[发明专利]通过低频信号逆向注入对电缆绝缘进行在线监测的方法

说明书

本发明公开了一种通过低频信号逆向注入对电缆绝缘进行在线监测的方法，通过连接在母线上的电磁式电压互感器的开口三角侧注入低频电压信号，利用快速傅里叶改进的加窗插值算法对采集电缆接地线的电流信号和电缆缆芯的电压信号进行处理，得到有关电缆的低频介质损耗因数，并以此来判断电缆的老化程度，从而能够实现电缆绝缘老化的主动在线监测。

技术领域

本发明属于电气技术领域，涉及电力电缆在线监测技术，具体涉及一种通过低频信号逆向注入到电网中对电缆绝缘进行在线监测的方法。

背景技术

随着城市化的发展，电力电缆因其良好的电气性能被广泛应用。目前许多在运电缆的使用寿命接近其极限30年，了解这些电缆的绝缘状态是保障电力系统稳定运行的基础。然而定期的检修不易及时发现电缆绝缘状态的故障，难以满足电力系统对可靠性的要求，实现电缆绝缘状态的在线监测是电力系统发展的必然趋势。

传统的在线监测手段有直流分量法、直流叠加法、交流叠加法和局部放电法。(1)直流分量法，以电缆水树枝整流的泄露电流作为老化程度的判据，并不适用于其他原因(如热老化)导致绝缘老化的电缆。(2)直流叠加法，通过电压互感器的中性点向电缆施加一个50V的低压直流电压，测量通过电缆绝缘层微弱的直流电流或其绝缘电阻来判断电缆绝缘的老化情况；该方法的主要缺点是，直流电流长时间通过电压互感器会引起互感器磁路饱和产生零序电压使变电所继电器误动作。(3)交流叠加法，将2倍工频频率加1Hz的交流电压叠加到正在运行的电缆屏蔽层上，检测出1Hz交流特征电流信号判断电缆的老化程度；但对于中性点直接接地的网络，无法在线芯上直接叠加电源，因此交流叠加法并不适用。(4)局部放电法，对电缆主绝缘施加较高电压，测量在电场、热、机械等因素共同作用下的电缆的杂质、毛刺、气隙等引起的局部放电，根据放电信号的大小来反应主绝缘的受损情况；局部放电法是目前应用最为广泛的方法，但局部放电信号复杂，难以做到在线监测。这些传统的方法均不够理想，不能满足电力系统的要求，难以实现运行现场的在线监测，探索新的在线监测方法十分必要。

近几年相关领域学者关于在线监测提出了一些新的手段，例如：(1)提出在电缆隧道中安装在线监测装置，通过同轴电缆连接线上测量的护层电流对高压电缆故障进行在线监测和诊断，由于监测的电流互感器直接安装在互联箱的连接线上，因此目前该研究的难点在于正确分离泄露电流和护层环流；(2)提出双端同步测量损耗因数法，通过在每相电缆的两端分别加装一个电流互感器测量流过电缆首端、末端线芯的电流，得到泄漏电流的瞬时值，然后通过监测值的大小作为绝缘状态的判据，然而在实际应用中，流过电缆首端、末端线芯的电流难以做到同步测量，依然会有误差，并且加装两个电流互感器CT的方法不够实际，应用性不强；(3)提出利用系统电力扰动下电流暂态响应，通过计算绝缘导纳频谱实现电缆的整体老化状态辨别，但由电机启动、线路投切、短路故障等引起的电力系统扰动是不可控的，因此该方法具有一定的局限性。

因此，现需要一种相较于传统被动监测，能够更有效的实现对电缆绝缘状态的主动在线监测方法。

发明内容

本发明目的旨在针对现有技术中存在的不足，提供一种通过低频信号逆向注入对电力电缆绝缘进行在线监测的方法，通过主动地监测介质损耗值来在线监测电力电缆的绝缘状况，不仅现场实现简单，而且工程实践性较强。

经研究发现，在介损测试过程中采集的电缆的接地电流中包含电力电缆绝缘劣化的丰富信息，因此可以通过测量电缆缆芯电压和泄漏电流相位的变化反映电缆绝缘材料的损耗。

本发明提供的通过低频信号逆向注入对电缆绝缘进行在线监测的方法，通过连接在母线上的电磁式电压互感器的开口三角侧注入低频电压信号，实现工频信号和低频信号的叠加，采集电缆接地线的电流信号和电缆缆芯的电压信号，经过快速傅里叶算法改进的加窗插值算法变换得到低频电压和电流信号的相位差，从而计算得到其对应的低频介质损耗因数，并以此来判断电缆的老化程度。具体包括以下步骤：