煤矿高压电缆绝缘在线监测研究_王永升
一种应用于井下线路绝缘状态的检测方法
一种应用于井下线路绝缘状态的检测方法崔楠楠【摘要】By analysis of the electricity changes caused by cable insulation aging,the author proposes a method of monitoring insulation state of mine cable lines by measuring the grounding current,in which fast Fourier transform and wavelet analysis are applied to separating the active and reactive components of grounding current and grounding current curves are obtained from the changes of different insulation parameters according to the 35 kV topological structure simulation with MATLAB software.%本文从电缆发生绝缘老化引起的电量变化分析，给出了一种通过测量接地线电流的矿井电缆绝缘状态监视法，在分离各条馈线的接地线电流有功、无功基础上，将快速傅里叶变换和小波分析理论应用到有功、无功的分离中，MATLAB 软件仿真模拟了常用的35 kV 拓扑结构，在不同的绝缘参数变化中，给出接地线电流的规律曲线。
【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】2页(P67-68)【关键词】接地线;小波分析;有功分量;无功分量;快速傅里叶【作者】崔楠楠【作者单位】河南能源化工集团永煤公司新桥煤矿，河南永城 476600【正文语种】中文【中图分类】TD61由于电缆线路供电网络在矿井得到了较大的扩展，同时结合井下复杂环境的影响，电缆受到高温影响、机械挤压和电磁冲击因素的影响，会出现线路绝缘老化的问题，长期发展下去，容易引发很多短路接地故障[1-2]。
煤矿高压电缆绝缘在线监测与诊断系统设计
煤矿高压电缆绝缘在线监测与诊断系统设计摘要：煤矿供电网是井内正常生产的最基本条件。
由于潮湿环境和井内灰尘等因素的影响，电缆的外部绝缘强度逐渐降低，绝缘故障发生，停电，电网大规模断电。
目前，国内煤矿缺乏对地下电缆的有效监测能力，电缆的维护通常较少，无法及时更换和修理老化和损坏的绝缘电缆，导致停电。
因此，重要的是要研究地下电缆设备的绝缘状态，并设计一种方法和监测系统，以便在电缆绝缘性能下降到一定程度时能够迅速提供预警信息，以便安全生产矿井。
笔者通过分析电缆局部放电机理，确定了局部放电信号检测方法和降噪技术，提出了煤矿高压电缆绝缘远程监测诊断问题的在线监测系统。
关键词：煤矿；高压电缆绝缘；监测与诊断引言在煤炭生产中，由于潮湿和恶劣的环境而产生的气体和灰尘排放以及线路老化和温度浓度可能导致电力泄漏或火灾，从而导致大规模停电，不仅影响正常生产，而且也影响正常生产必须特别注意电缆绝缘监测，以消除煤矿供电安全风险。
电缆绝缘是煤矿安全生产监测的重要组成部分。
从非绝缘电缆状态切换到泄漏或灾难状态需要一些时间。
许多电缆电气参数可能会随此过程而变化。
因此，实时监控这些电气参数有助于详细分析电缆参数变化的趋势，并防止电流泄漏。
1井下电缆火灾的起因①电缆使用不当。
电缆的生产和使用需要满足一定的标准，有些煤矿企业可能购买或者使用不合格的电缆，这些电缆本身带有一定的安全隐患，在煤矿井下使用过程中，更加增加了事故发生的不确定性。
②电缆绝缘损坏。
煤矿井下环境复杂，潮湿、阴暗的环境非常容易导致电缆老化，电阻增大，在工作过程中产生更大的热量，容易导致火灾的发生。
电缆出现故障后，容易因为短路引发闪络现象，也是造成火灾的原因之一。
③电缆损伤。
如电缆受到掉落煤矿或者石头的撞击，导致电缆外层绝缘线破裂。
电缆绝缘线破裂的情况下，容易出现短路、漏电等，这些故障的发生也是造成火灾出现的原因。
④外部火源引燃。
如煤矿井下开展焊接作业，产生的火花掉落到电缆或者其他电力零件上，引发电缆着火，导致煤矿井下安全事故出现。
高压绝缘在线监测技术研究
高压绝缘在线监测技术研究
吴裕锋 王 辰
摘
（ 江 苏 省 电力 公 司 无 锡 供 电公 司 ２ １ ４ ０ ０ ０ ） 要： 随着经济 的高速发展 ， 电力工业越来越与人 民的生产 生活息 息相 关。 生活 中的各个领域都 需要 电力能源 ， 西电东送工程在 一 定程度 上大大缓
故。
高压绝缘在线检测技术 的优点 高压绝缘在线监测技术 与传统的监测技术相 比， 具有 以下优 点： 首先 ， 这是一种在线监测 ， 即意味着不用 断电可 以时时刻刻的连续监测， 可 以及时
、
在第一时间发现绝缘缺 陷， 将事故和损失降低到最小程度 。其次， 测试简单 易操作， 人工付出小 ， 节约 了人力资源 ， 且保证 了监测 的准确性。再次， 此种
含量会在 一定程度上反映变压器 内部是否出现 故障， 以及故障的大小。 绝缘
油作为三种 常用 的电解质之一 ， 具有其优缺 点。其次 ， 由于变压器 有机 绝缘 日渐老化并最终击 穿从而导致局部放 电的发生，通过观察变压器 是否有放 电现 象， 也能对其绝缘状况 的良好与否进行有效监测。现今 的经济条件下 ， 监测局部放 电的技术主要有脉冲 电流法和超声波探测法日 。 三种 电解质性能比较
优越性就在于不会 因电流 的干扰 （ 即使这种干扰很细微） ， 也能轻 易避 免信 号采集过程中容易出现 的角差现象， 从而保证监测 的准确性与科学性。 两种 测量方法都各有其优点 。 将两种测量方法进行结合使用 ， 就能够做到取长补
短， 发 挥 监测 的最 大 效 能 。一
绝对 测量和相对测量法的应用流程
具 有易燃 性
２ ． ２对发 电机绝缘状况的在线技术监测 在发电机发生的诸多事故 中， 以绝缘出现缺 陷导致事故为主 ， 一旦绝缘 出现故障 ， 发电机就极 易出现 电流外 泄或外漏 ， 进而伤害工作人员。 实践中，
高压电力系统绝缘状态在线监测技术的研究与应用
高压电力系统绝缘状态在线监测技术的研究与应用摘要：本文分析了高压电力系统绝缘状态在线监测技术的研究意义，并根据某电厂的实际条件，详细介绍了在线监测系统的主要技术内容及工作原理。
关键词：高压电力系统绝缘状态在线监测1、引言某电厂为电铝企业自备、综合利用火力发电厂，在其所有设备中，高压电气设备约占设备总量的40%，一旦出现故障将直接影响电厂的安全经济运行，因此要加强高压电气设备的维修和预控。
根据相关标准，公司对高压电气设备进行了定期预防性试验，判断绝缘老化状态，但仍存在因漏报、误报等原因导致故障发生。
因此，需要采用在线监测及诊断技术，实现实时、准确的工况检测，及时发现潜伏性故障。
目前常用的检测方法有火花叉法、小球放电法及激光多谱勒振动法等，这些方法要么精确度较低，要么费用较高、操作复杂，在应用过程中效果并不理想。
2、绝缘状态在线监测技术的研究意义电力系统事故的最终表现均为绝缘破坏，因此，为确保系统安全运行，运行和检修人员必须掌握电气设备的绝缘状况。
传统的检测方法，通常是在系统和设备停运后人工用兆欧表进行绝缘数据测试，定期监测热（冷）备用设备，并以此来判断设备的绝缘状态，决策其能否投入运行。
这样的做法显然是被动且有一定盲目性的，而且仍不能避免和减少绝缘事故的发生。
因此，针对该电厂6kV不接地系统及发电机现状，开展高压电力系统绝缘状态在线监控技术研究，监控运行及备用中高压设备的绝缘电阻，防止设备因绝缘缺陷引发事故，从而及时采取措施，避免事故的发生，其意义在于以下三个方面：（1）研究高压电气设备在线绝缘测试，可实现在线或离线测试高压设备的绝缘电阻，及早发现绝缘缺陷，杜绝事故的发生；（2）能确保高压电力系统的安全运行，实现自动控制，能有效节约能源、人力、物力；（3）防止人员误操作或设备故障，造成设备的损坏。
3、在线监测系统的主要技术内容本高压电力系统绝缘状态在线监测系统的核心元件为上海中联公司研发的GJK监测仪，其核心技术是实现了将直流电源由50V提高到1500V后在高压电力系统中的监测应用。
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。
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。
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。
高压电气设备绝缘在线监测的研究
高压电气设备绝缘在线监测的研究【摘要】电网容量的快速发展对高压电气设备的绝缘监测提出了更高要求。
本文介绍了高压电气设备绝缘在线监测系统的监测方法、主要绝缘信号采集处理以及监测系统功能，对变电站中主要设备（避雷器、电容型设备、变压器、gis等）的监测要点进行了分析，这对电力企业提高设备的运行可靠性，减小设备的运行维护成本，延长设备绝缘寿命有其参照意义。
【关键词】在线监测；诊断；高压电气设备高压电气设备绝缘在线监测技术的发展概况上世纪七十年代以来，随着电子技术、传感器技术以及计算机信息处理等技术的发展，绝缘在线监测在国内外得到了迅猛发展。
它能对被监测设备的绝缘参数随时进行测量，大大缩短了运行设备的检测时间及检测周期，为电力系统的安全运行提供了可靠的保证。
1.高压电气设备绝缘在线监测技术的发展大体经历了两个阶段1.1带电测试阶段这一阶段起始于上世纪七十年代。
当时仅仅是为了不停电而对电气设备的某些绝缘参数（如泄露电流）进行直接测量。
各种专用的带电测试仪器出现，使监测技术从传统的模拟量测试走向数字化测量，摆脱将仪器直接接入测试回路的传统测量模式，取而代之的是使用传感器将被测量的参数直接转换成电气信号。
但设备简单，测试项目少，灵敏度较差。
1.2在线监测及智能诊断从90年代开始，随着计算机技术的推广使用，出现以计算机处理技术为核心的微机多功能绝缘在线监测系统。
所采用的主要技术有：油中溶解气体分析、超声波探测、局部放电监测、红外测温、介质损耗值和泄露电流等，实现了更多的绝缘参数在线监测。
近几年来，随着数字信息技术和智能技术的发展，模糊理论、神经网络、专家系统和小波分析等方法应用到监测数据的处理方面，通过分析判断能够实现对设备绝缘缺陷的监测诊断，并提出处理建议。
这种在线监测信息量大、处理速度快，可以对监测参数实时显示、储存、打印、远传和越线报警，实现了绝缘在线监测的自动化。
2.高压电气设备在线绝缘监测系统2.1绝缘监测方法基于高压电气设备在线监测系统智能诊断的信息需要，高压电气设备绝缘需进行综合监测。
矿用高压电缆绝缘状态在线监测系统的研究
摘要矿用高压电缆绝缘状态在线监测系统的研究摘要本项目是国家“十一五”科技支撑计划“煤矿全矿井安全生产数字化监测监控及重大灾害预警系统”重点项目“煤矿通风及供电系统安全状态监测及故障诊断预警的研究”（Ｎｏ：２００７ＢＡＫ２９８０５）子课题的延续，本课题也是国家自然科学基金项目“矿用高压电缆绝缘故障机理及其寿命评估方法研究”（５１３７７１１３）的主要研究内容之一，主要是针对目前矿用高压电缆缺乏绝缘状态在线监测、无法评判电缆健康状况这一问题提出的。
随着高产高效综采技术的发展，大型、特大型现代化矿井逐步建立，采煤综采综掘设备得到广泛应用，煤矿井下供电负荷大幅度增加，采煤机容量达到３０００ｋＷ，供电距离逐步加大。
为了提高煤矿井下电网供电能力，降低能量损耗，１０ｋＶ等级电压供电方式得到大范围推广。
矿用高压电缆是煤矿井下电能传输的重要媒介，它对煤矿安全生产及负荷的稳定性起着至关重要作用。
因矿用高压电缆的运行环境特殊，经常遭遇淋水、潮湿、冒顶、拖拽等环境影响，并长期遭受到电、热、化学等应力联合作用，易出现水树枝或电树枝，长此以往会使电缆绝缘老化，从而导致电缆绝缘水平降低，缩短电缆使用寿命，引发电缆各种短路及接地故障的发生，甚至造成瓦斯、煤尘爆炸等重特大事故的发生。
因此，研究矿用高压电缆绝缘状态在线监测方法，开发矿用高压电缆绝缘状态在线监测系统，实时在线监测电缆运行状态，对提高煤矿井下电缆供电可靠性、保证煤矿供电安全、避免因电缆绝缘劣化而引起事故发生具有重要的现实意义。
论文讨论了矿用高压电缆故障类型、故障原因以及故障特征量提取方法，开发了基于绝缘电阻及线芯温度的矿用高压电缆绝缘状态在线监测系统。
通过对电压信号、电流信号、温度信号的检测、提取，实现对矿用高压电缆绝缘状态在线监测，为矿用高压电缆连续、可靠、安全运行提供保证。
本文的主要研究内容如下：在查阅大量国内外相关文献的基础上，结合现场考察情况，阐述了ＭＹＰＴＪ型矿用高压电缆结构，讨论了深井供电系统１０ｋＶ电缆线路连接方。
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第４２卷第６期 ２０１６年６月工矿自动化Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅ ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＶｏｌ．４２Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２０１６ 文章编号：１６７１－２５１Ｘ（２０１６）０６－００６５－０５ ＤＯＩ：１０．１３２７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－２５１ｘ．２０１６．０６．０１６王永升，李晓娜，赵国栋，等．煤矿高压电缆绝缘在线监测研究［Ｊ］．工矿自动化，２０１６，４２（６）：６５－６９．煤矿高压电缆绝缘在线监测研究王永升１， 李晓娜１， 赵国栋２， 彭启轩３， 梁睿１（１．中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州 ２２１００８；２．江苏省电力公司扬州检修分公司，江苏扬州 ２２５０００；３．江苏省电力公司徐州供电公司，江苏徐州 ２２１００５） 摘要：分析了煤矿高压电缆出现水树枝老化、电树枝老化和整体均匀劣化下的电气特性，采用小波消噪技术和基于正交分解的信号分离技术进行接地线电流噪声处理，通过接地线电流的变化趋势和设定阈值来判断电缆是否发生绝缘劣化。
Ｍａｔｌａｂ仿真结果表明，研究各条线路的绝缘参数变化与相应接地线电流不同分量的关系，可实现对煤矿高压电缆绝缘在线监测特征信号的提取。
关键词：煤矿高压电缆；电缆绝缘；接地线电流；在线监测；小波消噪 中图分类号：ＴＤ６０８ 文献标志码：Ａ 网络出版时间：２０１６－０６－０１ １０：３２ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１６２７．ＴＰ．２０１６０６０１．１０３２．０１５．ｈｔｍｌＲｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｃａｂｌｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅＷＡＮＧ Ｙｏｎｇｓｈｅｎｇ１， ＬＩ Ｘｉａｏｎａ１， ＺＨＡＯ Ｇｕｏｄｏｎｇ２， ＰＥＮＧ Ｑｉｘｕａｎ３， ＬＩＡＮＧ Ｒｕｉ １（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｂｒａｎｃｈ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５０００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｘｕｚｈｏｕ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｃａｂｌｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｎｄｅｒ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆｗａｔｅｒ ｔｒｅｅ ａｇｉｎｇ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｒｅｅ ａｇｉｎｇ ａｎｄ ｏｖｅｒａｌｌ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ．Ｗａｖｅｌｅｔ ｎｏｉｓｅ ｃａｎｃｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｎｏｉｓｅ ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｌｉｎｅ ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ ｓｅｔ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｌｉｎｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｅｒｅｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｃａｂｌｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｓ．Ｍａｔｌａｂ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｏｆ ｅａｃｈ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ－ｌｉｎｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｎａｂｌｅｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅ ｃａｂｌｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｃａｂｌｅ；ｃａｂｌｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｌｉｎｅ ｃｕｒｒｅｎｔ；ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｗａｖｅｌｅｔ ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ收稿日期：２０１６－０１－１８；修回日期：２０１６－０４－２５；责任编辑：胡娴。
作者简介：王永升（１９９０－），男，山西大同人，硕士研究生，主要研究方向为电气设备绝缘在线监测，Ｅ－ｍａｉｌ：１０２８７１３９６２＠ｑｑ．ｃｏｍ。
０ 引言煤矿井下环境恶劣，电缆绝缘层极易出现水树枝、电树枝等问题，导致电缆老化加速，绝缘水平降低，从而易发生各种接地故障，甚至出现间歇性电弧。
当井下瓦斯浓度达到一定程度时，电弧的出现可能导致瓦斯爆炸，对矿井安全生产运行造成严重威胁［１］。
因此，研究煤矿电力电缆的绝缘劣化［２－３］、对劣化过程进行在线监测具有重大意义。
目前，应用前景广阔的电缆绝缘在线监测方法主要包括直流叠加法、直流分量法、介质损耗因数法、低频注入法、谐波分量法［４］等。
本文提出一种基于接地线电流去噪处理的煤矿高压电缆绝缘在线监测方法。
该方法根据煤矿１０ｋＶ配电网中电缆发生绝缘劣化时不同时期的参数变化特征，采用小波消噪和正交分解技术实现接地线电流噪声处理，从而准确识别电缆劣化情况。
１ 电缆绝缘水平与接地线电流的关系参考文献［５］对绝缘劣化造成的绝缘电阻和分布电容的变化规律进行了实验验证，得到了以下结论：电缆绝缘劣化早期，分布电容呈现波动变化且逐渐增加；绝缘等效电阻在绝缘劣化的中后期逐渐减小。
分析电缆的结构能够看出，绝缘等效电阻和分布电容的变化会引起电缆线芯与金属屏蔽层之间绝缘物质ＸＬＰＥ的变化，从而使接地线电流发生变化。
绝缘物质劣化过程中，不同的参数变化规律引起的接地线电流波形变化不同，据此可以进行劣化类型的识别。
图１给出了绝缘参数变化与电缆劣化不同时期对应的变化关系。
图１ 绝缘参数变化与电缆劣化不同时期对应的变化关系 ＸＬＰＥ电缆导体线芯和金属屏蔽层间的绝缘能够等效成无数个绝缘电阻与分布电容并联组成的参数网络，该参数网络的阻抗大于等于１００ＭΩ［６］。
因此，可以把电缆的绝缘状态等效成电阻、电容并联的参数模型。
在煤矿配电网的拓扑结构中，屏蔽层广泛采用一端直接接地方式，因此，本文重点研究该种运行方式下的电力电缆绝缘在线监测技术。
从理论分析来看，ＸＬＰＥ电缆金属保护层的接地线电流Ｉｊ包含电容电流Ｉｃ、磁感应环流Ｉｉ及泄漏电流Ｉｒ，在电缆绝缘状态正常的时候，泄漏电流Ｉｒ非常小，在工程计算过程中常常忽略。
针对电缆金属保护层单端接地的情况，磁感应环流Ｉｉ约等于零，则接地线电流为Ｉｊ＝Ｉｃ＝ω ｌＣ０Ｕ＝ω ｌＵ２πｅ０ｅｌｎ（Ｄ１／Ｄ２）（１）式中：ω为系统角频率；ｌ为电缆长度；Ｃ０为单位长度电缆的电容量；Ｕ为电缆线芯的对地电压；ｅ０为真空介电常数；ｅ为电缆主绝缘的相对介电常数；Ｄ１，Ｄ２分别为电缆绝缘层的外径和线芯直径。
从式（１）能够看到，接地线电流的大小正比于电缆的对地分布电容。
若电缆产生局部绝缘缺陷或者整体均匀劣化，会使得绝缘内部的空间电荷量以及极性基团量有所增加，并且加强了松弛极化。
绝缘介电常数的极化率ε增大，等效为电缆绝缘的对地电容增大，相对应的电缆单端的接地线电流也加大，所以对于单端接地的电缆而言，可以利用接地线电流变化曲线来判断是否发生绝缘劣化。
在电缆金属保护层两端接地及交叉互联结构中，接地线电流Ｉｊ是电容电流Ｉｃ和磁感应环流Ｉｉ的矢量和，Ｉｊ的大小介于Ｉｉ，Ｉｃ的代数差与和之间。
电缆交叉互联结构中的接地线电流计算特别繁琐，而电缆金属保护层采用单端接地方式时，一般是Ｉｉ远大于Ｉｃ，采用近似计算可得Ｉｊ＝Ｉｉ＝ＥＡ（Ｒ＋Ｒ１）２＋Ｘ槡２≈ＥＡＲ＋Ｒ１（２）Ｒ＝ｌρＳ１＋α（θη－２０［］）（３）式中：ＥＡ为Ａ相电缆线芯上流过的电流在Ａ相电缆金属保护层上引起的感应电动势；Ｒ１为感应电流回路中除掉电缆金属保护层后的等值电阻，包括了接地线电阻、电缆两端接地引下线之间的接触电阻及有关的导通电阻等；Ｘ为电缆金属保护层的自感抗；ρ为电缆金属层材料的电阻率；Ｓ为电缆金属层的截面积；α为材料的温度系数；θ为电缆线芯导体的工作温度；η为电缆金属保护层的温度相对于导体温度的比率，其值与绝缘热阻有关。
２ 典型绝缘劣化类型的电气特征分析２．１ 水树枝引起的绝缘劣化自从学者发现电缆绝缘劣化和水树枝增长的正比例关系后，目前已经普遍认为水树枝的出现是电缆绝缘开始劣化的标志［７］。
由于水树枝的尖部会有高强度电场产生，导致水树枝在电缆绝缘层中不断扩展，并且渐渐演变为电树枝，出现大面积的贯穿，然后绝缘层的电树枝引发绝缘击穿，即间歇性高阻接地故障。
整个劣化至击穿过程呈现随机性变化。
在电缆的水树枝发展过程中，绝缘电阻的变化是非线性的，同时水树枝的产生会引起绝缘电阻的下降和等效电容的增加。
但是对于接地线电流，在此过程中绝缘电阻降低引起的变化很不明显，接地线电流增加主要是由于分布电容变化引起的，故通过模拟分布电容的非线性变化来等效电缆的水树枝发展趋势。
·６６·工矿自动化２０１６年第４２卷 图２为控制可变容抗ＸＣ随时间的变化曲线，图３为线路发生水树枝老化时的接地线电流波形。
图２ 控制可变容抗随时间的变化曲线图３ 线路发生水树枝劣化时的接地线电流波形２．２ 电树枝引起的绝缘劣化当由水树枝或者局部放电发展成电树枝后，电缆的绝缘参数仍然是非线性变化。
电树枝劣化后，电缆绝缘可等效为对地导纳参数网络，数值非线性增加。
由于电缆出现电树枝属于绝缘劣化的后期，对于等效参数模型而言，绝缘电阻的非线性下降占主导因素，绝缘电阻对应的导纳增加趋势加快［８－９］。
图４为控制绝缘电阻随时间的变化曲线，图５为对应的线路发生电树枝劣化的接地线电流波形。
图４ 控制绝缘电阻随时间的变化曲线２．３ 整体电缆均匀劣化从电路参数模型的角度分析，电缆绝缘等效为绝缘电阻和分布电容同时线性或者非线性变化，本文综合考虑水树枝和电树枝的情况，模拟对地等效参数的线性变化，得到相应的接地线电流变化，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建实际配电网的拓扑结构和负荷分配，依次对各条支路的均匀劣化进行仿真实验，图５ 线路发生电树枝劣化时的接地线电流波形建立关于不同支路编号的接地线电流样本数据库，进行实际电缆绝缘劣化与样本组的相关度分析。