常見的電力電纜狀態(tài)在線監(jiān)測方法綜述

，

(福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 350108)

常見的電力電纜狀態(tài)在線監(jiān)測方法綜述

李文泉，蘭生

(福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 350108)

電力電纜的在線監(jiān)測項(xiàng)目包括絕緣電阻、介質(zhì)損耗、局部放電、接地電流和溫度等參數(shù)。對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有電力電纜絕緣及溫度在線監(jiān)測方法進(jìn)行介紹，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測。

電力電纜；狀態(tài)；在線監(jiān)測

1 引言

電力電纜由于占地面積小、供電安全可靠、對(duì)周圍環(huán)境電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)而獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，至今已有百余年的歷史。電力電纜在使用過程中，由于電磁、熱、機(jī)械、化學(xué)等多方面的作用會(huì)逐漸老化，進(jìn)而產(chǎn)生破壞性的故障。早期電纜以本體故障為主，近期以過載性故障居多，當(dāng)前電纜終端和中間接頭故障成為電纜故障的主要原因。對(duì)電纜狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，是預(yù)防電纜故障發(fā)生的重要手段。傳統(tǒng)的電力電纜預(yù)防性試驗(yàn)需停電檢測、試驗(yàn)電壓低、試驗(yàn)周期長，屬于離線檢測[1,2]，已經(jīng)越來越不能適應(yīng)電力不間斷生產(chǎn)和供應(yīng)的要求。研究電力電纜狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)，實(shí)時(shí)顯示電纜運(yùn)行狀態(tài)，保證供電安全可靠已成為各國電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。國外從20世紀(jì)六七十年代開始就已經(jīng)開始研究電纜絕緣監(jiān)測與故障診斷技術(shù)[3-5]，我國在這方面起步較晚，但近幾年發(fā)展較快。

本文對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有電力電纜狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行歸納和總結(jié)，分析其技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)未來電力電纜狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行展望。

2 電力電纜絕緣在線監(jiān)測

研究表明，電力電纜的樹枝狀放電是造成絕緣劣化和擊穿的主要原因，針對(duì)水樹枝產(chǎn)生的直流電流分量、低頻電流分量、電容電流分量等特征信號(hào)，產(chǎn)生了諸如直流法、低頻法、接地線電流法等多種在線監(jiān)測方法。針對(duì)電纜局部放電產(chǎn)生的聲、熱等效應(yīng)，又產(chǎn)生了多種局部放電在線監(jiān)測方法。

2.1直流法

當(dāng)電力電纜在導(dǎo)電線芯側(cè)或外皮側(cè)存在水樹枝缺陷時(shí)，水樹枝突起可視為尖電極，電纜外皮可視為板電極，在外施交流電壓正、負(fù)半周時(shí)，樹枝放電表現(xiàn)出不同的電荷注入與中和特性，而電纜外皮將始終有一部分負(fù)電荷或正電荷注入，即從導(dǎo)電芯線到外皮始終有一直流電流流過，此現(xiàn)象即為水樹枝的“整流效應(yīng)”。在正常工作電壓作用下，此直流電流將以電源線、電纜導(dǎo)電線芯、電纜接地線、大地、接地保護(hù)用電壓互感器、電源線為回路流通。因此，在電纜絕緣層中產(chǎn)生的微量直流泄漏電流(僅為納安級(jí)別)是電纜絕緣內(nèi)部存在水樹枝缺陷的一個(gè)信號(hào)。研究表明，直流泄漏電流的大小和水樹枝長度具有一定的相關(guān)性，以此可以判斷電纜絕緣的劣化程度。通過監(jiān)測直流泄漏電流來判斷電纜絕緣狀態(tài)的方法稱為直流法，直流法又分為直流成分法和直流疊加法兩種。

2.1.1 直流分量法

H.Oonishi,F.Urano,T.Mochizuki等人通過大量研究，發(fā)現(xiàn)直流電流分量是水樹枝存在的標(biāo)志，并提出了直流分量法[6]，其測量原理是：在電纜終端金屬屏蔽層末端接入一接地開關(guān)SW，在電纜另一端接入直流分量測量設(shè)備M.D.，當(dāng)要測量直流分量時(shí)，開關(guān)SW斷開，如圖1所示。

圖1 直流分量法原理接線圖

此法存在的主要問題是，在現(xiàn)場進(jìn)行測量時(shí)，微量的干擾電流都將導(dǎo)致較大的誤差。研究表明，干擾主要來自電纜屏蔽層與大地之間的雜散電流。因雜散電流和水樹枝引起的電流均會(huì)通過微電流測量裝置，以致造成測量誤差。由圖2所示等值電路可知，當(dāng)屏蔽層與大地之間的絕緣電阻太低時(shí)，雜散電流引起的誤差將大大增加[7]。目前對(duì)此問題的解決方案有：將雜散電流旁路掉，在雜散電流回路中串接電容進(jìn)行阻斷，用FFT法將雜散電流從水樹枝電流中分離出來，用統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行處理等等。

圖2 考慮雜散電流的等值電路

目前將直流分量法測得的電流分成三檔[8]：(1)電流大于100nA，表明電纜絕緣不良，(2)電流在1～100nA之間，表明電纜絕緣有問題需要注意，(3)電流小于1nA，表明電纜絕緣良好。

2.1.2 直流疊加法

直流疊加法的原理是[9]:對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)中的電纜，在其交流高壓工作電壓上疊加一低數(shù)值直流電壓(通常為50V)，使該直流電壓與施加在電纜絕緣上的交流電壓疊加，測量流過電纜絕緣的納安級(jí)別的直流泄漏電流，由電壓電流比就可得到電纜的絕緣電阻。接線方式是在接地的電壓互感器中性線上串接低壓直流電源，對(duì)中性點(diǎn)固定接地的三相系統(tǒng)，也可在三相電源線上接入電抗器，再在電抗器中性點(diǎn)上串接低壓直流電源[7]，原理接線圖如圖3所示。

圖3 直流疊加法原理接線圖

試驗(yàn)證明：直流疊加法測量的絕緣電阻與在電纜停電情況下施加直流高壓時(shí)測得的絕緣電阻相近。但是，絕緣電阻與電纜絕緣剩余壽命相關(guān)性不佳，分散性較大。直流疊加法判斷電纜絕緣狀態(tài)的絕緣判據(jù)如表1所示[8]。

表1 直流疊加法測得絕緣電阻的判斷標(biāo)準(zhǔn)

該法存在的問題是：(1)對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)，由于接地電阻小，直流電壓難于加載上去，接地電壓互感器開口三角也無法加載直流電壓，因此直流疊加法僅適用于10kV等中壓電纜而不適用于110kV、220kV等高壓電纜。(2)線路對(duì)地電暈放電對(duì)監(jiān)測影響大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致特征信號(hào)被湮沒。(3)因水樹枝“整流效應(yīng)”產(chǎn)生的直流電流在工頻電壓下的非線性變化對(duì)監(jiān)測結(jié)果有不容忽略的影響。

2.2交流疊加法[10]

交流疊加法的監(jiān)測原理是在運(yùn)行中的電纜的屏蔽層上施加一個(gè)頻率值為2倍工頻頻率加1Hz的交流電壓，檢測1Hz的特征電流信號(hào)，從而判斷電纜絕緣的老化狀況，原理接線圖如圖4所示。研究表明，當(dāng)疊加在電纜上的頻率達(dá)到100Hz時(shí)，老化電纜將出現(xiàn)特征電流信號(hào)，新電纜無此信號(hào)，當(dāng)頻率達(dá)到101.4Hz時(shí)，特征電流達(dá)到最大值。通常只需要疊加5V的交流電壓便能得到特征電流信號(hào)，因此交流疊加法比直流疊加法更容易得到電纜絕緣水樹枝老化特征信號(hào)。

圖4 交流疊加法原理接線圖

2.3電橋法

電橋法測量原理接線圖如圖5所示[11]，通過調(diào)節(jié)R4使電橋平衡，此時(shí)U0=0，則電纜絕緣電阻R1=(E1-U4)R2/U4。對(duì)于電纜護(hù)層與地之間的化學(xué)電勢(shì)Es可通過反復(fù)調(diào)節(jié)E0和R4使U0=0，此時(shí)Es對(duì)電橋平衡不會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)于三相高壓母線的絕緣電阻，由于它與R3并聯(lián)，而R3不參與計(jì)算，因此不會(huì)影響測量結(jié)果。

圖5 電橋法原理接線圖

該法存在的問題是：(1)為防止E1對(duì)母線電壓互感器GPT產(chǎn)生影響，E1一般應(yīng)小于50V。(2)該測量回路因存在直流電源，不適用于中性點(diǎn)直接接地的110kV、220kV等電壓等級(jí)電纜的監(jiān)測，僅適用于10kV及以下系統(tǒng)。

2.4低頻法

低頻法分為低頻成分法與低頻疊加法兩種。

2.4.1 低頻成分法[12]

電纜絕緣中水樹枝放電時(shí)，除了產(chǎn)生直流電流成分外，在電纜的充電電流中還含有低頻成分。通過頻譜分析可知，低頻成分的頻率在10Hz以下，其中3Hz以下的幅度較大。因此，可以通過在電纜接地線中接入監(jiān)測裝置，由測得的低頻電流進(jìn)行分析，從而判斷電纜絕緣狀態(tài)。由于低頻電流是納安級(jí)別的，故對(duì)監(jiān)測裝置的精度要求很高。

2.4.2 低頻疊加法[13]

直流微電流測量較為困難，為此，可以將低頻電壓在線疊加在電纜上，在電纜接地線中串接監(jiān)測裝置，以檢出低頻電流，從而求得電纜絕緣電阻。該法的難點(diǎn)在于需要專門設(shè)計(jì)一個(gè)20V、7.5Hz的低頻電源，電源容量要求不大，但精度要求較高。

2.5介損法

介損法的原理是：從母線上電壓互感器或高壓電阻取得電纜的電壓信號(hào)，從電纜接地線上用電流傳感器取得流過電纜絕緣的工頻電流信號(hào)，將兩個(gè)信號(hào)送入介損數(shù)字化測量裝置，通過傅里葉分析方法或其他算法得出電纜絕緣的介損值，原理接線圖如圖6所示。

圖6 介損法原理接線圖

介損變化反應(yīng)的是電纜絕緣中水樹枝的生長情況，兩者具有正相關(guān)性，但是由于水樹枝分散性大，個(gè)別水樹枝的變化不會(huì)引起介損的明顯變化，因此介損反映的是電纜絕緣缺陷的平均程度[14]。

2.6接地線電流法

電纜在運(yùn)行過程中，隨著絕緣層中水樹枝的發(fā)展，介損增加，擊穿電壓下降，電容增量增大[7]，通過監(jiān)測電纜接地線中電容電流增量，用于評(píng)估電纜絕緣老化狀況的方法稱為接地線電流法，其原理接線圖如圖7所示[15]。

圖7 接地線電流法原理接線圖

該法的優(yōu)點(diǎn)在于簡便易行，在接線方式上，只須將電纜的一端接地線斷開，在另一端的接地線上套接電流傳感器即可。對(duì)單相電纜檢測效果良好，缺點(diǎn)在于對(duì)三相電纜檢測效果不佳，因?yàn)槿嘟^緣一般不會(huì)同時(shí)下降，進(jìn)而導(dǎo)致三相接地不平衡電流對(duì)絕緣故障不靈敏。

2.7局部放電法

電纜局部放電常常伴隨著多種現(xiàn)象，如聲、光、熱、電脈沖、電磁波等，對(duì)其局部放電的監(jiān)測即是對(duì)這些表征局部放電特征的物理量進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測對(duì)象的不同，可以分成非電氣量監(jiān)測法和電氣量監(jiān)測法。非電氣量監(jiān)測法主要有超聲波法等，電氣量監(jiān)測法主要有差分法、超高頻電容耦合法、電磁耦合法、方向耦合法等。

2.7.1 超聲波法[16、17]

電纜局部放電時(shí)產(chǎn)生的聲信號(hào)具有較寬的頻帶，可在電纜外部利用超聲波傳感器檢測到，超聲波傳感器通常采用壓電晶體作為傳感元件。由于電纜絕緣材料吸收聲波隨其頻率增加而增加，因此聲波高頻部分衰減厲害，一般采用20～300kHz的聲波信號(hào)用于檢測電纜局放信號(hào)。超聲波法具有非侵入式和受電磁噪聲影響小等優(yōu)點(diǎn),然而，由于聲波在傳播過程中嚴(yán)重衰減，導(dǎo)致檢測靈敏度偏低，因此在實(shí)際中沒有被廣泛采用。在現(xiàn)場，該方法主要用于電纜接頭及其附近的局放檢測。安裝方法上，可采用固定安裝在線監(jiān)測或使用移動(dòng)傳感器便攜式檢測。

2.7.2 差分法

東京電力公司和日立電纜公司共同開發(fā)了差分法用于檢測電纜局部放電信號(hào)[18]，原理如圖8所示。在現(xiàn)場中，由于較長的電纜中多采用絕緣連接盒對(duì)分段電纜進(jìn)行連接，制作時(shí)，兩段導(dǎo)線芯線相互連接，而金屬護(hù)套間插入一絕緣筒，使得導(dǎo)電芯線與金屬護(hù)套間的等值電容分成左右兩部分C1和C2，然后在絕緣連接盒的兩側(cè)各貼上一片金屬箔電極，金屬護(hù)套與箔電極形成等效電容C3和C4，C3和C4間接入檢測阻抗Zd。當(dāng)局部放電發(fā)生在C2側(cè)時(shí)，C1起到耦合電容的作用，將Zd接至局部放電測量儀即可檢測到局放信號(hào)。

使用該法時(shí)須注意，由于局放脈沖頻率高，應(yīng)提高監(jiān)測設(shè)備的采樣頻率，以避免外界電磁干擾，在高頻段內(nèi)捕捉局放特征信號(hào)。

2.7.3 超高頻電容耦合法

超高頻電容耦合法又稱為電容耦合法、電容傳感器法，是由英國南安普敦大學(xué)、英國電網(wǎng)公司和西安交通大學(xué)共同研制的XPLE電纜局部放電在線監(jiān)測方法，原理如圖9所示[19]。將電纜護(hù)層切開一個(gè)寬100mm的環(huán)形口子，把40mm寬的錫箔帶纏繞于外露的外半導(dǎo)電屏蔽層上作為耦合傳感器。圖9(b)中，R1為電纜特性阻抗，C為電容耦合器與電纜芯線間的分布電容，也即電容耦合器的等效電容，R2測量單元輸入阻抗，Rs為電容耦合器與金屬屏蔽層間的表面電阻，Cs為電容耦合器與金屬屏蔽間的分布電容。發(fā)生局放時(shí)，在耦合電容器上便可以檢測到信號(hào)[20]。通過調(diào)整剝?nèi)プo(hù)套的長度、錫箔帶長度、錫箔帶與護(hù)套間距離，可以得到傳感器最優(yōu)信噪比。

圖8 差分法原理圖

圖9 超高頻電容耦合法原理圖

該方法有較好的靈敏度，但在現(xiàn)場測試時(shí)，無法識(shí)別多種噪聲混雜情況下的局放信號(hào)，因此其推廣受到了限制[21]。

2.7.4電磁耦合法[22、23]

電磁耦合法最先應(yīng)用在發(fā)電機(jī)和變壓器的絕緣監(jiān)測上，最近幾年才用于電纜局放信號(hào)的檢測。其原理是利用基于羅戈夫斯基線圈原理的電感耦合傳感器，將它安裝在電纜中間接頭金屬屏蔽連接用的銅帶上(內(nèi)置式，安裝復(fù)雜)或者穿過電纜終端頭的電纜屏蔽層接地線上(外置式，安裝方便)，通過檢測電纜局放時(shí)產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)來檢測局放。羅氏線圈結(jié)構(gòu)如圖10所示，由于它具有頻帶寬、小巧靈活、操作安全、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)被廣泛地研究和應(yīng)用。

利用電磁耦合法檢測局放信號(hào)，因?qū)y量回路與高壓電纜進(jìn)行電氣隔離，因此能夠很好的抑制噪聲。同時(shí)，因局放信號(hào)與外界干擾信號(hào)的幅頻特性不同，采集的信號(hào)經(jīng)前置變壓器處理后，能夠利用頻譜分析法進(jìn)行判斷和識(shí)別。

圖10 羅氏線圈結(jié)構(gòu)示意圖

2.7.5 方向耦合法[24-26]

利用方向耦合傳感器進(jìn)行局放檢測的方法稱為方向耦合法，具體原理是：將方向耦合傳感器安裝于電纜的外屏蔽層與金屬護(hù)套之間，如圖11所示，在電纜接頭兩側(cè)各安裝一個(gè)。方向耦合傳感器根據(jù)傳輸線定向耦合原理，即傳感器只能感應(yīng)其中一側(cè)傳輸來的脈沖信號(hào)，兩端口信號(hào)幅值比越高則表明傳感器方向性越好。當(dāng)A、C檢測到信號(hào)時(shí)說明局放發(fā)生在電纜左側(cè)，當(dāng)B、D檢測到信號(hào)時(shí)說明局放發(fā)生在電纜右側(cè)，當(dāng)B、C檢測到信號(hào)時(shí)說明局放發(fā)生在B、C部位之間。

該法主要應(yīng)用于電纜附件的局放檢測，可有效地區(qū)分局放脈沖的方向，便于進(jìn)一步識(shí)別是局放信號(hào)還是噪聲信號(hào)。

圖11 方向耦合傳感器安裝示意圖

3 電力電纜溫度在線監(jiān)測[27-32]

根據(jù)監(jiān)測對(duì)象的不同，可以分成電纜本體溫度和電纜接頭溫度在線監(jiān)測兩個(gè)類別。

3.1電纜本體溫度在線監(jiān)測

3.1.1 點(diǎn)式溫度監(jiān)測法

點(diǎn)式溫度監(jiān)測法的原理是將若干個(gè)溫度傳感器分散布置于電纜本體上，然后將測得的溫度模擬量上傳至主機(jī)進(jìn)行處理、顯示等。點(diǎn)式溫度傳感技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，早期主要采用熱電阻、熱電偶和熱繼電器等傳感器，現(xiàn)在多采用數(shù)字式溫度傳感器，結(jié)合微處理器和工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行電纜溫度在線監(jiān)測。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、實(shí)用性強(qiáng)，缺點(diǎn)是不能反應(yīng)電纜整體溫度狀態(tài)、不能精確顯示電纜導(dǎo)電芯線溫度。

3.1.2 線式溫度監(jiān)測法

線式溫度監(jiān)測法是將若干線式感溫電纜按一定方式布置于電纜表面，當(dāng)電纜溫度超過一定值時(shí)，對(duì)應(yīng)部位的感溫電纜被短路，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通過信號(hào)總線將信號(hào)傳至監(jiān)控計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)電纜全線的溫度超限信號(hào)報(bào)警。感溫電纜可平行或者按正弦波式固定綁扎于電纜表面。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、適用復(fù)雜環(huán)境、監(jiān)測范圍廣，缺點(diǎn)是安裝復(fù)雜、不能測量導(dǎo)線芯線溫度、無法具體定位過溫點(diǎn)、無法實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)顯示。

3.1.3 紅外式溫度監(jiān)測法

紅外式溫度監(jiān)測法的原理是利用紅外熱成像儀對(duì)電纜表面溫度進(jìn)行非接觸式測量，該法需要人為現(xiàn)場進(jìn)行測量，難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。此外紅外傳感器容易受到環(huán)境影響，不適合在多灰塵、高濕度、強(qiáng)電磁環(huán)境下使用，因此使用紅外測溫技術(shù)對(duì)電纜溫度進(jìn)行在線監(jiān)測較為少見。

3.1.4 光纖式溫度監(jiān)測法

光纖式溫度監(jiān)測法是最近新發(fā)展起來的一種溫度監(jiān)測方式，該法利用光纖式溫度傳感器作為測溫元件。光纖傳感器的基本工作原理是通過光源產(chǎn)生的激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的拉曼散射效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測量。激光脈沖與光纖分子相互作用時(shí)產(chǎn)生散射，散射有多種類型，其中的拉曼散射由于光纖分子的熱振動(dòng)，產(chǎn)生斯托克斯光和反斯托克斯光。斯托克斯光信號(hào)與溫度無關(guān)，反斯托克斯光信號(hào)的強(qiáng)度與溫度有關(guān)。根據(jù)光波導(dǎo)中任意一點(diǎn)的反斯托克斯光和斯托克斯光信號(hào)強(qiáng)度的比例，可以得到該點(diǎn)的溫度值。光纖傳感器還能夠利用入射光和后向散射光之間的時(shí)間差和光纖內(nèi)光的傳播速度，經(jīng)過計(jì)算后得到不同散射點(diǎn)距離入射端的距離。傳統(tǒng)的測溫法僅能監(jiān)測電纜的重要部位的溫度，而分布式光纖測溫技術(shù)僅需要一根或幾根光纖就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)幾公里長度的電纜全線的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

3.2電纜接頭溫度在線監(jiān)測

根據(jù)溫度傳感器與主控計(jì)算機(jī)之間信息傳輸?shù)姆绞剑瑢囟仍诰€監(jiān)測系統(tǒng)分成有線傳輸方式與無線傳輸方式。

3.2.1 有線溫度監(jiān)測法

有線溫度監(jiān)測法即使用有線方式傳輸數(shù)據(jù)的溫度在線監(jiān)測方法。有線傳輸方式是指在溫度傳感器與主控計(jì)算機(jī)之間采用單片機(jī)和數(shù)據(jù)總線方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接、傳輸、控制和管理的模式。其典型實(shí)例是點(diǎn)式溫度監(jiān)測法。

該方法的缺陷是僅適合于發(fā)電廠和變電站等小范圍內(nèi)的待測電纜位置較為集中的場合使用、安裝工作量大、出現(xiàn)故障較難維護(hù)等。

3.2.2 無線溫度監(jiān)測法

無線溫度監(jiān)測法即使用無線方式傳輸數(shù)據(jù)的溫度在線監(jiān)測方法。無線傳輸方式是指使用無線溫度傳感器和無線數(shù)據(jù)采集單元與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、處理和顯示的模式。

無線溫度監(jiān)測法相比有線溫度監(jiān)測法具有多種優(yōu)勢(shì)，例如：監(jiān)測范圍廣、安裝方便、工作量小、適應(yīng)性強(qiáng)、較為經(jīng)濟(jì)等。

4 結(jié)論與展望

(1)電力電纜狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，監(jiān)測方法逐漸成熟，針對(duì)電纜絕緣狀態(tài)主要參數(shù)的檢測手段逐漸多樣化。

(2)電纜在線監(jiān)測絕緣老化統(tǒng)一判據(jù)難于制定，目前許多監(jiān)測方法是在實(shí)驗(yàn)室模擬電纜老化狀態(tài)，提取和分析特征信號(hào)，而這與電纜實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)有一定區(qū)別。因此電纜現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)較為缺乏，在今后的研究中應(yīng)盡量在現(xiàn)場條件下對(duì)監(jiān)測方法進(jìn)行驗(yàn)證，收集數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律。

(3)反應(yīng)電纜絕緣劣化的特征信號(hào)往往比較微弱，而電纜運(yùn)行時(shí)所處的環(huán)境又往往存著多種干擾，如何進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠地提取特征信號(hào)是研究的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

(4)單一的監(jiān)測方法往往無法完整、準(zhǔn)確地反映電纜的狀態(tài)，此外，電纜的接線方式不同也會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測方法的差異。因此，根據(jù)電纜實(shí)際運(yùn)行方式，采用多種不同的監(jiān)測方法，綜合各種特征信號(hào)數(shù)據(jù)，如局放與溫度，建立專家診斷系統(tǒng)，才能夠更加準(zhǔn)確、有效地反映電纜狀態(tài)。

[1] DL/T 596-1996-1996 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] GB/T 7354-2003-2003 局部放電測量[S].

[3] Kortschinski J,Leslie J R.“A Power-Cable Temperature Monitoring System,” Power Apparatus and Systems,IEEE Transactions on,vol.PAS-89,no.7,pp.1429-1433,Sept.1970.

[4] Weber,B.W.,“Cable Monitoring System,” IEEE (74 CHO832-6-PWR),p 327-331,1974.

[5] Ierusalimov M E,Kovrigin L A.“Monitoring the State of Insulation of Power Cables in the Course of Technological Treatment,” Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenij i Energeticheskikh Ob''edinenij Sng.Energetika,v 21,n 3,p 30-35,Mar 1978.

[6] Oonishi H.Urano F,Mochizuki T,Soma K,Kotani K,Kamio K.“Development of New Diagnostic Method for Hot-Line XLPE Cables with Water Trees,” Power Engineering Review,IEEE,vol.PER-7,no.1,pp.28-29,Jan.1987.

[7] 嚴(yán)璋.電氣絕緣在線檢測技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1995.

[8] 肖登明.電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2005.

[9] Soma K,Aihara M,Kataoka Y.“Diagnostic Method for Power Cable Insulation,” Electrical Insulation,IEEE Transactions on,vol.EI-21,no.6,pp.1027-1032,Dec.1986.

[10] Kumazawa T,Hotta M,Sugiyama S,Hashizume T,Tani T.“A new hot-line diagnostic method for XLPE power cables-AC superposition method,” Properties and Applications of Dielectric Materials,1997.,Proceedings of the 5th International Conference on,vol.1,no.,pp.394-397 vol.1,25-30 May 1997.

[11] 王昌長.電力設(shè)備的在線監(jiān)測與故障診斷[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[12] Muto H,Yamashita Y,Maruyuma Y,Iwata Z.“A study on leakage current characteristics of field aged XLPE cable,” Properties and Applications of Dielectric Materials,1991.,Proceedings of the 3rd International Conference on,vol.,no.,pp.494-497 vol.1,8-12 Jul 1991.

[13] Yagi Y,Tanaka H,Kimura H.“Study on diagnostic method for water treed XLPE cable by loss current measurement,” Electrical Insulation and Dielectric Phenomena,1998.Annual Report.Conference on,vol.,no.,pp.653-656 vol.2,25-28 Oct 1998.

[14] 柴旭崢,關(guān)根志,賀景亮,等.XLPE電力電纜絕緣在線監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電工技術(shù),2002,(6).

[15] 羅華煜,關(guān)根志,易小羽.基于接地線電流法的電力電纜絕緣在線監(jiān)測[J].高電壓技術(shù),2005,(11).

[16] Zhu D,McGrail A J,Swingler S,Auckland D W,VarlowB R.“Partial discharge detection in cable termination using acoustic emission techniques and adaptive signal processing,” Electrical Insulation,1994.,Conference Record of the 1994 IEEE International Symposium on,vol.,no.,pp.74-76,5-8 Jun 1994.

[17] Tian Y,Lewin P L,Davies A E,Hathaway G.“Acoustic emission techniques for partial discharge detection within cable insulation,” Dielectric Materials,Measurements and Applications,2000.Eighth International Conference on (IEE Conf.Publ.No.473),vol.,no.,pp.503-508,2000.

[18] Katsuta G,Toya A,Muraoka K,Endoh T,Sekii Y,Ikeda C.“Development of a method of partial discharge detection in extra-high voltage cross-linked polyethylene insulated cable lines,” Power Delivery,IEEE Transactions on,vol.7,no.3,pp.1068-1079,Jul 1992.

[19] Tian Y,Lewin P L,Davies A E,Sutton S J,Swingler S G.“Partial discharge detection in high voltage cables using VHF capacitive coupler and screen interruption techniques,” Electrical Insulation,2002.Conference Record of the 2002 IEEE International Symposium on,vol.,no.,pp.87-90,7-10 Apr 2002.

[20] Tian Y,Lewin P L,Davies A E.“Comparison of on-line partial discharge detection methods for HV cable joints,” Dielectrics and Electrical Insulation,IEEE Transactions on,vol.9,no.4,pp.604-615,Aug 2002.

[21] 黃婷.電力電纜局部放電定位方法的研究[D].2009.

[22] Heizmann Th,Aschwanden Th,Hahn H,Laurent M,Ritter L.“On-site partial discharge measurements on premoulded cross-bonding joints of 170 kV XLPE and EPR cables,” Power Delivery,IEEE Transactions on,vol.13,no.2,pp.330-335,Apr 1998.

[23] Schichler U.“A sensitive method for on-site partial discharge detection on XLPE cable joints,” Properties and Applications of Dielectric Materials,1997.,Proceedings of the 5th International Conference on,vol.2,no.,pp.1099-1102 vol.2,25-30 May 1997.

[24] Lemke E,Strehl T,Russwurm D.“New developments in the field of PD detection and location in power cables under on-site condition,” High Voltage Engineering,1999.Eleventh International Symposium on (Conf.Publ.No.467),vol.5,no.,pp.106-111 vol.5,1999.

[25] Craatz P,Plath R,Heinrich R,Kalkner W.“Sensitive on-site PD measurement and location using directional coupler sensors in 110 kV prefabricated joints,” High Voltage Engineering,1999.Eleventh International Symposium on (Conf.Publ.No.467),vol.5,no.,pp.317-321 vol.5,1999.

[26] Pommerenke D,Strehl T,Heinrich R,Kalkner W,Schmidt F,Weissenberg W.“Discrimination between internal PD and other pulses using directional coupling sensors on HV cable systems,” Dielectrics and Electrical Insulation,IEEE Transactions on,vol.6,no.6,pp.814-824,Dec 1999.

[27] 樊冰.電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)終端裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華北電力大學(xué)(北京),2006.

[28] 楊文英.電力電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D].東北電力大學(xué),2008.

[29] Everest,Charles E.“Multi-point Temperature Measurement Using Infrared Temperauture,”Transducers Instrumentation in the Aerospace Industry, v 32,p 681-686,1986.

[30] Samson P J. “Analysis of the wavelength dependence of Raman backscatter in optical fibre thermometry,” Electronics Letters,vol.26,no.3,pp.163-165,1 Feb.1990.

[31] Ichino T.Suzuki T,Wada T,Sadahiro T.“Measurement of conductor temperature of power cable by optical fiber sensor,” Dielectric Materials,Measurements and Applications,Seventh International Conference on (Conf.Publ.No.430),vol.,no.,pp.303-306,23-26 Sep 1996.

[32] 彭超,趙健康,苗付貴.分布式光纖測溫技術(shù)在線監(jiān)測電纜溫度[J].高電壓技術(shù),2006,(8).

ReviewofCommonOn-lineMonitoringMethodsforPowerCableConditions

LIWen-quan，LANSheng

(College of Electrical Engineering and Automation，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350108，China)

On-line monitoring items of power cables include insulation resistance,dielectric loss,partial discharge,grounding current and temperature and so on.The passage introduces existing on-line monitoring methods of power cable insulation and temperature at home and abroad,analyses the advantages and disadvantages of these methods,predicts the development trend of them.

power cable,condition,on-line monitoring

1004-289X(2013)06-0001-07

TM247

B

2013-03-08

李文泉(1985-)，男，碩士研究生，主要從事電纜絕緣在線監(jiān)測技術(shù)的研究工作。