本实用新型专利技术公开了一种高压电缆外护套绝缘状态在线监测系统，涉及电力电缆技术领域。该系统包括安装于被测电缆段上各中间接头处的监测装置、RS-485通信线路、RS-485中继器、光电转换器和一台作为上位机的工控机；监测装置均包括直流电源模块、电流检测模块、电网隔离保护模块、模式选择模块、参数整定模块、数据处理模块、自检测与指示模块和数据显示与诊断模块。本实用新型专利技术根据直流叠加法和接地环流检测法相结合的原理进行设计，对电缆外护套绝缘情况进行在线监测，并对疑似缺陷进行故障定位，通用性强、结构简单、造价低廉、运行可靠，有效实现高压电缆外护套绝缘状态的实时在线监测和故障定位。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电力电缆
技术介绍
高压XLPE电力电缆运行过程中的破坏首先来源于外护套的损坏，外护套绝缘层 被破坏将造成金属护层出现两点直接接地的情况。从而，不可避免在金属护层中就会产生 感应电流，此感应电流的大小与接地电阻、电缆的长度及线芯的电流有关，金属护套上的感 应电流会产生很大的损耗，使电缆局部发热，不仅浪费电能，关键还会降低电缆输送容量， 严重减少电缆使用寿命，威胁电缆安全运行。另外，电缆金属护层如果直接接地或暴露在外 也会导致金属护层被腐蚀。护层腐蚀击穿后，水分将极易进入电缆绝缘层并在绝缘层上产 生水树及电树；同时因外护套的破坏，产生两点直接接地，因环路中电阻较小、感应电流很 大，会加速电缆护套和金属铠装损坏，故对XLPE电缆外护套绝缘性能进行在线监测和故障 诊断的研究意义重大。 随着XLPE电力电缆的广泛应用，其绝缘状态在线监测和故障诊断技术也得到了 快速发展，在国内外已有广泛应用。对XLPE电力电缆运行状况进行在线监测和故障诊断， 主要是从电压、电流、局放量或运行温度、含水量等参数入手，对XLPE电力电缆的主绝缘及 外护套运行情况进行监测。目前，国内外普遍采用的电力电缆绝缘在线监测法主要有直流 分量法、直流叠加法、在线检测直流损耗角正切法、局部放电法、温度检测法、接地线感应环 流法等。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压电缆外 护套绝缘状态在线监测系统，根据直流叠加法和接地环流检测法相结合的原理，对外护套 绝缘情况进行在线监测，并对疑似缺陷进行故障定位，通用性强、结构简单、造价低廉、运行 可靠，有效实现高压电缆外护套绝缘状态的实时在线检测和故障定位。 为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种高压电缆外护套绝 缘状态在线监测系统，包括安装于被测电缆段上各中间接头处的监测装置，该监测装置包 括直流电源模块、电流检测模块、电网隔离保护模块、模式选择模块、参数整定模块、数据处 理模块、自检测与指示模块和数据显示与诊断模块； 直流电源模块与其他各模块均相连，包括变压单元、整流单元和滤波单元，变压单 元将220V交流电转化为5V或15V的直流电，直流电经过整流单元整流和滤波单元滤波后 供电给其他各模块； 电流检测模块连接中间接头的接地线和数据处理模块，包括电流采集单元和滤波 单元；电流采集单元连接中间接头的接地线，实时在线采集不同操作模式下电缆的接地环 流，采集数据经过滤波单元滤波处理后传输给数据处理模块； 电网隔离保护模块连接中间接头和数据处理模块，包括过电流保护单元、过电压 保护单元和接地开关；接地开关串接在中间接头的接地线中，根据数据处理模块的设定实 现接地开关在非监测状态、过流和过压状态下的闭合隔离操作以及监测状态下的开断操 作； 模式选择模块连接电网隔离保护模块和数据处理模块，包括根据数据处理模块的 设定驱动接地开关的继电器，以实现监测状态、非监测状态的模式选择； 参数整定模块连接数据处理模块，实现高压电缆不同分段电流值的设定以及相同 分段不同相电流值的设定，并根据数据处理模块的控制实现过流保护、过压保护、绝缘状态 判据等参数的整定，并将整定后的数据传给所述数据处理模块； 数据处理模块连接自检测与指示模块和数据显示与诊断模块，包括数据处理单 元、模/数转换单元和数/模转换单元；数据处理单元为微控制单元，驱动电流检测模块对 接地环流进行在线监测，根据操作模式判定接地开关的动作，并根据参数整定模块整定后 的数据对高压电缆外护套状态进行判定，将判定结果通过数据显示与诊断模块进行显示； 模/数转换单元和数/模转换单元实现数字信号和模拟信号的转换； 自检测与指示模块包括系统自检测单元和指示单元；系统自检测单元接收数据处 理模块发送的脉冲信号，实时监控所述数据处理单元的工作状态，实现对数据处理单元的 电压监控和程序自检测；指示单元与系统自检测单元相连，对系统自检测单元的检测结果 进行指示，当数据处理单元正常工作时，不进行指示，当系统自检测单元发现数据处理单元 出现故障时，指示单元进行故障指示； 数据显示与诊断模块与数据处理单元相连，对数据处理模块给出的绝缘情况和故 障定位结果进行显示。 作为优选，各中间接头至少为两个。 作为优选，数据处理单元为单片机MCP89E52。 作为优选，该系统还包括RS-485通信线路和一台作为上位机的工控机；RS-485通 信线路实现各监测装置的数据处理单元与工控机之间的数据通信；工控机由一台计算机和 基于windows系统的操作软件构成，实现与数据处理单元的信号传输。 作为优选，RS-485通信线路为光纤通信线路。 作为优选，该系统还包括RS-485中继器和光电转换器；光电转换器设置在各监测 装置收发信号的两端；RS-485中继器设置在相邻两个监测装置之间的通信线路中部、前一 个监测装置信号发送端的光电转换器之后。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术提供的高压电缆外护套绝 缘状态在线监测系统，根据直流叠加法和接地环流检测法相结合的原理，将在线检测和故 障诊断功能相融合，通过监测接地环流并提炼优化外护套绝缘判据和故障定位判据，对高 压电缆外护套绝缘状态进行实时在线综合监测，能够对外护套绝缘状态和外护套疑似缺陷 进行判断和定位；能够适用于各种高压电缆运行环境，通用性强；能够就地和远程操控该 装置对接地环流进行实时在线监测；能够就地和远程显示高压电缆外护套接地环流数值大 小以及疑似缺陷的位置。本技术结构简单、造价低廉、运行可靠，特别适合于Iio千伏 及以上高压电力电缆的外护套绝缘状态在线监测和故障诊断。【附图说明】 图1是本技术的系统接线图； 图2是图1中监测装置的结构框图。 图中：1、直流电源模块；2、电流检测模块；3、电网隔离保护模块；31、接地开关；4、 模式选择模块；5、参数整定模块；6、数据处理模块；7、自检测与指示模块；8、数据显示与诊 断模块；9、中间接头；10、工控机；20、监测装置；30、被测电缆段；40、RS-485中继器；50、光 电转换器。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步详细的说明。 一种高压电缆外护套绝缘状态在线监测系统，如图1所示，为系统接线图，该系统 包括接于被测高压电缆段30上各中间接头9部位的监测装置20,由220V工频交流电经整 流滤波后形成直流电源为各监测装置20供电，并通过RS-485光纤通信线路实现各监测装 置20与工控机10之间的数据通信，完成遥控、遥测和遥信的"三遥"功能。 监测装置20的结构如图2所示，包括直流电源模块1、电流检测模块2、电网隔离 保护模块3、模式选择模块当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压电缆外护套绝缘状态在线监测系统，其特征在于：包括安装于被测电缆段（30）上各中间接头（9）处的监测装置（20），所述监测装置（20）包括直流电源模块（1）、电流检测模块（2）、电网隔离保护模块（3）、模式选择模块（4）、参数整定模块（5）、数据处理模块（6）、自检测与指示模块（7）和数据显示与诊断模块（8）；所述直流电源模块（1）与其他各模块均相连，包括变压单元、整流单元和滤波单元，所述变压单元将220V交流电转化为5V或15V的直流电，所述直流电经过整流单元整流和滤波单元滤波后供电给其他各模块；所述电流检测模块（2）连接所述中间接头（9）的接地线和所述数据处理模块（6），包括电流采集单元和滤波单元；所述电流采集单元连接中间接头（9）的接地线，实时在线采集不同操作模式下电缆的接地环流，采集数据经过滤波单元滤波处理后传输给数据处理模块（6）；所述电网隔离保护模块（3）连接所述中间接头（9）和所述数据处理模块（6），包括过电流保护单元、过电压保护单元和接地开关（31）；所述接地开关（31）串接在中间接头（9）的接地线中，根据数据处理模块（6）的设定实现接地开关（31）在非监测状态、过流和过压状态下的闭合隔离操作以及监测状态下的开断操作；所述模式选择模块（4）连接所述电网隔离保护模块（3）和所述数据处理模块（6），包括根据数据处理模块（6）的设定驱动所述接地开关（31）的继电器，以实现监测状态、非监测状态的模式选择；所述参数整定模块（5）连接所述数据处理模块（6），实现高压电缆不同分段电流值的设定以及相同分段不同相电流值的设定，并根据数据处理模块（6）的控制实现过流保护、过压保护、绝缘状态判据等参数的整定，并将整定后的数据传给所述数据处理模块（6）；所述数据处理模块（6）连接所述自检测与指示模块（7）和所述数据显示与诊断模块（8），包括数据处理单元、模/数转换单元和数/模转换单元；所述数据处理单元为微控制单元，驱动电流检测模块（2）对接地环流进行在线测量，根据操作模式判定接地开关（31）的动作，并根据参数整定模块（5）整定后的数据对高压电缆外护套状态进行判定，将判定结果通过数据显示与诊断模块（8）进行显示；所述模/数转换单元和数/模转换单元实现数字信号和模拟信号的转换；所述自检测与指示模块（7）包括系统自检测单元和指示单元；所述系统自检测单元接收数据处理模块（6）发送的脉冲信号，实时监控所述数据处理单元的工作状态，实现对数据处理单元的电压监控和程序自检测；所述指示单元与系统自检测单元相连，对系统自检测单元的检测结果进行指示；所述数据显示与诊断模块（8）与所述数据处理单元相连，对所述数据处理模块（6）给出的绝缘情况和故障定位结果进行显示。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭刚，李雪松，郝春生，赵文涛，韩卫星，李枭雄，任陟，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河北省电力公司邯郸供电分公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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