎ ｏ ｅ ｏ — ａ ｒ ｃｐｅ ｏ ｈ ｅ ｅ ｉ ｔ ｅｓ ｎ ｉ ｙ ｔｍ ｆｔ ｐｔ ｌ矗 ｅ ｒｔ ｔ ｎ ｈ ｃ ｉ ｉｓｍａｎ ｔｃ ｎｃ ｌｆａｕ ｅ ， ｐ ｌｃ ｉ ｆｔ ｎ ｈ ｏ ｈ Ｌ ｅ ｐ ｗｅ ａ ｌ ｅ ｅ ｒ ｔｒ ｎｔｒｎ ｙ ｔｍ ｔ ｅ ｏ ｔ ａ ｂ ｒ ｉ ｎ ｏ ｒｃ ｂ ｅ ｔｍｐ ａｕｅ ｍｏ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｗｉ ｔ ｐｉｌ ｆ ｅ ｏ ｈ ｈ ｃ ｉ Ｋ ｅ ｒ ： ｗｅ ａ ｌ ｔｍｐ ｒｔｒ ｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｐ ｏ ｒｃ ｂｅ；ｅ ｅ ａｕ ｅ； ｎ— ｌ ￣ ｔｒｎｇ ｉ ｍｏ ｏ ｎｅ ｉ ｔ唱 ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｔ ｏ ｎ Ｂａ ｔｕ Ｓｅ ｌＧｒ ｕ ｉ ｅ ｅ ａｕｅ ｓ ｌ ｒｉ ｏｏ ｔｅ ｏ ｐ． ｆ ｅ ｓ
Ｊｎ ，Ｏ ７ ｕｅ２０
电力 电缆 温 度 的在 线 监 测
李 忠 旺 ， 庆 雄 王
（ 北 电力 大学 ， 北 华 河 保定 ０ １０ ） ７ ０ ０
电力电缆在线监测资料
受潮对tan的影响
1
50 Hz 0,1 60 Hz
0,01
0,001 0,001
0,01
0,1 1 Frequency [Hz]
10
100
1000
10
Dry paper (< 0.5%) at different temperatures
Tan
20 C 40 C
o o o o
温度对tan的影响
偏斜度s 在4个象限中 的分布 预测树枝的 延伸发展情况 P点进入第3象限 绝缘进入危险状态
低频法 低频成分法
水树
流经电缆绝缘
的电流也含有
低频成分
根据频谱分析 频率在10 Hz , 特别在3 Hz以下.
在电缆接地线中串接入测量装臵
由测得的低频电流诊断绝缘 低频电流也是纳安级
1. 导电线芯：高导电率材料，绞线承圆形或扇形截 面。
2. 绝缘层：高电阻率材料，tg、 低而电气强度Eb 高的油浸纸、橡皮或塑料。 3. 密封护套：保护绝缘线芯免受机械、水分、化学 等的损伤，有时外部还有保护覆盖层。 4. 半导体层的作用：均匀电场，它可以克服电晕及 游离放电，使芯线与绝缘层之间有良好的过渡。
1. 电力电缆合计
100
2. XLPE电缆
3. 油纸电缆
50
交联聚乙烯电缆
XLPE， cross linked polyethylene
30余年历史
性能优良、工艺简单、安装方便 得到广泛应用
XLIE电缆的基本结构
交联聚乙烯绝缘电缆结构示意图
1、导体 2、导体屏蔽 3、交联聚乙烯绝缘 4、绝缘屏蔽 5、金属屏蔽 6、填充 7、内衬层 8、铠装层 9、外护套
电力电缆的在线检测技术综述
７
文章编 号 ：０ ４— ８ Ｘ（０ １ ０ ０ ０ ０ １０ ２ ９ ２ １ ）３— ０ ７— ３
电力 电缆 的在 线检 测 技 术 综 述
李在友 （ 华北 电胜利 能源有 限公 司， 神 内蒙古 锡林 浩特 ０ ６ ０ ） ２ ０ ０
Ｌ ｉ ｏ Ｉ Ｚａ — ｕ ｙ
（ ｈｎ ｕ ｅｄａ ｈ ｎｌＥ ｅｇ ｏｒｅＣ ． Ｌｄ ， ｉｎ ｏ ２０ ０，ｈｎ ） Ｓ ｅｈａＢ ｉｉ Ｓ ｅｇｉ ｎｒｙＳ ｕｃ ｏ ，ｔ． Ｘｌ ｈ ｔ ６０ Ｃ ｉａ ｎ ｉ ０
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｈ ａ ｅ ｒｓ ｎｓｍａｎ ｕ ｅ ｎ ｔ ｃｕ ｅ ｆｐ ｗ ｒｃ ｂｅ ｎ ａ ｓ ｓｅ ｉｌｓｒｓ ｉ ｐ ｅｅ ｔ ｇ ｏ — ｎ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅｐ ｐ ｒｐ ｅｅ ｔ ｉ ｓ ｓａ ｄ ｓｒ ｔｒ ｓｏ ｏ ｅ ａ ｌｓ ａ ｄ ｐ ｙ ｐ ｃａ ｔｅｓＯｌ ｒｓ ｎｉ ｎ ｌ ｅ ｕ ｎ ｉ
ｅ ｅｉ ｒ，９ ９ １ ３ ：８ ７ ７ ｒＤ ｌｅｙ １９ ，４（ ） ７ ９— ９ ． ｖ
作者简介： 周笛 Ｉ ９ ３ 。 ． ８ 一） 男 湖南常 德人 。 士研究生 。 １ 硕 在桂林供 电局从事 继电 保护工作 ；
陈 霖 （９ ３一 ） 男 ． 西 九 江 人 ． 士 研 究 生 ． 要 研 究 方 向 为 电 力 系 １８ ． 江 硕 主 统继电保护。
一
图 １ 单 芯交 联聚乙烯 电缆结构图
［１ 韩彦 华， 围． １］ 施 串补输 电线路 的精确 故障定位算法［］ 中国电 Ｊ． 机
工程 学报 ，０ ２ ２ （ ）７ ７ ． ２ ０ ，２ ５ ：５— ７
收稿 日期 ： １ — ９—１ ２ ０ ０ ０ ３
电力电缆在线监测技术及其应用
电力电缆在线监测技术及其应用摘要：社会进步带动了国家电力行业的发展，现阶段，各行业用电量不断增加，电力行业需要从电网安全性、稳定性出发进行优化。
电力电缆在线监测技术主要应用与故障诊断。
本文从电缆故障诊断角度出发进行了电力电缆在线监测技术的全面分析，旨在提高电力行业发展的合理性。
关键词：电力电缆；在线监测；稳定性引言：20世纪60年代，交联聚乙烯电缆就已经得到广泛应用，该电缆具有绝缘性好、安全等级高、加工便捷等优势。
随着该材料在配电网中的应用逐渐增加，传统油纸绝缘电缆逐渐被淘汰。
近年来，城市电网建设中，一般均采用交联聚乙烯电缆，已投入运行的35KV之内的总线路达上万公里；高压110KV线路长达数百公里。
但是需要引起注意的是，交联聚乙烯电缆使用中，经常发生树脂老化等引发的击穿事故，危害度极大，为此需要加强电力电缆运行状况的全面监测，并及时查找出故障位置、故障原因，提高电缆的绝缘性能。
一、电力电缆在线监测技术1、传统技术传统电力电缆在线监测技术主要包括：直流成分法、直流叠加法、tgδ绝缘介损法。
上述技术为电力故障检测、电力系统诊断提供了重要数据，应用价值较高。
但是传统监测技术在特高压电力电缆的检测中具有一定局限性，无法满足实际工程需求。
2、新技术电力行业发展较快，业内学者在在线监测技术方面的研究逐渐增多，现阶段较为常见的新技术包括以下几类。
第一、超高频检测法。
电网局部放电脉冲频率较高状况下，为了实现快速捕捉局部放电信号，需要加强对设备采样频率的分析，而采样频率检测中，外界噪声干扰影响极大，需要进行干扰抑制管理。
由于脉冲宽度短，脉冲特征量会迅速消失，尤其是电缆介质中存在较为严重的衰减条件下，会增加监测系统的信号采集难度，经常发生信号失真现象，直接引起后期测量数据的严重误差，甚至会下出错误结论。
超高频检测方法借助宽频带局部放电传感器作业，基于电磁耦合的原理，对位于10kHz~28MHz频段范围内的局部放电现象进行检测，实践表明应用效果良好。
电力电缆绝缘在线监测方法分析
电力电缆绝缘在线监测方法分析摘要：现阶段，我国对电能的需求不断增加，电力电缆的稳定运行成为供电可靠性和供电质量的重要保障，因此，电力电缆绝缘在线监测势在必行。
现对绝缘在线监测方法的原理进行了梳理，总结了各种监测方法的优缺点，并分析了绝缘在线监测技术存在的问题及发展方向。
关键词：电力电缆；绝缘在线监测；寿命评估引言高压电力电缆在运行中，需要保证护层电流的稳定运行状态，以此维护其整体电力运行的合理性条件，实现电力电网系统的综合化管理。
作为实时性的技术手段，在线监测技术的应用，可以有效地保证高压电力电缆护层电流的控制与管理，并在具体技术条件下，形成不可替代的优势作用，展示自身应用价值。
1电缆综合在线监测必要性在执行在线管理的过程中，可以有效地减少漏电事故的发生概率，并在完成信息化、科学化管理的同时，提高了高压电力系统运行的安全稳定状态，为提高供电效率与质量，提供基础性技术条件。
而从服务角度出发，此项技术的应用与拓展，可为用户带来更好的供电体验，在降低安全事故的基础上，也大大地减少了对于电力工业与社会工业造成的经济损害。
具体优势上，这种在线监测技术的必要性，主要体现在金属护套环流、接地线老化、状态警报这三个方面。
①在金属护套环流的在线监测中，通过连续性的网络监测技术，对金属护套的接地电流运行状态进行比较分析。
可以有效地判断护套结构的绝缘状态，并在不改变线路连接方式的同时，完成监测工作；②接地线的老化状态，也是技术监测的重要内容。
尤其在预防老化所引起的环流突变时，务必要通过网络的实时化优势，在第一时间将故障位置的精确信息，汇报到值班人员手中，以此保证电缆运维管理人员的现场管理状态；③形成状态警报系统，是体现监测技术直观性特征的重要组成条件。
在此项技术条件下，可以将监测历史数据进行汇总，并整理出规范性的数据参数区间。
如果出现数值超出阈值的状态，可以在智能化系统中，于第一时间作出反应，并将智能监测数据汇报到监测平台的部署后台中，使工作人员可以在技术软件中，利用WEB端完成警报信息查阅。
浅析电力电缆的在线监测技术
浅析电力电缆的在线监测技术摘要：本文对电力电缆有关在线检测方面的各种技术进行了一定介绍，主要涉及到的有关在线检测技术有直流分量法、直流叠加法、交流叠加法以及局部放电法等。
对相关检测技术具体的原理进行了分析，总结各种手段所具有的优缺点，同时还对局部放电有关在线检测方法方面的应用进行了研究。
在实际的应用当中，应该根据具体的情况选择最合适的有关在线检测方法。
关键词：电力电缆、在线监测、技术如今在预防性实验当中所规定的有关电缆实验方面的项目不多，按照具体的需求又开发出了很多种判定或者是鉴别电缆性能的有关实验方法，不过就交联聚乙烯相关电缆来说，通常认为其不适合应用高压直流实验，因此针对其具体的特性，逐渐发展出了很多相关的在线监测方法。
本文着重介绍了几种非常有效的在线检测方法，以下逐一进行分析。
一、直流分量法1987年，K.Sona以及H.Oonishi等人对于运行之后的电缆实施了非常详尽的相关实验研究，其结果证明具体的直流分量是XLPE有关电缆绝缘具有水树方面的标志，由此提出了利用在线检测实际的直流电流，从而判断运行过程中交联聚乙烯有关电缆老化的具体方法，也就是直流分量法，见图1。
直流成分法是用来测量运行过程中交联聚乙烯有关电力电缆绝缘当中的“水树状”相关劣化状态，而直流叠加法是用来测量实际运行中电缆具体的直流绝缘电阻。
对于前者来说，其以在线检测方面的水树枝处于工频交流电场之下由于“整流效应”而出现的微弱直流电流当做绝缘老化的具体判据；对于后者来说，其是应用对运行当中有关电缆绝缘叠加方面的小直流电势，之后利用电缆屏蔽层有关接地回路当中测出具体直流电流的相关方法来得到电缆方面的直流绝缘电阻。
有关研究证明，对于水树枝来说，其越长，相关的直流分量也会变得越大，并且电缆实际的直流分量以及直流漏电电流，还有交流击穿电压等通常有着非常好的相关性，对于水树枝方面的发展以及泄露电流方面的增大都会致使电流击穿电压降低。
这种方法在进行现场测量的时候，如果电缆屏蔽相关的接地化学电动势非常大，并且护套绝缘电阻非常小的时候，往往会在检测回路出现非常大的干扰电流，从而导致干扰电流直接淹没了检测电流。
高电压设备测试试验之电缆在线监测
光信号测温
无源传感技术的优势
（1）采用无源传感器技术的温度在线监测传感器可以在电力设备生命周期内免维 护，提升了电力设备温度在线监测系统的可靠性各种先进的计算方法 对监测数据进行分析，以便及时发现设备的故障隐患，采取预 防措施，实现科学的设备故障诊断和状态检修，对电力系统运 行的可靠性、安全性具有重要意义。国家电网公司早在2010 年颁发了《变电设备在线监测系统技术导则》并开始全面推广 实施设备状态检修，全面提升设备智能化水平，推广应用智能 设备和技术，实现电网安全在线预警和设备智能化监控
（2）每个无线温度传感器具有唯一的32bits编号，实 际安装使用时需要记录每个传感器的安装地点，并与编号一 起存入温度监测工作站计算机数据库中；
（3）接收无线温度模块发送的温度数据和对应模块编 号，这些数据被缓冲存储在其内部存储器中。当收到温度监 测工作站的通信命令后把各传模块的编号和温度测量数据发 送出去；
• 电缆长度为5025米，共8个中间接头，脉冲反射法测得电 缆长度及中间接头数量与实际相符，说明没有发生电缆开 路故障，之后经弧反射法测得距离电缆起始点约1303米处 有对地放电信号，并且采用双音频精定点仪沿线航进行声 磁同步测试，测得1303米处有明显的放电声音。最终通过 开挖发现，电缆受损情况严重，故确定该故障点位置。
（2）不需要电池，没有高温爆炸的安全隐患，安全性高；同时，能够持续对电力 设备的高温进行监测，让用户能够在事故发生前及时发现设备隐患和故障。
（3）无源传感技术的应用，能够大量减少电池的使用，减少了电池带来的各种污 染，对环境保护做出了贡献，具有一定的社会价值。
电力电缆发热的在线监测技术
电力电缆发热的在线监测技术【摘要】随着状态检修的深入开展，运行中电力设备数据监测和缺陷数据的采集显得非常重要。
因此，根据泉州电业局电网运行状态结合温度传感器及单片机系统制作一种新型实用的电缆在线测温仪;对电缆进行多方面多点的测温，当电缆发热温度超过规定值时可自动报警，数据储存和查询，以及对测温的数据进行分析以了解电缆运行状况，达到减少和避免火灾事故发生的目的。
1电线发热会引起火灾电缆过负荷发热会引起内部绝缘介质强度下降，比如油浸电缆是靠绝缘纸作为相间或对地绝缘.绝缘纸是用高气密性纸和去离子水洗纸浸绝缘油，当运行中的电缆温度超过规定值时，由于热的作用，绝缘纸粘度会降低并引起纸变脆，造成绝缘强度降低，当绝缘纸失去绝缘强度时，金属导线就会由于没绝缘而短路产生电弧起火。
而交联聚乙烯电缆当温度超过规定值时，轻者引起绝缘老化缩短寿命，严重时绝缘材料熔化，金属短路引起火灾。
2传统的测温方法当前电网重要的电缆隧道、夹层有安装烟火监视报警器，但是如果等到烟火监视发出报警，说明电缆已经着火冒烟，而且又不知道是那一条电缆着火。
所以，为防范未然，必须及时准确掌握每一条电缆运行中的发热情况，才能采取减少电流等措施，及时消除存在的隐患。
传统的测温方法大致有下面两种：(1)电缆接头涂色漆。
在电缆接头处涂上色漆，然后通过观察相色漆的颜色变化判断发热的情况，当相色漆的颜色变深，漆皮裂开说明接头己发热。
但是相色漆的颜色有时变化不大，很容易造成误判断，所以涂色漆的方法比较少采用。
(2)电缆连接头贴试温片。
在电缆连接头处贴上试温片，通过观察试温片的熔化判断电气接头是否发热。
试温片温度分别为红色80℃、绿色为70℃、黄色为60℃,当试温片熔化时说明接头己发热。
由于试温片比较直观所以采用较多，但试温片往往在分合闸开关时被震动掉。
3电缆发热的在线监测仪传统的测温方法既不精确又容易失效，而且很难掌握每一条电缆每一个时间的发热情况，因此，我们决定采用智能温度传感器，并结合单片机系统制作一款适合于电网电缆状态检修的监测仪。
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表面温度
T R T R T R n-3
n-3
n-2
n-2
n-1
n-1
Tn
Rn
To
Ro1
Rom
Q C n-3 n-3
C n-2
C n-1
Q n C n' C n"
Co To1
Tom
导体
绝缘体及内、外屏蔽层
垫层
气隙
金属 护层 外护层
环境
30
电缆中间接头测温
DS18B20温度传感器
护套绝缘监测：通过连续检测金属护套接地电流，监 测护套绝缘（多点接地、接地线被盗等）。
瞬间故障电流监测：当线路跳闸时，可以识别电缆瞬 间电流出现故障的区间，对于长电缆定位很有意义
局部放电监测
分布式光纤测温原理
光纤温度传感是一种利用激光在光纤中传输 时产生的光时域反射原理和喇曼散射信号来 获取空间温度分布信息的测量方式。
间较长
1
电缆的类型
油纸绝缘电力电缆 橡胶绝缘电力电缆 聚氯乙烯绝缘电力电缆 交联聚乙烯绝缘电力电缆（简称XLPE电缆）
性能优良、工艺简单、安装方便、载流量大、耐热性好， 目前在配电网、输电线中应用广泛并逐渐取代了传统的油 纸绝缘电缆
电缆户外终 端的结构
电力电缆的结构
• 交联聚乙烯绝缘电力电缆结构
10
高频脉冲电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法
传感器采用宽带罗哥夫斯基线圈（100kHz-80MHz)
2018/10/11
浇注式中间接头
电容分压器法
灵敏度取决于分压比：C1/(C1+C2)
11
• 高频脉冲电流法和电容分压器法较适合现场使用 • 电容分压器法灵敏度最高，且有利于故障的定位 • 缺点：需要破坏电缆屏蔽层，在连接盒上插入内
2018/10/11
线芯、半导体屏蔽层、XLPE绝缘、铠甲、护套等
电缆GIS终端的结构
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电力电缆敷设
电缆敷设在砖槽内 电缆敷设在隧道内
杂质 分层/层状缺陷
电缆制造中的缺陷
外半导电层 主绝缘 内半导电层
线芯
半导电层突起
空洞
• 制造、安装中产生气隙、杂质、突起、损伤、变形 • 运行中因发热、损耗引起的老化劣化
电极等，在现场实现还有一定困难
电缆接头预埋传感器
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电缆放电缺陷的诊断
基于放电图谱的人工诊断 基于信号波形特征分析的诊断
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基于谱图的诊断
尖板放电图谱：宽带电流
滑闪放电谱图
气泡放电图谱
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悬浮放电谱图
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基于信号波形特征分析的诊断
用波形信息形成时频谱图（TF谱图） 聚类分析：形成多个放电集 还原各个放电集的PRPD谱图 根据图谱库特征诊断
环境参数的监测
隧道中的水位监测和控制 环境温度监测及运行控制 入口的进入报警及视频监测 井盖监测及防盗报警 烟雾、有害气体监测（一氧化碳和甲烷）
2018/10/11 隧道现场照片
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测试现场
风机自动控制系统
2018/10/11 水位自动监控 自动防火门系统
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防盗井盖及摄像监控系统
摄像监控
电缆故障统计
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运行中的老化：水树与电树
• 制造、安装中产生气隙、杂质、突起、损伤、变形 • 运行中因发热、受潮、损耗引起的绝缘老化劣化
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外力破坏
• 制造、安装中产生气隙、杂质、突起、损伤、变形 • 运行中因发热、损耗引起的绝缘老化劣化
接地线被盗引起电缆被烧毁
电缆终端击穿
• 排除外力破坏因素，绝缘故障是导致电缆失效的主要原因， 而绝大多数绝缘故障表现为中间接头、终端的放电故障 （97%以上）
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分布式光纤安装方法
内敷设具有一次施工，成本低， 测量准确等优点，需要在生产时 敷设光纤。
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光纤测温系统
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外敷设
外敷设需要二次施工， 成本高、可靠性差， 适合已经铺设完成的 电缆线路。
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运行电流实时曲线
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热电偶测温
无法准确获取 线芯温度
电网规划、设计中， 电缆载流量成为无
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隧道环境监控
烟雾
温湿度
防水防爆灯
有毒气体
实际现场监测系统 16
北京电力公司：红奥一线、二线
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电力设备在线检测与故障诊断 电力电缆的在线监测
高电压与绝缘技术研究所
电缆的结构与故障统计
主要内容
电缆的结构和故障统计 电缆的在线监测方法
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电缆的特点
随着城市电网的发展，电缆用量越来越大 优点是受气候影响小，节省空间、安全可靠、维
护量小、隐蔽耐用。 缺点是建设投资成本高、故障排查及事故处理时
法突破的瓶颈。
准确获取 线芯温度
极大提高 电缆运行效率
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结构紧凑
温度监测难题：无法测量线芯温度
监测表皮温度
折算线芯温度
导体温度
T1
R1 T 2 R2
Q 1' C1' Q1" C1"
Q2 C2
• 分布式光纤 • 红外
• 无法准确掌握环境参数
• 无法准确确定负荷周期 变化产生的影响
（统称：电缆附件）
监测XPLE电缆局部放电的主要方法
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电缆接头应力锥内部因突 起引起的放电
应力锥与电缆表面之间引 发的放电
电缆接头盒上的监测
• 监测频率可大于10MHz，可用差动平衡电路进行 抗干扰。
优点：无需加入专门的高压 源和耦合电容，无需改变接 线；抑制噪声能力强。
缺点：高频信号衰减严重。
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接地电流测量
护套接地电流、瞬态短路电流测量
A，B，C三相护层电流实时曲线
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电缆局部放电的监测
电树枝
电树枝的发展过程
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电树枝击穿是电缆最危险的劣化形式。 局部放电监测可以发现电树枝 与油纸绝缘相比，XLPE电缆对局部放电非常敏
感 电缆对局部放电要求非常严格，不超过10pC 电缆容易发生局部放电的部位：接头、终端部位
护层故障
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深圳：护层被白蚁咬坏，多点接地。 花家地110千伏电缆投运一年时应力锥击穿情况
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电缆表面爬电痕迹图
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紫竹院110千伏电缆应力锥击穿情况
北京十三陵电厂220KV电缆GIS终端爆炸
高压电缆的在线监测方法
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在线监测什么？
电缆运行状态参数 电缆敷设环境监测
电缆温度测量
红外测温
红外
光纤
• 利用光纤传递
热电偶
温度信号 • 可分布式测温
• 结构简单
• 工程难度大
• 技术成熟
• 成本高
• 金属导线传输信
号，绝缘困难
• 非接触式 • 绝缘简单 • 聚焦困难 • 测量精度低
光纤测温 热电偶测温
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运行状态监测
电缆温度监测：连续测量电缆及附件表面温度，结合 运行电流，实时计算线芯温度，奠定动态增容基础