对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的方法及其装置，所述方法依据单芯电缆金属护层环流模型，计算关系式如下；将传感器套装在电力电缆金属护层上，采集环流显著变化的信号，经过由取样电阻、保护电路、滤波电路组成的信号调理器做信号处理，经过初步处理的信号送入采集卡，完成信号的采集，然后将数据输入到ＰＣ机，由ＰＣ机对数据进行存储和运算，根据电缆金属护层环套环流的计算关系给出电力电缆金属护层绝缘状态监测结果。本发明专利技术判断误差小、对电缆无损伤，通过预防电力电缆事故达到延长电力电缆使用寿命，达到了保障电力电缆的安全稳定运行的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的方法及其监测装置，用于保障电力电缆线路的安全稳定运行。
技术介绍
如何提高电力电缆运行的安全性是电力系统供电可靠性保障至关重要的一个环节，国内外都投入非常大的财力与精力研究电力电缆性能及各种保护。电力电缆的基本结构包括导电线芯、绝缘层和保护层三个部分导电线芯的作用是传送电能；绝缘层起绝缘隔离作用，即电力电缆的主绝缘；保护层保护主绝缘不受外力的损伤以及水份等侵入。保护层有三大类，即金属护层、橡塑护层和组合护层。由于金属护层具有完全的不透水性，可以防止水份及其他有害物质进入到电缆内部而被广泛应用于潮湿等恶劣环境中。纵观国内外对电力电缆的研究内容及动态研究定向，目前多是针对主绝缘性能、保护及监测研究，对电缆金属护层绝缘状况研究甚少。但是，电力电缆外护套(PVC)是电缆第一道防线，其完好与否对电缆使用寿命关系密切，电缆外护套绝缘若损坏，则金属护层环流增大，不仅影响电缆载流量，而且使金属护层发热，以致损害电缆主绝缘，加速电缆绝缘老化，甚至发生电缆爆炸事故。电缆金属护层绝缘状况是影响电缆安全运行不可忽视的因素。例如，1999年，黄浦发电厂的高压电缆金属护层外绝缘损坏，导致金属护层多点接地，从而造成电缆主绝缘破坏，致使电缆发生爆炸，给电厂带来巨大经济损失。2000年，广州电缆管理所在电缆预防性试验中，对25回高压电缆线路交叉互联系统共计340小段(即二个接头或终端之间形成的电缆段)的电缆外护套进行绝缘电阻测量试验，结果表明，64.4％的高压电缆外护套绝缘电阻达不到规程要求，个别电缆金属护层绝缘电阻只有几十欧姆，使直流耐压试验无法进行，浪费很大资源，如不及时妥善处理，必将导致电缆事故发生。所以对电力电缆金属护层的绝缘状态进行有效监测是十分必需的，可以及时发现电力电缆存在的隐患，预防电力电缆事故的发生。目前，对电力电缆金属护层绝缘状态判断方法主要有金属护层绝缘直流电阻测量法、冲击高压闪络声测定位法等。金属护层绝缘直流电阻测量法简单方便，但是判断误差大，可靠性差。而冲击高压闪络声测定位法可查出故障点位置，但是必须离线测量，而且对电缆绝缘性能有破坏作用，判断故障点位置受外部复杂环境影响大。市场上的电缆故障测试仪就是采用脉冲法或冲击闪络法测量原理研制的，但由于电缆金属护层故障点的反射波形沿电缆金属护层外石墨涂层及大地传输到电缆故障测试仪的损耗大，仪器的测量准确性也较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种判断误差小、对电缆无损伤的电力电缆金属护层绝缘状态在线监测方法及其装置，通过预防电力电缆事故达到延长电力电缆使用寿命，保障电力电缆的安全稳定运行的目的。本专利技术采用的技术方案一种对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的方法，包括下列步骤a.电力电缆金属护层因主电流产生感应电势，当外保护层破坏出现多点接地后金属护层的环流数值较大，而正常情况下的电缆金属护层环流主要是较小的容性电流，两种情况下的环流至少相差一个数量级，以电缆金属护层绝缘状况环流显著变化作为金属护层多点接地的判断依据，建立单芯电缆金属护层环流模型，电缆金属护层环套环流的计算关系式如下RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f]]>b.将传感器套装在电力电缆金属护层上，采集环流显著变化的信号，经过由取样电阻、保护电路、滤波电路组成的信号调理器做信号处理，经过初步处理的信号送入采集卡，完成信号的采集，然后将数据输入到PC机，由PC机对数据进行存储和运算，根据电缆金属护层环套环流的计算关系给出电力电缆金属护层绝缘状态监测结果。一种对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的装置，由信号传感器、信号调理器、信号采集卡和PC机在线监测系统组成，信号依此传递，最后由PC机在线监测系统存储数据并根据电缆金属护层环套环流的计算关系式RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f]]>给出运算结果；其中所述信号传感器利用电流互感器原理，负载为5Ω，取环流正常值的10至15倍为电流范围约0至30A来设计，使信号传感器基本上呈线性变化，原方电流到达22A趋于饱和时最终二次电压趋于7V；所述信号调理器对取样信号进行滤波和限幅，滤波中心频率为50Hz，限幅应保证不超过采集卡量程；所述信号采集卡采用直接插入计算机主板PCI插槽的PCI200卡，采集卡集成信号调理、A/D转换及精度调节功能，安装硬件驱动程序即可进行高级语言Windows编程；所述PC机在线监测系统包括PC机硬件和软件，软件采用采集数据线程和数据处理线程两个线程同时对环流数据进行处理，利用ODBC数据库接口技术，采用MicrosoftAccess数据库存储，提供一个Windows实时监测图形界面并可查询历史数据。本专利技术的有益效果，电力电缆金属护层正常状态时为单点接地，环流几乎为零，而出现多点接地后，较其单点接地时增加至少一个数量级，即从单点接地时0安培到多点接地时几十至几百安培。电缆载流量与电缆金属护层环流相互影响，环流增大，电缆主电流也增大，相同充电电压，电缆主电流越大，环流越大。本专利技术利用上述原理提出电力电缆金属护层的在线监测方法，环流法。该方法判断误差小、对电缆无损伤，通过预防电力电缆事故达到延长电力电缆使用寿命，达到了保障电力电缆的安全稳定运行的目的。附图说明图1是金属护层接地线路图；图2是金属护层接地等效电路图；图3是本专利技术总体设计框图；图4是信号调理器的电路基本框图；图5是泄漏电路图；图6是干扰消除滤波电路图；图7是数据处理与数据传输独立性表示图；图8是环形内存池指针一个周期内的流向表示图；图9是方法流程图； 图10是数据采集线程流程图；图11是数据处理程序流程图；图12是数据采集线程与处理线程联系图；图13是数据采集单端输入方式示意图；图14是采集卡跳线图；图15是使用高电压大电流实验电路图；图16是电缆正常时试验曲线图；图17是电缆发生故障时试验曲线图；图18是本专利技术装置整体的结构框图。具体实施例方式下面通过附图对本专利技术进一步详细描述，一种对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的方法，包括下列步骤a.电力电缆金属护层因主电流产生感应电势，当外保护层破坏出现多点接地后金属护层的环流数值较大，而正常情况下的电缆金属护层环流主要是较小的容性电流，两种情况下的环流至少相差一个数量级，以电缆金属护层绝缘状况环流显著变化作为金属护层多点接地的判断依据，建立单芯电缆金属护层环流模型，电缆金属护层环套环流的计算关系式如下RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3r本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的方法，包括下列步骤：ａ．电力电缆金属护层因主电流产生感应电势，当外保护层破坏出现多点接地后金属护层的环流数值较大，而正常情况下的电缆金属护层环流主要是较小的容性电流，两种情况下的环流至少相 差一个数量级，以电缆金属护层绝缘状况环流显著变化作为金属护层多点接地的判断依据，建立单芯电缆金属护层环流模型，电缆金属护层环套环流的计算关系式如下：＊＊＊；ｂ．将传感器套装在电力电缆金属护层上，采集环流显著变化的信号，经过由 取样电阻、保护电路、滤波电路组成的信号调理器做信号处理，经过初步处理的信号送入采集卡，完成信号的采集，然后将数据输入到ＰＣ机，由ＰＣ机对数据进行存储和运算，根据电缆金属护层环套环流的计算关系给出电力电缆金属护层绝缘状态监测结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐忠，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]