交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法技术

本发明专利技术涉及交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法，包括：同步获取运行电缆两端接地电流信号；对金属屏蔽层两端接地线中的电流进行矢量相加去除感应环流，对缺陷电缆两端接地电流矢量和进行频谱分析，计算各次谐波与基波幅值比，记录幅值比超过β的谐波次数r，若r不唯一，调用电缆正常工况下的两端接地电流数据并进行频谱分析，筛选出I

【技术实现步骤摘要】
交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法


[0001]本专利技术涉及交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法，属于电力电缆


技术介绍

[0002]三芯电缆长期掩埋在地下，工作中常常由于力、热、电、环境等因素作用导致其绝缘层、护套等部件发生受潮、老化、腐蚀，引发电缆故障，因此，为保障电力系统的安全运行，开展配电网三芯电缆缺陷检测与定位研究意义重大。
[0003]对于三芯电缆而言，其三相缆芯的金属护套直接紧密接触，此外还有铠装层存在，正常情况下采用双端接地方式运行。由于缆芯与金属护套以及铠装层之间的强电磁耦合关系，因此运行中的三芯电缆接地线中会存在感应环流。除此之外，接地线中还包含电容电流。若电缆绝缘受损，接地线中还会有较大的泄漏电流。一般来说，电容电流相对其他两种成分较小，可忽略不计。
[0004]目前电缆的故障测距方法主要针对中、高压单芯电缆，三芯电缆的故障测距方法较少且大都为离线检测。三芯电缆的结构复杂，现有单芯电缆故障定位方法不适用于三芯电缆。因此，研究一种安全、可靠的三芯电缆缺陷带电检测与定位方法对于保障电力系统的安全运行具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：同步获取运行电缆两端接地电流信号；
[0009]步骤2：对两端接地线中的电流进行矢量相加去除感应环流，设定一缺陷阈值α，当矢量和有效值大于α认为电缆存在缺陷；
[0010]步骤3：对缺陷电缆两端接地电流矢量和进行频谱分析，计算各次谐波与基波幅值比I
Bi
，设定一幅值比阈值β，记录幅值比I
Bi
超过β的谐波次数r(r为2～10次谐波中一次或几次)；
[0011]步骤4：若r不唯一，调用电缆正常工况下的两端接地电流数据并进行频谱分析，计算各次谐波与基波幅值比I
Ni
，筛选出I
Ni
中r次谐波下最小值，记录该次谐波；
[0012]步骤5：分别对两端接地电流进行频谱分析，结合步骤3、4确定的谐波次数，得出用于定位的两端电流谐波分量；
[0013]步骤6：对缺陷状况下三芯电缆电路进行分析得到包含各部分电阻以及缺陷距离、两端电流的关系式，将步骤5计算的两端电流谐波分量代入公式对电缆缺陷进行定位。
[0014]优选的，步骤6中的关系式如下：
[0015][0016][0017]式中：r
T
为单位长度金属屏蔽层等效电阻，r
K
为单位铠装层等效电阻，L为电缆线路全长，x为缺陷点距电缆首端距离，r
i
、r
e
分别为首末两端接地电阻，Ii和Ie分别代表首末两端接地电流。
[0018]优选的，步骤1中，通过在电缆两端接地线附近安装磁场式电流传感器检测电缆接地电流信号，通过磁场式电流传感器可根据测量电流产生的磁场准确的检测到流过电缆的金属屏蔽层两端的接地电流信号。
[0019]优选的，步骤1中，通过同步采集装置发出控制信号实现两端磁场式电流传感器同步采集，通过同步采集装置的控制可以保证所采集电压电流的同时性，提高定位精度。
[0020]优选的，步骤1中，同步采集装置将采集的电流信号上传至上位机进行存储与分析，通过上位机的存储可以对数据进行查询与调用。
[0021]优选的，所述同步采集装置包括信号同步模块与数据采集模块，信号同步模块通过卫星授时向数据采集模块发送指令。
[0022]优选的，步骤2具体包括如下步骤：
[0023]步骤21：将金属屏蔽层左右两端接地线中的电流进行矢量相加得到
[0024]步骤22：若步骤21中得到的矢量和有效值I
l
大于缺陷阈值α，证明电缆存在缺陷；
[0025]根据步骤2去除接地线中感应环流分量的影响，得到流过电缆缺陷处的电流，再结合试验或运行经验确定出缺陷阈值α，可以对运行中交流电缆的状态进行评估，判断其是否存在缺陷。
[0026]优选的，步骤3中，取基波与2～10次谐波幅值。
[0027]优选的，步骤3中，在50～1kHz范围内对缺陷电缆两端接地电流矢量和进行频谱分析。
[0028]优选的，步骤4中，筛选出感应环流分量最弱的一次谐波用于定位使用。
[0029]本专利技术具有如下有益效果：
[0030]通过计算双端接地电流矢量和，并与运行经验设定的缺陷阈值进行对比，从而实现对运行中交流电缆的状态进行评估，判断其是否存在缺陷；
[0031]若电缆存在缺陷，进一步对两端接地电流进行频谱分析确定可用于定位的两端电流谐波分量，依据电路原理对三芯电缆电路结构进行简化得到缺陷距离与谐波电流分量的关系式，由此可以实现对运行中的电缆进行缺陷定位，以便及时对电缆做出防护措施，避免缺陷进一步恶化，具有较好的实用性、经济性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术流程示意图；
[0033]图2为本专利技术运行中交流三芯电缆接地电流检测示意图；
[0034]图3为本专利技术运行三芯电缆单相绝缘缺陷等效电路图；
[0035]图4为本专利技术星—三角变换电路图；
[0036]图5为本专利技术最终简化的三芯电缆单相绝缘缺陷等效电路图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施例来对本专利技术进行详细的说明。
[0038]实施例：
[0039]步骤1：如图2所示：电缆首末两端对称、双端接地，金属屏蔽层与铠装层经过一条接地引线引入大地，在电缆两端接地引线旁设置磁场式电流传感器，通过耦合接地线中电流产生的磁场精确测量电缆两端的接地电流；磁场式电流传感器采集信号受同步采集装置控制，同步采集装置包括信号同步模块与数据采集模块，信号同步模块通过卫星授时向采集模块发送指令，采集模块控制磁场式电流传感器进行数据采集，实现双端电流同步测量，最后将测量数据上传到上位机进行存储与分析。
[0040]同步获取运行电缆两端接地电流信号并上传至上位机进行存储与分析；
[0041]步骤2：对金属屏蔽层两端接地线中的电流进行矢量相加去除感应环流，设定一缺陷阈值α，当矢量和有效值大于α认为电缆存在缺陷；
[0042]步骤21：将金属屏蔽层左右两端接地线中的电流进行矢量相加得到如图3所示，三芯电缆中一相绝缘受损，流过缺陷处电流为所示，三芯电缆中一相绝缘受损，流过缺陷处电流为在金属屏蔽层中分流为流向电缆两端，Es为线芯与金属屏蔽层、铠装层之间耦合产生的感应电势，该感应电势在金属屏蔽层与铠装层产生感应环流
[0043][0044][0045]将式1与式2进行矢量叠加可以去除接地线中感应环流分量得到流过缺陷处的电流值，如式3所示。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：同步获取运行电缆两端接地电流信号；步骤2：对两端接地线中的电流进行矢量相加去除感应环流，设定一缺陷阈值α，当矢量和有效值大于α认为电缆存在缺陷；步骤3：对缺陷电缆两端接地电流矢量和进行频谱分析，计算各次谐波与基波幅值比I
Bi
，设定一幅值比阈值β，记录幅值比I
Bi
超过β的谐波次数r；步骤4：若r不唯一，调用电缆正常工况下的两端接地电流数据并进行频谱分析，计算各次谐波与基波幅值比I
Ni
，筛选出I
Ni
中r次谐波下最小值，记录该次谐波；步骤5：分别对两端接地电流进行频谱分析，结合步骤3、4确定的谐波次数，得出用于定位的两端电流谐波分量；步骤6：对缺陷状况下三芯电缆电路进行分析得到包含各部分电阻以及缺陷距离、两端电流的关系式，将步骤5计算的两端电流谐波分量代入公式对电缆缺陷进行定位。2.如权利要求1所述的一种交流三芯电缆泄漏电流带电检测与缺陷定位方法，其特征在于：步骤6中的关系式如下：在于：步骤6中的关系式如下：式中：r
T
为单位长度金属屏蔽层等效电阻，r
K
为单位铠装层等效电阻，L为电缆线路全长，x为缺陷点距电缆首端距离，r
i
、r2分别为首末两端接地电阻，I
i
和I
e
分别代表首末两端接地电流。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：林奕夫，朱俊伟，何锋，陈石川，黄汉权，陈雪，孔举，赵岩，闫枭虎，郑书生，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司华北电力大学，
类型：发明
国别省市：