[发明专利]交联聚乙烯高压电缆在线监测预警系统

说明书

技术领域

本发明属于高压电缆监测技术领域，尤其涉及一种交联聚乙烯高压电缆在线监测预警系统。

背景技术

110kV及以上等级的交流高压远距离输电线路通常采用长距离架空线路，在进入城市地区时，架空线路一般会通过敷设在地下的交联聚乙烯高压电缆（以下简称“高压电缆”）接入相应的变电站，然后通过变压器等电力设备转换成不同的电压等级，给市区内各种用电区域输电。如果输电线路突然发生电力故障，会导致城区大面积停电，严重时将导致整个城区停电，带来不可估量的经济损失。为了保证输电线路安全、稳定运行，需要对架空线路和敷设在地下的高压电缆状态进行实时监测，并在故障发生前及时预警，避免发生突然停电的电力事故。

现在对架空线路的监测手段较多，而且技术比较成熟。但与架空线路不同，高压电缆敷设在地下，有隧道、直埋、电缆沟等多种敷设方式，运行环境复杂，监测手段较少，这给日常的运行维护带来了很大困难。目前对敷设在地下的高压电缆的检测方法和手段分为传统和现代化两类，具体如下：

1、传统的检测方法和手段

(1)定期或不定期的人工巡视，以便发现高压电缆及其附属设施的异常和隐患并进行及时处理。

(2)定期对高压电缆终端、中间接头等重要电缆附件进行人工红外热成像测试。

(3)定期人工测量高压电缆金属护层电流。

(4)每年对重要的高压电缆线路进行一次预防性试验，主要项目包括测试主绝缘电阻、护层绝缘电阻和主绝缘做交流耐压试验。

实际工作中，由于高压电缆线路越来越多，全部严格按规程进行人工日常运行维护和检修工作难以实现。高压电缆接头或终端要么在专用电力工井内，要么在高压电缆杆塔上，人工测量这些电缆的金属护层电流或表面温度等状态参数需要花费大量的人力、物力、财力；同时由于是定期检测或巡视，两次巡检的间隔时间段内通常无法获知高压电缆的实时运行状态，以致高压电缆故障发生前运行维护人员无法及时获得必要的预警信息，造成了一些不必要的经济损失。

2、现代化的监测方法和手段

主要是利用现代电力电子技术、计算机技术和通讯技术设计生产的各种在线监测装置，上位机实时采集并显示各种监测数据，实现高压电缆状态在线监测的目的。然而，不同厂家生产的此类在线装置通常只有一种功能，即只能测量高压电缆的一个状态参数，例如：

(1)高压电缆金属护层电流在线监测装置，通过安装在高压电缆中间接头或终端头金属护层上的测量传感器，实时监测高压电缆金属护层的电流。

(2)分布式光纤测温装置，利用光纤测量高压电缆表面温度，通过敷设在高压电缆表面的专用测温光纤，实时监测高压电缆的表面温度，光纤需要贴着高压电缆表面敷设，从始端敷设到终端。

(3)分布式局部放电测量装置，通过安装在高压电缆中间接头或终端头上的局部放电测量传感器和采集装置，实时测量高压电缆接头等重要部位的局部放电情况，掌握高压电缆的绝缘情况。

由于高压电缆在线监测装置在外形规格、数据采集方式等方面尚无统一的标准规范，所以不同厂商会根据自己产品的特点设计、研发及生产相关装置，导致这些装置在现场安装方式、组网、集成等方面会有不同要求。甚至有些功能相同的装置所配传感器在外形、安装方式等方面都存在有较大差异，没有通用性，以致现场安装混乱，维护困难；另外，不同厂商生产的各类功能的在线监测装置在外形、尺寸、性能等方面通常不同，要把它们集成起来，全部安装在高压电缆接头井有限的空间内，实现高压电缆状态的全面监测十分繁琐，系统性能也会不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种功能全面、结构紧凑、稳定可靠的交联聚乙烯高压电缆在线监测预警系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：交联聚乙烯高压电缆在线监测预警系统，主要由现场数据采集装置、数据传输网络和监控中心三个部分组成，现场数据采集装置通过数据传输网络连接监控中心；现场数据采集装置包括通讯模块、主控模块和六个功能模块，六个功能模块各是高压电缆金属护层电流功能模块、表面温度功能模块、瞬态短路故障电流功能模块、振动信息功能模块、局部放电量功能模块、环境功能模块，每个功能模块含有相应的监测模块和测量传感器；通讯模块连接主控模块，主控模块分别连接六个功能模块。

现场数据采集装置通过各每个功能模块的测量传感器采样高压电缆及其所处环境的各种状态数据，然后通过数据传输网络上报给监控中心的智能数据管理平台。