[发明专利]基于轨迹法的110kV交联聚乙烯交叉互联电缆在线故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于轨迹法的110kV交联聚乙烯交叉互联电缆在线故障诊断方法，即由感应电压和金属护套接地环流测量参数组成的轨迹法。通过在线监测系统采集电缆金属护套接地环流和感应电压参数，通过串口传送MATLAB中，利用拟合代码构建同一时间段内两种参数综合起来的轨迹图，并求出长轴、短轴、面积、倾斜角等参数，分析比较该轨迹图与正常情况下的差异情况，分析其长轴、短轴、倾斜角、离心率的变化率来精确地进行故障诊断。该方法可以克服传统在线监测及故障诊断方法的不足，精确度更高，可实现实时诊断，并能形成历史故障轨迹数据库。感应电压在线检测方法：线路采用交叉互联接地方式，在线路交叉互联接地箱的护层保护器两端进行测量。

技术领域

本发明涉及一种基于轨迹法的110kV交联聚乙烯交叉互联电缆进行在线监测诊断方法，适用于110KV及以上电压等级，属于电力技术领域。

背景技术

交联聚乙烯(XLPE)电缆具有结构轻便、电气性能优异、敷设方便等优点，在高压电网中获得了广泛应用。电力电缆运行过程中，会受到外界复杂环境的影响，如电、磁、热、化学、机械等多重因素的作用，制作过程中也可能存在绝缘气隙和突起等局部缺陷，将促使电缆绝缘逐渐老化，最终造成局部放电，导致电缆主绝缘击穿，产生接地故障。电缆外护套绝缘主要可能有下列故障:一是护套破损导致电缆金属护套出现多点接地，金属护套产生环流造成损耗发热，导致绝缘局部过热并加速绝缘老化，严重影响主绝缘寿命；二是护层绝缘损伤导致水分侵入，主绝缘产生水树老化的概率增加，对电缆寿命产生严重影响。三是护层感应电压过高导致电缆局部击穿放电，严重影响电缆正常运行。

目前国内外提出了诸如直流分量法、介质损耗因素法、局部放电法等监测方法，对于高压XLPE这些方法虽然具有理论可行性，但均存在不足之处。接地环流法是近年来在线监测领域中的新方法，目前市场上已有多种相关产品。

电缆绝缘接头中会引出一段小电缆接入护层接地箱与整个网络中的接地电缆相连接，以降低电缆护层感应电压。这种设计在理想状态下不会使护层与大地形成回路，但在实际应用中由于各种不可控因素，护层接地电缆上会产生接地环流。研究表明，接地环流值与电缆负荷电流值有关联，与电缆绝缘电阻有关联，因而可通过测量接地环流值来判断电缆绝缘状况。当前国家电网及各地方电力公司并没有出台统一标准来规定接地环流值的正常与异常标准。上海市电力公司标准为电缆接地线电流不大于10A；杭州市电力公司标准为接地环流值不得超过负荷电流值的10％；国家电网标准为100A以下为正常状况，100-200A为异常状况，200A以上为故障状况。

由于电缆排列方式、长度、负荷电流值、截面积、电压等级均会对环流值产生影响，上述标准在实际情况中不具备通用性。通过有关实例分析可以发现仅测量接地环流大小仍不能满足当前电缆运行精准监测的需要。接地环流的产生与护层感应电压有关，二者具有一定联系。《电力工程电缆设计规范》规定感应电压在无安全措施情况下不得超过50V，采取安全措施情况下不得超过100V，该规范具备通用性，可作为电缆监测的参考因素。

国外提出一种采用轨迹法进行变压器故障在线监测的新方法，通过采集变压器输入输出电压差异值和输入电流并构建其在同一时间段综合起来的轨迹图来对故障进行判断，任何故障都会使轨迹图发生变化，经相关实验证明该方法准确可靠，具备可行性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在线监测及故障诊断方法的不足，并借鉴国外变压器轨迹法在线监测的经验，提出一种基于轨迹法的可有效在线诊断XLPE交叉互联电缆故障的新方法。该方法是通过采集电缆的金属护层接地环流和感应电压的参数并构建其在同一时间段综合起来的轨迹图来对故障进行判断。此轨迹图可以当做是电缆运行状况的指纹，任何故障都会以独特的方式改变这个轨迹。并用MATLAB数据拟合代码去分析比较轨迹图的一些特征来识别可能的故障类型。