变电所电力电缆绝缘水平监测方法与系统技术方案

技术编号:14844364 阅读:133 留言:0更新日期:2017-03-17 11:25
本发明专利技术涉及一种变电所电力电缆绝缘水平监测方法与系统,它具有基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,并建立有基于电力电缆绝缘监测装置的电力电缆绝缘监测系统。基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,是将同一直流电压源分别通过三个等值兆欧级限流电阻连接至高压母线三相线上,电流检测取样,隔直电容配合使用,电压互感器的一次侧中性点与大地之间挂接隔直电容,当电力电缆绝缘水平下降时,直流电流能具有唯一通道,以方便而准确地计算出直流电阻。本发明专利技术的变电所电力电缆绝缘水平监测方法与系统,具有基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,并建立电力电缆绝缘监测系统,可以进行基于绝缘监测系统的电力电缆绝缘下降判断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电缆绝缘在线监测
,具体涉及一种变电所电力电缆绝缘水平监测方法与系统,它包括基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,以及基于绝缘监测系统的电力电缆绝缘下降判据和基于CT电源取电原理的供电系统。
技术介绍
城市电网电力电缆化程度是衡量城市电网技术水平的重要标志,亦是促进城市文明化进程迅速向前迈进、改善城市生活环境的必要手段。最近三十年来,国内外电力电缆各项技术迅速发展,特别是三层共挤生产工艺制造XLPE电力电缆技术的发展,使得XLPE电力电缆与充油电力电缆相比,有不需要供油设备、防火性能好、安装维护简单和机械电气性能好等优良性能,被越来越多的国家所采用。目前国内上海、北京等大城市敷设的电力电缆几乎都是XLPE电力电缆。XLPE电缆由于绝缘层微孔、气泡和半导电层突起等局部缺陷的存在,在水分和电场的共同作用下,绝缘层内容易引发水树枝,水树枝生长到一定程度在电场和周围环境条件的作用下会迅速转变为电树枝,形成放电而加速绝缘老化,以至于在运行过程中发生绝缘击穿。近年来,随着城市现代化的发展,机组容量的不断增加,电力电缆在城网供电中所占的份额加重,在一些城市的市区逐步以敷设电力电缆取代架空输电线路;同时随着电力电缆数量的增多及运行时间的延长,以前敷设的XLPE电力电缆的老化故障频繁,造成绝缘击穿事故,甚至引起部分电网停电,给生产和人民生活带来中断和诸多不便,造成重大的经济损失。国内城网6~35kV系统中,地下使用的普通XLPE电缆,普遍在运行8至12年生长出大量水树,致使大量XLPE电缆发生因水树击穿造成的事故,寿命短,影响电网的安全运行。另外,国内电网广大用户对潮湿环境中电力电缆水树生长的影响、电力电缆水树击穿的机理和水树检测的重要性认知度不够,因此中压XLPE电力电缆运行寿命短和水树击穿事故率高。海上油田的“变频器—长电缆—电潜泵”供电系统,由于其产生的谐波和高频脉冲波反射叠加,在某种程度上,电力电缆的绝缘水平受到严重的威胁。目前,对于XLPE电力电缆的水树老化在线检测,国内外已提出了多种方法,主要有:直流分量法、直流叠加法和交流叠加法等,虽然方法检测方法层出不穷,但是普遍存在以下几个突出问题而使得电力电缆绝缘在线监测受到挑战。(一)绝缘检测方法问题:1.直流分量法劣化的电力电缆在交流电压作用下,由于老化区正负半周的放电不对称(放电的极性效应),在电力电缆中有剩余电荷,此电荷通过电力电缆绝缘流入电力电缆外皮入地,形成直流电流分量;另外,对电力电缆的充电电流中也含有纳安—微安数量级的微小直流分量。此方法是在线从电力电缆金属护层的接地线中检测出此直流分量,通过测得的直流分量大小或电流变化曲线进行老化诊断。缺点:直流分量过于微弱,很难准确检测出来。2.交流叠加法交流叠加法在电力电缆金属护层上叠加(2倍工频+1)Hz的交流电压,检测由劣化引起的1Hz劣化信号,通过检测1Hz劣化信号判断电力电缆的劣化程度。缺点:该方法对所叠加的交流信号的频率、幅值要求严格。3.直流电压叠加法通过电压互感器的一次中性点将直流电压加到高压母线,通过测量直流电流计算求出绝缘电阻,从而在线判断电力电缆的劣化程度。缺点:直流高压通过电压互感器的一次中性点叠加在高压母线上,可能导致电压互感器偏磁和饱和,还有可能引发继电保护误动作。这些方法均是在电压互感器PT中性点处施加信号,直接影响PT,进一步影响继电保护,可能对电力系统造成保护误动。(二)电力电缆绝缘水平定位判据问题:电力电缆绝缘水平判断主要依据是测量绝缘电阻,绝缘水平的定位应该依赖各馈线支路的零序电流。但是,由于变电所的馈线复杂,分布广,零序电流受到影响的因素很多,零序电流数值变化不能单独作为判断电力电缆绝缘水平的判据。因此,电力电缆绝缘强度的分散性导致无法提供单一参数判据,必须探索复合参数判据,才能准确定位电力电缆绝缘水平下降的位置。(三)电力电缆绝缘检测装置应用现场的供电问题:现有电力电缆绝缘检测装置的供电电源普遍使用取自变电所内给低压重要保护和监控装置供电的工频220V交流电压,而另一方面为检测绝缘水平,电力电缆绝缘检测装置需要与高压交流母线及其电力电缆直接相连,这样,不同等级的220V交流电源和高压交流母线就通过绝缘检测装置连接到了同一台电力电缆绝缘检测装置上,这种连接方式给变电所保护和监控装置的运行带来了极大的安全隐患,是电力行业和国家标准所严禁的。阻碍了电力电缆绝缘检测装置的推广应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题,本专利技术提供了电力电缆绝缘检测装置的电力电缆绝缘水平监测方法、绝缘水平降低复合判据和CT取电的直流供电系统的解决方案。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案。第一,本专利技术提供了一种变电所电力电缆绝缘水平监测方法与系统,具有基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,并建立电力电缆绝缘监测系统,可以进行基于绝缘监测系统的电力电缆绝缘下降判据。一种变电所电力电缆绝缘水平监测方法,该方法包括:步骤一,设计一种基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,建立基于电力电缆绝缘监测装置的电力电缆绝缘监测系统;步骤二,使用隔直电容器隔离高压直流电源对电压互感器PT和中性点经消弧线圈或小电阻接地系统等的影响;步骤三,电力电缆绝缘监测系统以通信方式使得系统内各个设备之间进行数据交互,实时检测全局绝缘电阻以及馈线支路零序电流两个量,并进行汇总统计,依照基于电力电缆绝缘监测系统的绝缘降低判据进行判断;基于电力电缆绝缘监测系统的绝缘降低判据:当发现全局绝缘电阻呈现下降趋势时,并且电力电缆馈线支路没有增加时,如果有某馈线支路零序电流也同时呈现上升趋势,则可以判断是该馈线支路电力电缆发生了绝缘下降事故;如果任何馈线支路零序电流都没有发生变化,则说明是母线电力电缆发生绝缘下降事故。一种变电所电力电缆绝缘水平监测系统,基于上述的变电所电力电缆绝缘水平监测方法,该变电所电力电缆绝缘水平监测系统包括高压母线、电力电缆、三相变压器、电力电缆绝缘监测装置、主开关设备、馈线支路开关设备、零序电流互感器以及负载;其中:所述高压母线为6/10/35kV高压母线,所述6/10/35kV高压母线分别与各馈线支路开关设备通过电力电缆连接;所述电力电缆用于连接电网与变压器,用于连接变压器与主开关设备,用于连接高压母线与各馈线支路开关设备,以及用于各馈线支路开关设备与负载的连接;所述三相变压器与主开关设备相本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种变电所电力电缆绝缘水平监测方法,其特征在于:该方法包括:步骤一,设置一种基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,建立基于电力电缆绝缘监测装置的电力电缆绝缘监测系统;步骤二,使用隔直电容器隔离高压直流电源对电压互感器PT和中性点经消弧线圈或小电阻接地系统的影响;步骤三,电力电缆绝缘监测系统以通信方式使得系统内各个设备之间进行数据交互,实时检测全局绝缘电阻以及馈线支路零序电流两个量,并进行汇总统计,依照基于电力电缆绝缘监测系统的绝缘降低判据进行判断;基于电力电缆绝缘监测系统的绝缘降低判据:当发现全局绝缘电阻呈现下降趋势时,并且电力电缆馈线支路没有增加时,如果有某馈线支路零序电流也同时呈现上升趋势,则可以判断是该馈线支路电力电缆发生了绝缘下降事故;如果任何馈线支路零序电流都没有发生变化,则说明是母线电力电缆发生绝缘下降事故。

【技术特征摘要】
1.一种变电所电力电缆绝缘水平监测方法,其特征在于:该方法包括:
步骤一,设置一种基于优化直流叠加法的电力电缆绝缘监测装置,建立基于电力电缆
绝缘监测装置的电力电缆绝缘监测系统;
步骤二,使用隔直电容器隔离高压直流电源对电压互感器PT和中性点经消弧线圈或小
电阻接地系统的影响;
步骤三,电力电缆绝缘监测系统以通信方式使得系统内各个设备之间进行数据交互,
实时检测全局绝缘电阻以及馈线支路零序电流两个量,并进行汇总统计,依照基于电力电
缆绝缘监测系统的绝缘降低判据进行判断;
基于电力电缆绝缘监测系统的绝缘降低判据:当发现全局绝缘电阻呈现下降趋势时,
并且电力电缆馈线支路没有增加时,如果有某馈线支路零序电流也同时呈现上升趋势,则
可以判断是该馈线支路电力电缆发生了绝缘下降事故;如果任何馈线支路零序电流都没有
发生变化,则说明是母线电力电缆发生绝缘下降事故。
2.一种变电所电力电缆绝缘水平监测系统,其特征在于:该变电所电力电缆绝缘水平
监测系统包括高压母线、电力电缆、三相变压器、电力电缆绝缘监测装置、主开关设备、馈线
支路开关设备、零序电流互感器以及负载;其中:
所述高压母线为6/10/35kV高压母线,所述6/10/35kV高压母线分别与各馈线支路开关
设备通过电力电缆连接;
所述电力电缆用于连接电网与变压器,用于连接变压器与主开关设备,用于连接高压
母线与各馈线支路开关设备,以及用于各馈线支路开关设备与负载的连接;
所述三相变压器与主开关设备相连接;
所述电力电缆绝缘监测装置,其电力电缆绝缘监测装置1端为绝缘电阻检测端,其电力
电缆绝缘监测装置2端为接地端,其电力电缆绝缘监测装置3端和电力电缆绝缘监测装置4
端为零序电流检测输入端,其电力电缆绝缘监测装置5端为馈线支路开关量输入端,其电力
电缆绝缘监测装置6端为68V直流母线连接正端,其电力电缆绝缘监测装置7端为68V直流母
线连接负端,其电力电缆绝缘监测装置8端为无线通讯天线连接端,其电力电缆绝缘监测装
置9端和电力电缆绝缘监测装置10端为取电CT输入端;
所述电力电缆绝缘监测装置的电力电缆绝缘监测装置1端与电力电缆相连,其电力电
缆绝缘监测装置2端与大地相连,其电力电缆绝缘监测装置3端和电力电缆绝缘监测装置4
端与各馈线支路零序电流互感器电...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁志珊侯翟路思博熊树海陈宗奎邓越
申请(专利权)人:中国石油大学北京
类型:发明
国别省市:北京;11

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