[发明专利]一种基于冲击阻抗谱的中压电缆绝缘在线监测方法

说明书

本发明公开了一种基于冲击阻抗谱的中压电缆绝缘在线监测方法，以电力系统中普遍存在的雷电冲击和操作冲击信号作为激励，监测电缆接地线上的电流响应，利用监测到的雷电冲击、操作冲击信号和电流信号获取频域下的电缆绝缘阻抗谱，进一步基于电缆冲击阻抗谱幅值变化和谐振频率点偏移，对电缆绝缘老化状态进行判断，进而实现电缆绝缘的在线监测。本发明采用雷电冲击和操作冲击产生的冲击电压来监测电缆绝缘状态，会在电缆接地线上产生较强幅值的暂态响应，电压和电流信号都易于被监测设备捕捉，检测精度高；且不易受到噪声干扰，能够确保对电缆绝缘状态监测的有效性。

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，涉及电力电缆绝缘状态在线监测技术，尤其涉及一种基于冲击阻抗谱的中压电缆绝缘在线监测方法。

背景技术

大多数城市的市区供电线路中电缆线路的占比已超过50％，绝缘材料是电缆本体最薄弱的环节，大多数电缆故障都是由设备老化绝缘击穿所致，电缆一旦发生击穿，必须进行长时间的断电维护，会给电缆的安全运行带来极大的隐患，继而影响电网的供电可靠性，危害电网及设备的安全。

申请号为CN201010513523.8的专利申请文件公开了一种电力电缆绝缘状态在线监测方法及装置，主要监测电力系统低频振荡产生的低频电流值以及低频电压信号与电流信号之间的相位角差两个因素；相位角差求取正切值获得电缆介质损耗因素值；再用低频电流值和介质损耗因素值中任一个大于绝缘安全阀值来判定电缆绝缘状态。

申请号为CN201610956352.3的专利申请文件公开了一种长距离电力电缆绝缘阻抗在线监测方法，用电压互感器与电流互感器分别测量每一相电缆的首端和末端电压、电流，据此计算该相参考电压和流过主绝缘的泄漏电流，根据每相的参考电压和泄漏电流计算该相电缆绝缘等效阻抗值，从而实现长距离电力电缆绝缘状态的在线监测。

申请号为CN201410548699.5的专利申请文件公开了一种基于冲击阻抗特征参数的中压电力电缆的绝缘状态在线监测方法，通过在电缆接头处投切高压电容器产生操作过电压，由高频分压器和高频电流互感器同步采集冲击电压和电流，将所采集的数据进行快速傅立叶变换并计算出冲击阻抗，分别求取冲击阻抗幅频和相频的最小值并与各自的设定值进行比较，从而实现绝缘状态在线监测。

现有技术中前两种电缆绝缘在线监测实现方式均属于非冲击电压下的电力电缆绝缘状态在线监测方法，存在测量信号微弱、采集信号难、不易操作等问题。最后一种电缆绝缘在线监测方法需要额外投切高压电容器，这可能对电网安全造成危害，且冲击阻抗最小值只能孤立地得到电缆绝缘状态，不能反映电缆老化程度，更不能得到电缆不同老化程度的变化规律。

发明内容

针对目前电缆绝缘在线监测存在的操作性差、安全隐患大的技术现状，本发明的目的旨在提供一种基于冲击阻抗谱的电缆绝缘在线监测方法，利用雷击或操作冲击产生的瞬态端电压作为高频激励，通过变电站实际冲击电压波形及电缆绝缘泄漏电缆波形数据，得到电缆频域阻抗谱，进而对电缆整体老化状态实现在线监测，以更加全面地反映电缆老化程度及其变化规律。

本发明的发明思路为：雷电冲击和操作冲击普遍存在于电力系统中，冲击电压携带的能量较大，能够作用于不同长度的电缆，相应的冲击电流幅值也会比较大，不易受到噪声干扰。当产生冲击电压时，会产生幅值较大的振荡，从暂态的角度分析，冲击信号相当于对电缆加激励，使得电缆接地线上产生较强幅值的暂态响应，易于被监测设备捕捉。当绝缘材料劣化时，绝缘阻抗会发生变化，冲击信号频率成分丰富，从直流分量到丰富的高频分量，其形成的暂态高频激励能让电缆的绝缘参数被更充分表征。本发明提供的基于冲击阻抗谱的电缆绝缘在线监测方法，利用冲击电压产生的瞬态端电压为高频激励，通过两级阻容分压方式的过电压在线监测装置捕获变电站实际冲击过电压波形；并通过在电缆接地线处安装高频电流互感器，提取电缆绝缘泄漏电流波形数据，并利用这两个波形获取信号频谱，结合快速傅里叶变换，获取电绝缘频域阻抗谱，进而进行电缆整体老化状态的在线监测。

本发明提供的基于冲击阻抗谱的中压电缆绝缘在线监测方法，包括以下步骤：