高电压设备测试试验之电缆在线监测

电力电缆故障测寻案例

01电力电缆测寻原理

电缆的优缺点电力电缆优点:具有占地少、可靠性高、维护工作量少电力电缆缺点:故障点的定位难度大电力电缆因此快速、准确锁定故障点，是减少故障修复费用及停电损失的关键因素。（1）外力破坏，机械施工，例如挖掘机等机械直接造成电缆损坏。（2）电缆的施工质量，外部环境因素和制作技术水平。（3）电缆自身的质量或老化。引起电缆故障的主要原因主要的电缆故障类型高电阻故障(断路，短路，或者线路高电阻)低电阻故障(绝缘受潮，温度过高)短路故障(三相四线中两条及以上线路发生短路)闪络故障(在高压保压过程中，突然击穿，在此电压下又能保压的故障)电缆的主要测寻方法脉冲法

脉冲法是一种运用脉冲波技术对电缆故障进行测距的方法。电缆的主要测寻方法电桥法

电桥法是在电缆线路测试端接上测试仪器，分别把电缆良好相和故障相的两段导体作为电桥的两个桥臂，然后再跨接另一端的两相导体构成一个回路。电缆故障检测原理通过发射脉冲波与反射回波来计算出故障的距离确定故障的位置。一些电阻阻值变化较小甚至开路状态的故障，可通过闪测仪来进行检测，检测过程中闪测仪发射脉冲信号，脉冲信号传输到故障端，根据行波传播理论，电缆故障部分的阻抗失配点会产生波的反射或者是减弱信号强度，从而通过对反射脉冲进行检测即可得出故障的具体位置以及具体原因。电缆故障案例分析

对于电缆故障的测寻，一般采用多种检测方法混合测量，常用的脉冲法先对电缆故障进行粗测，然后再使用声磁同步设备对故障点进行精确定位。

2015年4月某110kV电缆受外力破坏故障，电缆线路距离II段、零序过流II段保护动作，开关跳闸（全电缆线路重合闸未投），B相故障，录波测距：1.656km，保护测距：0.5km，一次故障电流15.88kA。电缆故障案例分析02电力电缆测寻案例

电缆故障案例分析经现场绝缘测试，B相电缆绝缘异常，通过脉冲反射及弧反射法测寻。电缆长度为5025米，共8个中间接头，脉冲反射法测得电缆长度及中间接头数量与实际相符，说明没有发生电缆开路故障，之后经弧反射法测得距离电缆起始点约1303米处有对地放电信号，并且采用双音频精定点仪沿线航进行声磁同步测试，测得1303米处有明显的放电声音。最终通过开挖发现，电缆受损情况严重，故确定该故障点位置。2015年5月某回路110kV某电缆线路零序过流II段、距离II段保护动作，B相故障，开关跳闸，纯电缆线路重合闸未投，一次故障电流16.4kA，录波测距3.185km，保护测距1km。电缆故障案例分析

经现场绝缘测试，B相电缆绝缘异常。电缆长度为5025米，脉冲反射法测得电缆长度及中间接头数量与实际相符，说明没有发生电缆开路故障，之后进行冲击放电，均无法得到故障点波形，测试电缆绝缘为10kΩ以上，靠故障点的放电声音进行判断，另外，该类故障一般发生在中间接头位置，故需重点关注中间接头附近的声磁信号。电缆故障案例分析

2015年9月某110kV电缆受外力破坏故障跳闸，电缆线路零序I段开关跳闸，B相故障，重合后再跳闸，距离I段保护动作。保护测距2km，录波故障电流18.088kA，测距1.644km。电缆故障案例分析

经现场绝缘测试，绝缘电阻为13.2兆欧，呈高阻状态。之后，对故障电缆继续加压（28kV）做烧穿处理，绝缘电阻下降至0欧。电缆长度为6700米，共13个中间接头，脉冲反射法测得电缆长度及中间接头数量与实际相符，经弧反射法测得距离电缆起始点约4832米处有对地放电信号，并且采用双音频精定点仪沿线航进行声磁同步测试，测得1303米处有故障，最终通过开挖发现电缆受损情况严重。电缆故障案例分析总结与思考

对无法测出故障位置，通过电桥法或者是最新的三次脉冲弧反射法进行测寻，如最终所有测寻方式均无效的情况下，只能通过对线航采用声磁同步法直接测听故障点位置。项目一电缆头温度在线检测1知识点1：电缆头温度在线检测电缆头温度在线检测山西省某市的220kv变电站的220kv的高压隔离开关的动静触头由于接触不好长期发热，没有及时发现，最终导致动静触头烧毁变形，引起重大事故，导致大面积停电，直接和间接的经济损失都达上千万元。电力设备的发热现象已经引起电力运行部门的高度重视。因此，传统的离线式温度监测方法已经无法满足如今电力生产高效以及电力运行安全、可靠的要求，迫切地需要寻找在线监测技术手段，对电力设备运行温度进行在线监测，及时发现电力设备运行温度异常状况，避免电力事故的发生。同时，对电力设备温度进行在线监测，进一步完善了电力设备状态在线监测的监测范围，为电力设备状态检修提供了表征设备运行状况的重要参数，对电力设备甚至整个电力系统的安全运行具有重大意义。对电力设备进行在线监测，并借助各种先进的计算方法对监测数据进行分析，以便及时发现设备的故障隐患，采取预防措施，实现科学的设备故障诊断和状态检修，对电力系统运行的可靠性、安全性具有重要意义。国家电网公司早在2010年颁发了《变电设备在线监测系统技术导则》并开始全面推广实施设备状态检修，全面提升设备智能化水平，推广应用智能设备和技术，实现电网安全在线预警和设备智能化监控电缆头温度在线检测牵引供电系统的基本要求问题1：为什么要对电缆头进行温度检测呢？电缆头温度在线检测电力电缆火灾事故大部分是由于温度过高引起的，电缆中间接头的温度是反映其运行状态的重要参数。通过对接头温度进行连续的测量和监视,可以全面了解其绝缘老化情况、准确评估其工作状态、及时发现其故障隐患,对提高电缆接头运行可靠性、减少故障发生次数、降低故障损失具有重要意义。电缆接头测温方法测温方法以信号采集方式划分电信号测温热电偶测温集成传感器测温光信号测温红外测温光纤光栅测温分布式光纤测温以有无电源来划分有源无线测温数字温度传感器热电阻及热敏电阻无源无线测温光信号测温分布式光纤测温分布式光纤测温技术于20世纪70年代末提出。从最近几年的实践看，分布式光纤测温系统（DTS，DistributedTemperatureSensor）已被证实是目前电缆线路负荷在线监测的最佳手段之一，同时也为运行优化工作提供详尽的电缆负荷-温度相应的历史资料，实现对电缆安全在流量的闭环管理，提高电缆的负荷安全水平和资产利用率。工作原理：DTS分布式光纤温度监测系统同时利用光纤感测信号和传输信号，采用先进的OTDR技术和Raman散射光对温度敏感的特性，探测出沿着光纤不同位置的温度的变化，实现真正分布式的测量。光信号测温通过建立电缆与通道相关数据模范，进行电缆及电缆通道探测识别、标识定位、数据采集与数据质量管控，接入或新建在线监测系统对电缆及通道资产运行状态进行智能监控和管理，通过系统实现精益化管理目标，结合运行检修实现电缆精益化闭环管理。为运维人员日常巡检、应急抢修、设备防外力破环、配网规划等提供综合服务，实现电力资产可视化、智能化、精益化管理。电缆及通道精益化管理系统数据采集管控子系统工程项目管理移动数据采集数据质量管控电力走廊空间信息图形化子系统图形化展示资产管理通道资源管理移动作业移动巡检报表统计在线监测子系统监测设备集成监测与报警移动作业辅助决策分析子系统三维可视化大数据分析决策分析光信号测温分布式光纤测温的结构设计光信号测温分布式光纤测温的结构设计光信号测温分布式光纤测温的结构设计光信号测温220kv电缆隧道高压电缆测温项目此项目为一套8通道10公里的分布式光纤测温系统设备，应用于电缆隧道220kv两回路高压电缆实时在线测温，每条电缆长度8公里，合计总长为64公里电缆，测温光缆采用直线型方式进行捆扎敷设，重点监测每500米一个的电缆接头实时温度，并加装了短信报警模块，起到提前预警的作用。光信号测温厂房电缆沟高压电缆测温此项目为一套8通道10公里的分布式光纤测温系统设备，应用于厂房的电缆沟高压电缆测温，测温光缆采用直线型方式进行捆扎敷设，实时在线监测电缆的温度运行情况。光信号测温

分布式光纤测温系统的特点（1）可实现多点测温，测温范围更广，距离更长，测量和定位的精度更高，安装难度更小，更不易受外部环境影响，更加稳定可靠。（2）电缆易发事故报警系统灵敏度更高，可有效避免事故发生。（3）通过进一步改良可以作为一种新的技术手段应用在电缆绝缘的在线监测领域。（图为工作人员在查看电缆温度）无源无线测温随着传感器技术的发展，为了突破电池供电带来的问题障碍，采用电场取电、磁场取电、射频供电温差供电、声表面波技术等无源传感技术脱颖而出，已经被视为电力设备温度在线监测传感器的技术发展方向，无源传感器技术不需要电池供电。无源传感技术，取代电池供电无源无线测温技术采用声表面波传感技术（SAW，surfaceacousticwave,）。声表面波传感器原理：当被测对象温度变化时，元器件谐振频率随之发生变化，通过对谐振频率的测量得出被测对象的温度。无源无线测温具体实施方案(1）每个温度监测点上安装一个无线温度传感器，定时测量温度后，将温度数据通过无线方式传递给测温通讯终端（即主机接收装置）；（2）每个无线温度传感器具有唯一的32bits编号，实际安装使用时需要记录每个传感器的安装地点，并与编号一起存入温度监测工作站计算机数据库中；（3）接收无线温度模块发送的温度数据和对应模块编号，这些数据被缓冲存储在其内部存储器中。当收到温度监测工作站的通信命令后把各传模块的编号和温度测量数据发送出去；无源无线测温具体实施方案（4）测温通讯终端自动与无线传感器建立通信联系，一般测温通讯终端能够接收半径约20米范围内所有无线传感器发出的温度数据。因此测温通讯终端的安装数量和具体位置应根据无线温度传感器的安装数量和位置来确定；（5）每个配电室设立一个或多个壁挂接收装置，主控室后台经RS485总线/光纤/数传模块通信接口转换器与各配电室壁挂接收装置连接；（6）后台监测计算机从测温通讯终端采集各监测点的运行温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过热或急剧升温立即报警。光信号测温无源传感技术的优势（1）采用无源传感器技术的温度在线监测传感器可以在电力设备生命周期内免维护，提升了电力设备温度在线监测系统的可靠性。（2）不需要电池，没有高温爆炸的安全隐患，安全性高；同时，能够持续对电力设备的高温进行监测，让用户能够在事故发生前及时发现设备隐患和故障。（3）无源传感技术的应用，能够大量减少电池的使用，减少了电池带来的各种污染，对环境保护做出了贡献，具有一定的社会价值。物联网技术物联网技术物联网技术的核心依旧是互联网技术，它通过一定的设备，例如红外感应器、传感器射频识别或者激光扫描器等与任何设备实现连接，采集相关的信息。该技术下的信息采集具有数字化特点，它能够通过先进的技术将所采集的信息进行数字化处理，同时他也使得其信息更加全面而丰富。首先来说，该技术下的信息采集技术具有多样化、全面化的特点，满足用户的使用要求，其次，信息采集技术还具有统一性、对口性的特点，其所采集的技术可以直接运用于对设备的分析，减少了处理、转化和分析环节；最后，该技术模式下的信息采集几乎能够供应对变电站设备的各项分析，例如故障诊断、状态分析等等。系统物理结构

物联网技术被视为继计算机、互联网之后的下一次信息技术浪潮和新技术的引擎，我国已经将物联网技术作为国家新兴战略产业之一，并明确提出物联网将融入到智能电网的建设中。电力设备温度在线监测的物联网架构分为三层，感知层、网络层、应用层。感知层：采集电力设备的实时温度数据，对于电力设备温度监测系统，主要采用无线通信技术。网络层：支撑感知层和应用层之间的信息传输以及数据通信应用层：对采集到的各电力设备的温度数据进行分类、综合、转换、分析、决策、共享，其重点是构建为能为不同应用提供服务的智能化平台，能够提供各种异常报警、趋势分析、在线诊断、数据共享等服务。物联网技术系统组成物联网技术在无线物联网中，位置信息对整个火灾系统实时检测起着重要作用。整个网络中各节点规模大但能量有限，且呈现随机布放，限制了无线通讯距离，在定位算法及技术上提出了高要求，一般情况下需具备以下特点：（1）自组织性：物联网中的各个节点是任意排列的，其定位不依赖于全局基础设施。（2）纠错性：整个网络中各节点规模大但能量有限，硬件配置低，会产生误差，所以在算法中要有很好的纠错能力。（3）高能效性：为了减少各个节点间进行无线通信所消耗的能量，这样可以增加网络节点的使用寿命。（4）分布式：各个物联网中的各个节点应独自计算自己的位置。物联网技术的应用，是实现电力设备温度在线监测的基础，同时也可以提高电力设备温度在线监测系统的可靠性、安全性、实时性。