高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统及方法，该系统包括工频电流传感器、电流信号采集器、电压信号采集器、数据同步采集控制器、数据处理系统、温度补偿单元、湿度补偿单元、存储器和显示器；该方法包括电压信号采集器获取电压信号；电流信号采集器采集直接接地箱和交叉互联接地箱的3个工频电流传感器的数据；根据高压电缆泄漏电流和缆芯电压相位角以及温度补偿量和湿度补偿量，计算得到高压交叉互联电缆介质损耗角。本发明专利技术设计合理，其能够准确计算出了电缆介质损耗角，实现了高压交叉互联电缆各相介质损耗角在线无损检测功能，为有效评估高压交叉互联电缆各相绝缘状况和建立介质损耗角数据库提供数据支撑。

On line measurement system and method of dielectric loss angle of high voltage cable under cross interconnection

【技术实现步骤摘要】
高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统及方法
本专利技术属于高压电缆
，尤其是一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统及方法。
技术介绍
随着城市建设的发展，电力电缆在电力系统中广泛应用，并且高电压等级的长距离单芯电缆在电力系统中的比重逐渐增大。在长距离输电情况下，高压电缆金属护层会出现较大的感应电压，其产生的环流容易造成大量的电缆损耗，加速电缆绝缘老化，威胁电力系统的安全稳定运行。因此，在长距离输电线路中三相高压单芯电缆的金属护层需采用交叉互联接地方式，以减弱电缆金属护套对接地点的感应电压和电流。电缆绝缘介质损耗检测可以反映电缆绝缘的整体性缺陷或严重局部性缺陷情况。高压电缆采用交叉互联接地方式，这给介质损耗的在线检测带来了极大的困难，主要表现在难以获取交叉互联电缆各相泄漏电流和准确提取介质损耗角。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统及方法，解决难以获取交叉互联电缆各相泄漏电流和准确提取介质损耗角的问题。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，包括工频电流传感器、电流信号采集器、电压信号采集器、数据同步采集控制器、数据处理系统、温度补偿单元、湿度补偿单元、存储器和显示器；所述工频电流传感器安装在交叉互联电缆末端直接接地箱和前端交叉互联接地箱上；所述电流信号采集器采集直接接地箱和叉互联接地箱的工频电流传感器的数据；r>所述数据同步采集控制器同步控制采集电流和电压信号；所述电压信号采集器安装在高压电缆末端GIS室中，用于从GIS室中的PT二次侧盘柜获取电压信号；所述数据处理系统用于计算介质损耗角，对电流电压信号进行离散傅里叶变换，计算出交叉互联电缆各相介质损耗角；所述温度补偿单元实时测量检测温度，与基准温度进行对比，根据电缆材料的不同选取温度系数对所述数据处理系统中计算的介质损耗角进行温度补偿；所述湿度补偿单元实时检测环境湿度，与基准湿度进行对比，根据电缆材料的不同选择湿度系数对所述数据处理系统中计算的介质损耗角进行湿度补偿。进一步，所述工频电流传感器为50Hz工频电流传感器。进一步，所述直接接地箱安装在高压电缆末端位置，其进线上均装有工频电流传感器；所述交叉互联接地箱安装在末段高压电缆的首端位置，其箱体内部铁柱与保护器连接部分均装有工频电流传感器。进一步，所述存储器为内存为64MB，16位的存储片。进一步，所述显示器为显示电压电流信号波形和各相介质损耗角的高分辨率液晶屏幕。一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统的介质损耗角计算方法，包括以下步骤：步骤1、电流信号采集器预采集一次各相泄漏电流，电压信号采集器预采集一次各相缆芯电压，根据预采集的泄漏电流信号和缆芯电压信号分别计算信噪比，评估噪声水平，设置滤波阈值；步骤2、电流信号采集器获取各相泄漏电流；步骤3、数据同步采集控制器同步采集泄漏电流和缆芯电压信号，获取各相泄漏电流和缆芯电压的幅值Imx和umx，其中x＝A,B,C；步骤4、数据处理系统使用滤波阈值对各相泄漏电流和各相缆芯电压进行噪声的滤除；步骤5、数据处理系统对滤除噪声后的各相泄漏电流和缆芯电压进行小波滤波，经高频滤波后得到低频信号；步骤6、数据处理系统对各相泄漏电流和缆芯电压低频信号进行离散傅里叶变换，采集工频泄漏电流和工频缆芯电压；步骤7、分别同步采集工频信号一个周期20ms的泄漏电流和缆芯电压，设置时间t＝0时根据瞬时值和幅值分别计算出泄漏电流和缆芯电压相位角；步骤8、温度补偿系统采集检测时温度，计算得到温度补偿量；步骤9、湿度补偿系统采集检测时温度，计算得到湿度补偿量；步骤10、根据高压电缆泄漏电流和缆芯电压相位角以及温度补偿量和湿度补偿量，计算得到高压交叉互联电缆介质损耗角。进一步，所述步骤2中交叉互联电缆各相泄漏电流表达式为：IA＝Ia1-Ia2IB＝Ib1-Ib2IC＝Ic1-Ic2其中，IA、IB和IC分别表示高压电缆A、B和C相的泄漏电流；Ia1、Ib1和Ic1分别表示直接接地箱进线口处电流互感器测量高压电缆A、B和C相的接地电流；Ia2、Ib2和Ic2表示交叉互联接地箱体里面交叉互联段处电流互感器测量高压电缆A、B和C相的感应电流。进一步，所述步骤6工频泄漏电流和工频缆芯电压的表达式为：其中，和分别为高压电缆泄漏电流和缆芯电压的初始相位角；Imx和umx分别为高压电缆泄漏电流和缆芯电压的幅值。进一步，所述温度补偿的表达式为：ΔtanTx(σ)＝KT(Tx-T)其中ΔtanTx(σ)表示各相受温度影响的介质损耗角正切值的补偿量；T表示基准温度值；Tx表示带电检测时各项电缆的实际温度值；KT表示温度对介质损耗的补偿系数，其值与电缆材料种类有关；所述湿度补偿的表达式为：ΔtanWx(σ)＝KWx(Wx-W)其中，ΔtanWx(σ)表示受空气湿度影响的介质损耗角正切值的补偿量；W表示基准湿度百分比；Wx表示带电检测时的实际湿度百分比；KWx表示各相湿度百分比对介质损耗的补偿系数，与电缆材料种类有关。进一步，所述步骤10计算高压交叉互联电缆介质损耗角的公式为：其中和分别为高压电缆泄漏电流和缆芯电压的初始相位角；ΔtanTx(σ)表示受温度影响的介质损耗角正切值的补偿量，ΔtanWx(σ)表示受湿度影响的介质损耗角正切值的补偿量。本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术通过电压信号采集器从GIS室中的PT二次侧盘柜获取电压信号，通过电流信号采集器采集直接接地箱和交叉互联接地箱的3个工频电流传感器的数据，并充分考虑了温度和湿度的影响，能够准确计算出了电缆介质损耗角，实现了高压交叉互联电缆各相介质损耗角在线无损检测功能，为有效评估高压交叉互联电缆各相绝缘状况和建立介质损耗角数据库提供数据支撑。附图说明图1是本专利技术提供的高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统结构示意图；图2是本专利技术提供的高压电缆在交叉互联下介质损耗角的计算方法。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步详述。一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，如图1所示，包括工频电流传感器(1)、电流信号采集器(4)、电压信号采集器(6)、数据同步采集控制器(5)、数据处理系统(7)、温度补偿单元(8)、湿度补偿单元(9)、存储器(10)和显示器(11)；所述工频电流传感器(1)为50Hz工频电流传感器，其安装在交叉互联电缆末端的直接接地箱(3)和前端交叉互联接地箱(2)上；所述直接接地箱(3)安装在高压电缆末端位置，其进线上均装有所述的工频电流传感器(1)；所述交叉互联接地箱(2)安装在末段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，其特征在于：包括工频电流传感器、电流信号采集器、电压信号采集器、数据同步采集控制器、数据处理系统、温度补偿单元、湿度补偿单元、存储器和显示器；/n所述工频电流传感器安装在交叉互联电缆末端直接接地箱和前端交叉互联接地箱上；/n所述电流信号采集器采集直接接地箱和叉互联接地箱的工频电流传感器的数据；/n所述数据同步采集控制器同步控制采集电流和电压信号；/n所述电压信号采集器安装在高压电缆末端GIS室中，用于从GIS室中的PT二次侧盘柜获取电压信号；/n所述数据处理系统用于计算介质损耗角，对电流电压信号进行离散傅里叶变换，计算出交叉互联电缆各相介质损耗角；/n所述温度补偿单元实时测量检测温度，与基准温度进行对比，根据电缆材料的不同选取温度系数对所述数据处理系统中计算的介质损耗角进行温度补偿；/n所述湿度补偿单元实时检测环境湿度，与基准湿度进行对比，根据电缆材料的不同选择湿度系数对所述数据处理系统中计算的介质损耗角进行湿度补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，其特征在于：包括工频电流传感器、电流信号采集器、电压信号采集器、数据同步采集控制器、数据处理系统、温度补偿单元、湿度补偿单元、存储器和显示器；
所述工频电流传感器安装在交叉互联电缆末端直接接地箱和前端交叉互联接地箱上；
所述电流信号采集器采集直接接地箱和叉互联接地箱的工频电流传感器的数据；
所述数据同步采集控制器同步控制采集电流和电压信号；
所述电压信号采集器安装在高压电缆末端GIS室中，用于从GIS室中的PT二次侧盘柜获取电压信号；
所述数据处理系统用于计算介质损耗角，对电流电压信号进行离散傅里叶变换，计算出交叉互联电缆各相介质损耗角；
所述温度补偿单元实时测量检测温度，与基准温度进行对比，根据电缆材料的不同选取温度系数对所述数据处理系统中计算的介质损耗角进行温度补偿；
所述湿度补偿单元实时检测环境湿度，与基准湿度进行对比，根据电缆材料的不同选择湿度系数对所述数据处理系统中计算的介质损耗角进行湿度补偿。


2.根据权利要求1所述的高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，其特征在于：所述工频电流传感器为50Hz工频电流传感器。


3.根据权利要求1所述的高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，其特征在于：所述直接接地箱安装在高压电缆末端位置，其进线上均装有工频电流传感器；所述交叉互联接地箱安装在末段高压电缆的首端位置，其箱体内部铁柱与保护器连接部分均装有工频电流传感器。


4.根据权利要求1所述的高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，其特征在于：所述存储器为内存为64MB，16位的存储片。


5.根据权利要求1所述的高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统，其特征在于：所述显示器为显示电压电流信号波形和各相介质损耗角的高分辨率液晶屏幕。


6.一种如权利要求1至5任一项所述高压电缆在交叉互联下介质损耗角在线检测系统的介质损耗角计算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、电流信号采集器预采集一次各相泄漏电流，电压信号采集器预采集一次各相缆芯电压，根据预采集的泄漏电流信号和缆芯电压信号分别计算信噪比，评估噪声水平，设置滤波阈值；
步骤2、电流信号采集器获取各相泄漏电流；
步骤3、数据同步采集控制器同步采集泄漏电流和缆芯电压信号，获取各相泄漏电流和缆芯电压的幅值Imx和umx，其中x＝A,B,C；
步骤4、数据处理系统使用滤波阈值对各相泄漏电流和各相缆芯电压进行噪声的滤除；
步骤5、数据处理系统对滤除噪声后的各相泄漏电流和缆芯电压进行小波滤波，经高频滤波后得到低频信号；
步骤6、数据处理系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩鸣，于洋，孟峥峥，宋鹏先，李旭，房晟辰，胡泉伟，方静，彭小圣，周灏，陈玉竹，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，华中科技大学，武汉伏佳安达电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12