电力电缆在线监测系统研究 优秀专业论文.docx

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1、电力电缆在线监测系统研究【摘要】：随着经济的迅猛发展和科学技术的飞速进步，在国家城市建设和企业现代化程度提高的同时，作为国家经济命脉和与国民工作、生活息息相关的电力技术就遇到了前所未有的挑战。我国在城市规划方面水平的提高，意味着电力需求量增大的同时，对于电力系统的可靠性要求也越来越高。为了更好地满足供电需求，城市电力系统中电力电缆所占的比重增大，因此，对于电力电缆的监测、管理工作也就显得极为重要。本文就电力电缆在线监测的国内外研究现状及其发展趋势引出研究的意义和重要性，并重点介绍了电力电缆在线监测的方法和技术，得出了相关结论。【关键字】：电力电缆；电力系统；在线监测技术广泛应用于各类用电系统、

2、设备的电力电缆拥有许多显而易见的优点：可通过地下铺设减少占地面积，且提高安全性；运行简单方便可靠，受到外界影响较小；电缆的电容极大，可以进一步提高电力系统的输电功率等。高压电力电缆是电力系统输出电力的一项重要设备，电力电缆的安全、可靠运行，对于电力系统的正常运行也极为关键。如果发生故障，不仅会产生巨大的直接和间接的经济损失，其可能导致的大面积停电也会为人们带来极大不便、引起严重的社会影响。因此，在保证能够及时对电力系统电力电缆进行故障处理的同时,也应加强对电力电缆监测维护的力度，做好对故障发生的预防性工作。为了能够安全提高电力电缆的输电能力，保障电力电缆设备的运行环境和设施安全，为了实现电力电

3、缆的安全、可靠、经济运行以保证电力系统的经济性和安全性，必须对当前的电力电缆系统进行监督监测。1电力电缆在线监测的国内外研究现状及发展趋势1.1 国际现状在国外，对于电力电缆的监测研究起源较早，早在20世纪七十年代初，一些发达国家已经逐步出现了电力电缆监测系统工作的雏形，并且随着监测系统设备的发展，它的功能也由简单的单一通信方式逐步转变为现代化、智能化、多样化的通信方式。当前阶段，西方许多发达国家已经开始大力投入到通过配电监测设备对电力系统进行监控研究。然而，由于在经济、技术等方面，我国仍然存在着与发达国家之间的巨大差异，这类先进的监测技术及系统，与我国的电力系统的需求并不相符。1.2 国内现

4、状我国对于电力电缆监测系统的研究，最早是开始于上个世纪九十年代的，在研究时间上来看就落后于发达国家二十年，存在着极大的滞后性。但随着近些年来我国科技、经济等的快速发展，以及计算机通信、电力产业的广泛开展应用，我国许多研究机构和生产单位也逐步开始了对电力电缆在线监测终端设备的研究和开发，以达到能够全面适应电力系统的应用和发展。1.3 发展趋势大多企业当前广泛使用的是基于B/S模式的管理信息系统MIS(Management Information System),而来源于计算机行业的 MIS 渐渐不只用于纯软件方面，而是逐渐结合了硬件设备，将电力单位的整个监测运作流程统一起来，在这一趋势之下，伴随

5、着Web技术的快速发展，电力电缆在线监测系统也逐渐有了向信息化方向发展的趋势。2研究开发电力电缆在线监测系统的必要性目前，我国现有的电力电缆设备一般都是采用对主绝缘和交叉互联系统进行周期性的预防工作，以及通过监测温度、电流量等方法对电力电缆的运行状态进行监测，这具有很大的局限性，不仅需要许多人力物力，从而造成较大的经济浪费，另外，由于现有的电力电缆监测系统是发生故障后进行维修、预防计划检修为主的检修体制，这对提高电力设备的安全经济运行水平来说，就难以满足了。电力电缆是电力系统的一项重要组成部分，是连接发电和供电网络的枢纽之一，由于现在电力电缆已经广泛应用到电力、煤矿、钢铁、石化等大型资源项目开

6、发中，这就要求电力电缆的运行必须保证安全、稳定、连续和经济。电力电缆的在线监测系统的研究与开发，对于保证供电的可靠与持久性具有远大意义以及必要性。3电力电缆在线监测系统的主要技术研究电力电缆线路的在线监测技术是当前电力系统能够及时发现电力电缆设备的局部过热点位置、监测运行电路绝缘状态、计算电流量、测试设备周围环境等的首选技术和措施。其中又细分为电力电缆故障检测技术、绝缘检测技术、电流检测技术以及温度监测等。3.1 电力电缆故障检测技术最简单也是最常见的电力电缆监测方法就是故障检测，简单来说就是根据电力电缆所发生的故障进行检测、判断和恢复处理。电力电缆的故障主要有两种：低阻故障和高阻故障。对于低

7、阻故障，可以根据电缆的接地故障及断路故障就能够准确地判断故障位置，但对于高阻故障，只能采用较为复杂的“经典法”进行检测，也就是经过烧穿、粗测和定点三个步骤。但这种方法不仅耗时长，且定点容易发生误判,往往很难找到故障点，这样既易浪费人力物力，又会耽误电力电缆的修复，然而这种故障又存在较多，是电力电缆发生短路的隐患所在，所以应当对其进行高度重视。按照上述故障的分类，我们可以相应地把故障的检测方法分为低阻故障检测法和高阻故障检测法，其中对于最常见、会对生产生活之间造成事故的第一种检测方法，一般使用电力电缆故障检测仪进行检测。3.2 电力电缆绝缘检测技术最早开始使用的电力电缆是聚合电缆，即使经过多年的

8、不断发展，现在这种聚合电缆的实际使用寿命仍然低于预期寿命，经过专门的研究后发现，影响其寿命的原因是由于树枝化现象带来的电缆加速老化，最终导致绝缘击穿，电缆无法再使用。针对这类现象，研究提出了以下儿种电力电缆在线绝缘检测技术：直流分量电流法、直流电压叠加法、交流低频电压叠加法、介质损耗角正切值测量法、局部放电法、接地电流法等。（1）直流分量电流法：电缆的直流成分随着水树枝前端负电荷聚集而增大，并与电缆的直流泄露电流成正比例增长，利用这一特性在电缆外屏蔽接地端，串接一个用于检测这个直流分量的检测设置，以检测出的结果来判断电缆是否绝缘老化，这就是直流分量电流法。（2）直流电压叠加法：就是在电缆的屏蔽

9、层接地端并联进一个直流的低压电源，然后测量叠加了电压后通过电缆的直流电流，以得到电缆的绝缘电阻值，以此来判断电缆的绝缘老化情况。（3）交流低频电压叠加法：和直流电压叠加的方法相似，但是其叠加的电压源是两倍的交流电压，能够更容易的得到电缆的绝缘情况。（4）介质耗损角正切值测量法：介质的损耗引起温度升高，从而导致电缆绝缘击穿，因此损耗的大小正是判断电力电缆绝缘状况的一个重要指标。通过测量电网中运行的工频电压信号和电力绝缘层电流信号的位置呈的角度，计算其正切值，来判断电缆的绝缘程度。（5）局部放电法：这一技术主要是使用局部放电仪等设备进行试验检测，但由于一些客观原因这一技术目前发展较缓慢。（6）接地

10、电流法：电缆中的树枝化现象发展时，上述的正切值也会增大，这时接地线中的电容参数也随之增大，所以只要测量电缆接地线中电容电流的增量，就能够判断电缆的绝缘老化程度。3.3 电力电缆电流检测技术(1)直流泄漏电流：直流泄漏电流的曲线能够反映电缆的受潮、老化和脏污等状况，对于判断电缆绝缘老化程度很有帮助。(2)电位衰减法：在给电缆施加电压后，断开电源，这会导致电缆屏蔽层与导体间的电位衰减，其衰减的快慢与电缆的绝缘状况有关。(3)逆吸收电流法：对电缆施加电压后，检测电缆屏蔽层短路时的电流，由于是吸收导致的电流衰减，所以被称为逆吸收电流，其衰减情况也能够反映电缆绝缘状况等。3.4 电力电缆温度监测技术目前

11、国内外的电力电缆温度监测技术主要有以下儿种：(1)点式温度传感技术：就是在测温的现场根据设置的点式传感器的数量得出空间特定点的温度并通过相应电缆将温度传至主机的技术。这种方法虽然耗资少又操作简单，但只能够获得线路的局部温度。(2)基于热效应的电力电缆在线监测技术：主要是利用红外技术对电缆的表面温度进行测量，再通过计算公式得出线芯温度，实现对电缆线芯温度在无接触的情况下进行的在线判断监测。这一方法可以弥补上述局部测温的不足，但是受到的外界影响如障碍物等的影响较大。(3)线式温度传感技术：根据测试需要铺设若干根具有特殊温度导电性能的材料制成的感温电缆，将其与电缆平行放置，当电缆温度超过固定值时，感

12、温电缆被短路。但这不能够测出电缆当时的确切温度值，也无法进行提前的故障预测，无法进行温度趋势分析。(4)分布式光纤温度传感技术：这是近几年才发展起来的一种基于光纤的传感技术，是把测量物的状态转变为可测的光信号，它利用光入射和折射的时间差及光速，可以计算出不同折射点的位置与入射点的距离，由此可得出光纤沿程儿乎连续的温度分布。4电力电缆在线监测系统的优点对电力电缆在线监测的目的是为了了解和掌握电力设备的运行状态，包括上述所采用的一些具体的检测、测量、分析和判断的技术,采用这项技术有下列好处：(1)减少维护费用：我国传统的检测方法是停电试验、检修，这需要定期按安排停电，不仅为人们用电带来不便，也会导

13、致许多的超量维修，造成人力物力的浪费。而在线监测取代定期试验将会至少降低原有费用的40。(2)更好地预防故障的发生：在线监测采用了更先进的监测技术和更灵敏的传感器、检测仪，这些都能够排除故障隐患，更好地避免故障发生。(3)评估设备性能：通过在线监测可对设备的运行状态进行分析和了解，包括其功能、寿命、利用率等，可及时进行调整使用，从而进一步提高经济效益。温度值，也无法进行提前的故障预测，无法进行温度趋势分析。(4)分布式光纤温度传感技术：这是近几年才发展起来的一种基于光纤的传感技术，是把测量物的状态转变为可测的光信号，它利用光入射和折射的时间差及光速，可以计算出不同折射点的位置与入射点的距离，由

14、此可得出光纤沿程儿乎连续的温度分布。4电力电缆在线监测系统的优点对电力电缆在线监测的目的是为了了解和掌握电力设备的运行状态，包括上述所采用的一些具体的检测、测量、分析和判断的技术,采用这项技术有下列好处：(1)减少维护费用：我国传统的检测方法是停电试验、检修，这需要定期按安排停电，不仅为人们用电带来不便，也会导致许多的超量维修，造成人力物力的浪费。而在线监测取代定期试验将会至少降低原有费用的40。(2)更好地预防故障的发生：在线监测采用了更先进的监测技术和更灵敏的传感器、检测仪，这些都能够排除故障隐患，更好地避免故障发生。(3)评估设备性能：通过在线监测可对设备的运行状态进行分析和了解，包括其功能、寿命、利用率等，可及时进行调整使用，从而进一步提高经济效益。D.华北电力大学（北京）201110杨延明.基于有限元法的电力电缆载流量计算D.哈尔滨理工大学201211李杰.电力电缆分布式测温系统的设计与实现D.电子科技大学 201212王建庆.橡塑电力电缆现场绝缘试验分析与绝缘故障的预防D.天津大学201013许如怡.电力电缆故障定位系统的研制D.上海交通大学2012