專利名稱：基于行波電氣量量測的電力電纜在線絕緣監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電力電纜絕緣監(jiān)測方法。
技術(shù)背景電纜絕緣的好壞是影響電纜安全可靠運行的關(guān)鍵因素。為了保證電纜安全穩(wěn)定的運 行，就有必要對電纜絕緣進行診斷，以期對電纜絕緣缺陷做到及早發(fā)現(xiàn)及早應對。早期的 電纜絕緣診斷技術(shù)主要是定期的預防性試驗制度，然而由于電纜線路長，電容量大，預防 性試驗困難，而且定期的預防性試驗必須停電進行試驗，造成供電中斷，且不能根據(jù)電纜 絕緣狀況有選擇地進行試驗，需要對所有電纜都進行試驗，而每次試驗都會加速電纜絕緣 性能劣化。因此，電力電纜在線監(jiān)測技術(shù)是電纜絕緣診斷的必然發(fā)展趨勢。目前，電力電纜的在線監(jiān)測技術(shù)主要有直流分量法、直流疊加法、tgS法、局部放電 法、低頻疊加法、接地線電流法及交流疊加法。現(xiàn)有的在線監(jiān)測技術(shù)除接地線電流法都采 用外加信號的方法，外加信號工程應用中使用不便，所加信號受系統(tǒng)運行的影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為實現(xiàn)電力電纜的在線監(jiān)測，提出一種基于行波電氣量量測的電力電 纜的在線監(jiān)測方法，以減少電纜線路故障，保證電纜安全穩(wěn)定的運行。本發(fā)明提出的基于行波電氣量量測的電力電纜絕緣在線監(jiān)測方法，其特征在于，該方 法包括以下步驟第一步實時采集變電站同一母線上連接的所有電纜線路上量測到的行波電氣量，同時監(jiān)測所述所有電纜線路上是否發(fā)生了擾動；第二步當監(jiān)測到所述的電纜線路上發(fā)生擾動，記錄擾動發(fā)生時間；并比較所有電纜 線路上的行波特征，判定出產(chǎn)生擾動的電纜線路；第三步比較包括當前擾動在內(nèi)的最近三次擾動的電纜是否為同一電纜；若最近三次 發(fā)生擾動的電纜為同一電纜，計算最近三次中第一次發(fā)生擾動的時間與第三次發(fā)生擾動時 間間隔；否則返回第一步第四步比較所述計算出的時間間隔與預先設(shè)定的絕緣降低引起的連續(xù)發(fā)生三次擾動 的時間間隔，若所述計算出的時間間隔小于等于所述預先設(shè)定的時間間隔，則判定該電纜 絕緣降低，輸出電纜在線監(jiān)測結(jié)果；否則返回第一步。本發(fā)明基于正常運行的電力系統(tǒng)中，如果某一電纜線路絕緣降低，在交流工頻電源的 激勵下，該電纜線路上將產(chǎn)生間歇性的擾動行波，該擾動行波將沿著該電纜線路在電力系 統(tǒng)中傳播。電纜線路上量測到的行波特征也實時反映了電纜的絕緣狀態(tài)。
本發(fā)明的特點及有益效果-
本發(fā)明中的行波電氣量指的是由于電力系統(tǒng)擾動引起的在電力系統(tǒng)中傳播的電磁波。 行波波頭可看成脈沖信號，具有全頻帶分量。本發(fā)明中利用的行波電氣量是具有高頻暫態(tài) 特性的行波波頭信號。
本發(fā)明提出了基于量測到的電纜線路絕緣降低后引起的間歇性瞬時擾動行波電氣量 的電力電纜的在線監(jiān)測方法。
本發(fā)明實時監(jiān)測電力電纜的運行情況，減少由于電纜絕緣降低引起的電纜故障，減少 損失，保證電纜安全穩(wěn)定運行，提高電力系統(tǒng)供電可靠性。本發(fā)明原理清晰，簡便易行。


圖1為本發(fā)明的電力電纜在線絕緣監(jiān)測流程框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的基于行波電氣量量測的電力電纜在線絕緣監(jiān)測方法結(jié)合附圖及實施例 詳細說明如下
本發(fā)明提出的種基于行波電氣量量測的電力電纜在線絕緣監(jiān)測方法，該方法包括以下 步驟
第一步實時采集變電站同一母線上連接的所有電纜線路上量測到的行波電氣量，同 時監(jiān)測所有電纜線路上是否發(fā)生了擾動；
第二步當監(jiān)測到所述的電纜線路上發(fā)生擾動，記錄擾動發(fā)生時間；并比較所有電纜 線路上的行波特征，判定出產(chǎn)生擾動的電纜線路；
第三步比較包括當前擾動在內(nèi)的最近三次擾動的電纜是否為同一電纜；若最近三次 發(fā)生擾動的電纜為同一電纜，計算最近三次中第一次發(fā)生擾動的時間與第三次發(fā)生擾動時 間間隔；否則返回第一步
第四步比較所述i十算出的時間間隔與預先設(shè)定的絕緣降低引起的連續(xù)發(fā)生三次擾動 的時間間隔，若所述計算出的時間間隔小于等于所述預先設(shè)定的時間間隔，則判定該電纜 絕緣降低，輸出電纜在線監(jiān)測結(jié)果；否則返回第一步。
電纜絕緣降低后，在工頻電壓作用下，將間歇性地引起在電纜線路上傳播的行波。根 據(jù)電氣量性質(zhì)的不同，行波電氣量可分為電壓行波和電流行波。即使是三相電纜線路中的 一相電纜絕緣降低，由于三相之間的電磁耦合關(guān)系，也會在其他相上感應出擾動行波。根據(jù)相量和模量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，三相行波也可轉(zhuǎn)化為三模行波。而且零模電流行波可以通 過零序電流互感器直接獲取。因此，在三相電力系統(tǒng)中，本發(fā)明所述的行波電氣量既可利 用電壓行波，也可利用電流行波；既可利用模量行波，也可利用相量行波實現(xiàn)。所述所有電纜線路上的電流行波特征為發(fā)生擾動的電纜線路上的電流行波幅值最 大，或發(fā)生擾動的電纜線路上的電流行波極性與未發(fā)生擾動的電纜線路上的電流行波極性 相反，或兩者兼而有之。本發(fā)明原理當某一電纜線路上絕緣降低，在工頻電壓作用下，電纜線路將在絕緣降低點產(chǎn)生擾動 行波，該擾動行波將沿著電纜線路在電力系統(tǒng)中傳播，在波阻抗不連續(xù)點，如變電站的母 線處，該擾動行波將發(fā)生折反射，折射進其他正常運行的電纜線路中。因此，在某一電纜 線路絕緣降低后，安裝在變電站同一母線上的所有電纜線路出線端的互感器將感知該擾動 行波。本發(fā)明利用的行波信號為擾動產(chǎn)生的初始行波，就連接在變電站同一母線上的所有 電纜線路上的電流行波而言，發(fā)生絕緣降低的電纜線路上電流行波為從線路流向母線，是 其他電纜線路上的電流行波的源，而其他正常運行的電纜線路上的電流行波為從母線流向 線路，是發(fā)生絕緣降低的電纜線路上的電流行波的一部分，因此，發(fā)生絕緣降低的電纜線 路上的電流行波幅值最大，遠大于正常運行的電纜線路上的電流行波，并且發(fā)生絕緣降低 的電纜線路上的電流行波極性與正常運行的電纜線路上的電流行波的極性相反。因為本發(fā) 明利用的行波信號為擾動產(chǎn)生的初始行波，所以該行波為正向行波或者反向行波，電壓行 波與電流行波之間滿足線性關(guān)系，因此對安裝在變電站同一母線上的所有電纜線路出線端 的互感器感知到的電壓行波而言，它們也同樣滿足發(fā)生絕緣降低的電纜線路上的電壓行 波的幅值最大，遠大于正常運行的電纜線路上的電壓行波，并且發(fā)生絕緣降低的電纜線路 上的電壓行波極性與正常運行的電纜線路上的電壓行波的極性相反。電纜線路上的擾動行波不一定都是由于電力電纜絕緣降低引起的，也可能是由于斷路 器開關(guān)操作引起的，或者雷擊電力系統(tǒng)引起的。但是電纜絕緣降低引起的擾動行波是有規(guī) 律的，由于三相交流電力系統(tǒng)的工頻電壓是周期性電壓，因此電纜絕緣降低引起的行波是 連續(xù)的，且擾動行波產(chǎn)生的時間間隔將越來越短；而其他擾動行波相對而言是隨機的，離 散的，且擾動時間間隔通常都較長。為了準確區(qū)分檢測到的擾動行波到底是由于電纜絕緣 降低引起的，還是由于其他原因引起的，本發(fā)明中引入了擾動行波的連續(xù)性檢測和擾動時 間間隔檢測，準確實現(xiàn)電力電纜在線絕緣監(jiān)測。本發(fā)明設(shè)計了一個實現(xiàn)該方法的實施例，該方法如圖1所示，包括如下步驟第一歩實時采集所有電纜線路上的零模電流行波數(shù)據(jù)，采樣頻率1Mhz;利用3— 10Khz的帶通濾波器，比較該頻帶的輸出結(jié)果與預設(shè)啟動值，實時監(jiān)測電纜線路上是否發(fā) 生了擾動？如果沒有監(jiān)測到擾動，返回第一步，如果監(jiān)測到擾動，進入第二步。所述預設(shè)啟動值根據(jù)電力系統(tǒng)電壓等級的不同而不同。對10KV電纜線路，預設(shè)啟動值建議設(shè)為 1A (歸算到電力系統(tǒng)一次側(cè)的值)；對35Kv的電纜線路，預設(shè)啟動值建議設(shè)為3A (歸 算到電力系統(tǒng)一次側(cè)的值)。
第二步若監(jiān)測到電纜線路上發(fā)生了擾動，對擾動前后記錄的各64點行波數(shù)據(jù)進行 四層小波變換，此處的小波函數(shù)選用三次B樣條函數(shù)的一次導函數(shù)；對行波數(shù)據(jù)的小波變 換結(jié)果提取模極大值；對小波變換的模極大值進行幅值和極性，或者單獨幅值，或者單獨 的極性進行比較，根據(jù)絕緣降低的電纜線路上的幅值最大，極性與其他電纜的極性相反的 特征，判定出發(fā)生擾動的電纜線路。
第三步根據(jù)判定結(jié)果記錄，比較包括當前在內(nèi)的最近連續(xù)三次的擾動判定結(jié)果是否 為同一電纜，若不是同一電纜，返回第一步，如果是同一電纜，計算所述連續(xù)三次擾動中 的第一次發(fā)生擾動時間與第三次發(fā)生擾動的時間間隔。
第四步比較第三步所述計算獲得的第一次發(fā)生擾動和第三次發(fā)生擾動的時間間隔與 預設(shè)的絕緣降低引起的三次連續(xù)擾動的時間間隔，如果所述計算獲得時間間隔大于預設(shè)的 時間間隔，則判定為電纜絕緣正常；如果所述計算獲得時間間隔小于等于所述預設(shè)的時間 間隔，則判定為電纜絕緣降低，輸出電纜絕緣在線監(jiān)測結(jié)果。所述預設(shè)的絕緣降低引起的 三次連續(xù)擾動的時間間隔根據(jù)現(xiàn)場的運行條件設(shè)定，通常設(shè)為3小時。
權(quán)利要求
1、一種基于行波電氣量量測的電力電纜絕緣在線監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟第一步實時采集變電站同一母線上連接的所有電纜線路上量測到的行波電氣量，同時監(jiān)測所述所有電纜線路上是否發(fā)生了擾動；第二步當監(jiān)測到所述的電纜線路上發(fā)生擾動，記錄擾動發(fā)生時間；并比較所有電纜線路上的行波特征，判定出產(chǎn)生擾動的電纜線路；第三步比較包括當前擾動在內(nèi)的最近三次擾動的電纜是否為同一電纜；若最近三次發(fā)生擾動的電纜為同一電纜，計算最近三次中第一次發(fā)生擾動的時間與第三次發(fā)生擾動時間間隔；否則返回第一步；第四步比較所述計算出的時間間隔與預先設(shè)定的絕緣降低引起的連續(xù)發(fā)生三次擾動的時間間隔，若所述計算出的時間間隔小于等于所述預先設(shè)定的時間間隔，則判定該電纜絕緣降低，輸出電纜在線監(jiān)測結(jié)果；否則返回第一步。
2、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，所述行波電氣量為電壓行波、電流行波、模 量行波或相量行波之中任一種。
3、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，所述所有電纜線路上的電流行波特征為發(fā) 生擾動的電纜線路上的電流行波幅值最大；
4、如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述所有電纜線路上的電流行波特征為發(fā) 生擾動的電纜線路上的電流行波極性與未發(fā)生擾動的電纜線路上的電流行波極性相反。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于行波電氣量量測的電力電纜絕緣在線監(jiān)測方法，屬于電力系統(tǒng)絕緣技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括實時采集變電站同一母線上連接的所有電纜線路上量測到的行波電氣量，同時監(jiān)測所有電纜線路上是否發(fā)生了擾動；當監(jiān)測到電纜線路上發(fā)生擾動，記錄擾動發(fā)生時間；并比較所有電纜線路上的行波特征，判定出產(chǎn)生擾動的電纜線路；比較最近三次擾動的電纜是否為同一電纜；若為同一電纜，計算第一次發(fā)生擾動的時間與第三次發(fā)生擾動時間間隔；比較所述計算出的時間間隔與預先設(shè)定的時間間隔，若所述計算出的時間間隔小于等于所述預先設(shè)定的時間間隔，則判定該電纜絕緣降低，輸出電纜在線監(jiān)測結(jié)果；本發(fā)明可減少電纜線路故障，保證電纜安全穩(wěn)定的運行。
文檔編號G01R31/12GK101533062SQ200910081348
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者施慎行, 董新洲 申請人:清華大學