一种配电网电缆漏电流在线检测方法与绝缘状态监测方法

摘要

本发明公开了一种配电网电缆漏电流在线检测方法与绝缘状态监测方法，同步对待测电缆两端的电流进行采样，获得待测电缆两端同一时刻的电流参数，包括幅值和相位；计算漏电流幅值：ΔI表示漏电流幅值，I1表示待测电缆一端的电流幅值，I2表示待测电缆另一端的电流幅值，θ1表示待测电缆两端的电流相位。采用本发明的配电网电缆漏电流在线检测方法计算出各相电缆的漏电流幅值，根据各相电缆的漏电流幅值的变化趋势来相应评估各相电缆的绝缘老化状态：随着漏电流幅值的增大，电缆的绝缘老化程度随之增大。本发明通过漏电流的变化趋势可准确反映电缆老化程度以及局部破损等故障，从而提高电缆在线监测以及绝缘状态评估的准确性。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，具体涉及一种配电网电缆漏电流在线检测方法与绝缘状态监测方法。

背景技术

配网电力电缆绝缘状态检测是确保配电网安全运行的有力方法。为实现电力电缆潜在性故障的早期预警，研究人员设计了电缆绝缘状态在线监测方法用以感知电缆绝缘的状态信息。该状态信息在配电网的保护、运维和设备资产管理中起着不可或缺的作用。在电缆通电运行时，会因绝缘破坏产生局部放电或者绝缘电阻减小等现象，因此可以通过对电缆的绝缘电阻和局部放电量进行测量，从而获取电缆的绝缘状态。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

[1]张艺驰，谭东明，王崇政，王月第.基于直流叠加法的XLPE电缆绝缘检测仿真研究[J].农业科技与装备，2016(05)：33-34.

[2]陈会峰，张伟，马星河.基于局部放电法的矿用高压电缆信号去噪算法研究[J].能源与环保，2020，42(11)：130-133.

文献[1]采用直流叠加法对电缆的绝缘状态进行评估，通过向电缆注入直流电压，并利用滤波器滤除交流分量，得到注入直流低压引起的绝缘层微弱的直流电流，进而得出电缆当前的绝缘阻抗，以绝缘阻抗的大小为判定依据评估绝缘状态。由于特征信号直流电流一般为纳安级，非常微弱，此外由于存在较大杂散电流，会引起较大的测量误差。文献[2]采用局部放电法对绝缘状态进行评估。当电缆绝缘内部发生劣化后，会有局部放电现象发生，通过在电缆绝缘加高压等手段对电缆的局部放电量进行检测，从而对电缆绝缘状况做出判断。但由于配网的电压等级较低，配网电缆局部放电的放电信号极易被背景噪声淹没，因此该方法对现场检测局部放电信号的传感器精度有着相当高的要求，现场运行监测的信噪比低，不利于在实际工程中推广使用。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供了一种配电网电缆漏电流在线检测方法，能够准确的测量出漏电流，从而为判断绝缘老化奠定基础。

为解决上述技术问题，一种配电网电缆漏电流在线检测方法，包括如下步骤：

同步对待测电缆两端的电流进行采样，获得待测电缆两端同一时刻的电流参数，包括幅值和相位；

计算漏电流幅值，根据如下公式：

式中，ΔI表示漏电流幅值，I

进一步的，待测电缆两端的电流均通过如下方式采集：通过电流互感器获取待测电缆的采样电流，采样电流通过霍尔电流传感器转换为电压信号后输出给模数转换电路，模数转换电路将电压信号转换为数字信号后输出给控制器进行计算，以获得电流参数。

本发明还提供一种配电网电缆绝缘状态监测方法，包括如下步骤：采用本发明的配电网电缆漏电流在线检测方法计算出各相电缆的漏电流幅值，根据各相电缆的漏电流幅值的变化趋势来相应评估各相电缆的绝缘老化状态：随着漏电流幅值的增大，电缆的绝缘老化程度随之增大。

与现有技术相比，本发明具有的优点包括：

1、本发明的漏电流检测方法基于电缆两端同一时刻的电流参数，能够简单准确的计算出漏电流幅值，从而为判断绝缘老化奠定基础。

2、本发明结合电流互感器与霍尔电流传感器获取采样信号，从而具有毫安级的高精度分辨能力，提高检测泄漏电流的准确性。

3、现有技术采用绝缘电阻或者局部放电量对于电缆绝缘老化状态进行评估，本发明则创新地采用漏电流幅值作为指标对电缆绝缘老化状态进行评估，通过漏电流幅值的变化趋势可准确反映电缆老化程度以及局部破损等故障，从而提高电缆在线监测以及绝缘状态评估的准确性。

附图说明

图1为配电网电缆漏电流在线检测方法示意图。

图2为10.5kV交联聚乙烯电缆不同长度下的漏电流测量值。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方案做详细描述。

本发明可在线准确检测不同长度电缆的漏电流，并结合漏电流的幅值大小，可有效评估电缆的绝缘状态。其原理为当电缆通电运行时，会有电流流过电缆的绝缘层，该电流就是电缆的漏电流。随着电缆绝缘老化程度提高，电缆主绝缘表现出绝缘电阻逐步减小以及分布电容逐渐增大的趋势，将使得漏电流逐渐增大。因此可以通过在线监测电缆漏电流来获得漏电流的变化趋势，以此作为电缆绝缘老化的依据。具体为通过同步检测流经电缆两端三相电流的幅值和相位，经过计算得到电缆的漏电流幅值，通过漏电流幅值的变化趋势对电缆的绝缘状态进行评估。

对于配电网中的每一相电缆，采用相同的方法检测漏电流：同步对待测电缆两端的电流进行采集，获得待测电缆两端同一时刻的电流参数，包括幅值和相位；

计算漏电流幅值，根据如下公式：

式中，ΔI表示漏电流幅值，I

电缆A相、B相和C相的漏电流幅值ΔI

其中下标A、B和C分别为电缆A相、B相和C相。下标1和2分别为待测电缆的两端。

为了提高采样精度，待测电缆两端的电流均通过如下方式采集：参考图1所示，通过电流互感器获取待测电缆的采样电流，采样电流通过霍尔电流传感器转换为电压信号后输出给模数转换电路，模数转换电路将电压信号转换为数字信号后输出给控制器进行计算，以获得电流参数。

为了提高电流参数的同时性，控制器将电流参数连同采样时刻打包上传至服务器，使得服务器能够通过采样时刻判断是否为待测电缆两端同一时刻的电流参数。另外，电缆两端的控制器之间能够互相通信以相互发送时间信息，对时间进行统一。还可以通过服务器统一校准线缆两端控制器的时间。

下面以10.5kV交联聚乙烯电缆(型号：YJV22-3×400mm

图2为10.5kV交联聚乙烯电缆(型号：YJV22-3×400mm

根据图2中10.5kV交联聚乙烯电缆(型号：YJV22-3×400mm

图2中，当l为1500m时，电缆绝缘程度良好时ΔI为1086.1mA，当分布电容分别增大5％，10％，20％，30％时，检测漏电流ΔI分别为1140.4mA，1194.7mA，1300.3mA，1411.9mA。电流变化趋势大，易于分辨。因此，结合检测到的电缆漏电流ΔI幅值大小，可有效评估配电网电缆的绝缘状态。

综上，本发明所述的配电网电缆漏电流在线检测方法，可准确检测出配电网电缆的漏电流大小，进一步结合配电网电缆漏电流的幅值变化趋势，可准确地为配电网电缆潜在性故障提供早期预警。

最后需要说明的是，本发明的上述实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。