电力电缆绝缘分布式在线监测

电力电缆绝缘在线监测方法分析发布时间：2022-05-12T07:18:40.419Z 来源：《福光技术》2022年10期作者：张永[导读] 电缆是电网的重要组成部分，所以电缆的绝缘性好坏也在很大程度决定了电网的安全运行。

国网福州供电公司自贸区供电服务中心福建福州 350015摘要：电缆是电网的重要组成部分，所以电缆的绝缘性好坏也在很大程度决定了电网的安全运行。

导致电缆绝缘性降低的因素很多，例如电缆内部放电也会使电缆绝缘性发生改变，一旦电缆的绝缘性降低了，将会使电网的安全运行存在很大的潜在威胁。

除了内部放电会带来影响，很有很多的影响因素造成电缆绝缘性破坏。

例如铺设的电缆绝缘层材料厚度不足并且将该电缆置于高压高温环境下，则很容易使电缆的绝缘层发生氧化、热裂解，从而导致绝缘击穿。

电缆敷设于污水沟底下，受到污水侵蚀，绝缘损坏发生相间短路，引燃污水附近沼气，发生爆炸。

这些导致电缆绝缘性遭到破坏的因素会使电力系统存在重大的安全隐患。

因此，对电缆进行实时在线绝缘监测是一个必然发展趋势。

关键词：电力电缆；绝缘在线监测；方法1电力电缆绝缘在线监测的优势电缆绝缘水平在线监测装置能够让电力部门在不断电的情况下进行操作，这样可以对电缆的故障问题进行实时排查，从而延缓电缆使用寿命，让电缆能够更加长期稳定的运行。

除了对电缆使用情况进行实时监测，装置还能够通过采集到的新数据和装置中以前保存的数据进行对比分析，对电缆绝缘状况进行在线评估并且预测出未来电缆绝缘老化速度的快慢，从而可以让电力部门对电缆进行预防性的检修。

影响电缆绝缘水平变化的因素有很多，和传统的离线检测相比，在线绝缘监测装置对电缆绝缘状态进行在线监测有以下优点：（1）相对于离线绝缘监测，在线监测不需要进行断电操作，这避免了预防性试验带来的经济损失，而且装置采集到的数据具有实时性，能让电力部门对电缆出现的问题更快的进行检修。

（2）在线绝缘监测相对于离线监测技术，还在很大程度上降低了维护成本。

电力电缆绝缘在线监测方法分析毛振宇1伍振园1吴颖煜1王朋朋2杜璇2（1.广西电网有限责任公司桂林供电局，广西桂林541002；2.上海博英信息科技有限公司，上海200240）摘要：随着电力需求的增加，电力电缆的稳定运行成为供电可靠性和供电质量的重要保障，因此，电力电缆绝缘在线监测势在必行。

现对直流法、交流叠加法、介质损耗因数法、局部放电法等绝缘在线监测方法的原理进行了梳理，总结了各种监测方法的优缺点，并分析了绝缘在线监测技术存在的问题及发展方向。

关键词：电力电缆；绝缘在线监测；寿命评估0引言随着我国经济实力的不断增长，人们对电力的需求日渐提高，供电质量也成为电力部门重要的考核指标。

电力电缆作为电网运行不可或缺的组成部分，其举足轻重的地位不言而喻。

由于大多数电缆铺设在地下，不仅不容易查找故障点位置，如果不能及时排除还会造成停电的风险。

电缆绝缘在线监测可以实时监控电缆的运行状态，及时发现故障隐患，进行绝缘老化趋势分析，并预测电缆寿命，对电缆的可靠运行有深远的影响。

因此，电力电缆绝缘在线监测势在必行。

电缆绝缘在线监测系统需根据电缆的分布情况布置监测点，监测点数量相对较多，与之匹配的监控终端和系统通信节点都要相应增加，这从设备成本上就限制了该技术的发展。

更有一些监测点需要在铺设电缆的同时布置，增加了老旧线路的改造困难。

由于现场强电磁场的干扰，系统对通信设备的抗干扰能力、精度、响应时间都有着较高的要求；同时，要实现多点实时监测，这就对通信技术的高速传输和系统的稳定性提出了更高的要求。

1电力电缆绝缘在线监测方法的原理分析在国外，日本早在20世纪80年代初就对电缆在线监测领域进行了探索，并开发了多种监测技术，如直流分量法和介电损耗法，为在线监测技术的发展打下了基础。

西方国家也相继开展了大量电缆在线监测技术的相关研究，并制定了行业标准，也取得了丰硕的成果[1]。

在在线监测方面，我国的相关研究比较滞后。

研究单位主要是高校和电力方面的科研院所，清华大学、上海交大、武汉高电压研究所等机构在这方面的研究上都取得了长足进展。

XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述摘要：电力电缆在电力系统电力供应中的应用越来越广泛,供电质量的可靠性也越来越为供电企业和电力用户所关心，电力电缆的可靠性是保证供电可靠性的重要环节之一.如何实现电力电缆的在线监测和状态检修，一种重要的前提就是对电力电缆进行实时的状态检测。

本文基于交联聚乙烯电缆（XLPE电力电缆）绝缘在线检测技术的地位和意义，梳理了国内外XLPE电力电缆在线检测技术的研究现状，，并探讨了XLPE电力电缆绝缘在线检测技术的发展方向，阐述了电力电缆绝缘故障在线监测系统的国内外技术现状和发展趋势，在此分析的基础上认识到电缆绝缘在线监测是迫切需要的。

关键词：XLPE电力电缆；电缆绝缘；在线检测1 电缆绝缘在线检测的意义电力电缆是电力系统的重要组成部分，随着企业生产的发展,对电力需求的不断增加，电力电缆的使用量也在逐年增长,现代化企业的生产要求电力电缆的运行必须是长期、连续和安全稳定［1］.因此如何保证电力电缆安全稳定运行是电力系统中长期研究的一个多因素、非常复杂的课题。

长期以来，为了防止事故的发生，对电力系统运行中的设备，一直坚持定期进行预防性试验的制度.这对保证设备在电力系统中安全可靠地运行、防止事故的发生起了很好的作用［2].但是随着电力生产的发展,传统的常规性预防试验，已经满足不了安全生产的需要。

这是因为常规预防性试验需要停电测试，而且两次试验间隔时间过长，所以不易及时发现设备的绝缘缺陷，而且停电还要造成一定的损失。

因此对电力系统中设备的绝缘进行实时监测显得极为重要了.随着电力系统的不断发展，电力电缆的应用越来越多，很多单位无法根据规程按时完成预防性试验任务，所以电力电缆设备绝缘的在线监测势在必行。

在线监测就是在工作电压下对电力电缆绝缘状况进行实时监测，把计算机引入测量系统,对测量过程实现自动化，对数据处理实现智能化[3].与此同时,随着现代化技术的飞跃发展,特别是电子、计算机和各种传感器技术的新成就，都为开展电力设备绝缘的带电检测和在线监测技术提供了有利条件［4］.对电力电缆进行带电检测,可以缩短检测周期,提高及时发现绝缘缺陷的概率，从而降低绝缘事故，这一点在电力电缆设备投入运行的初期和老化期是尤其重要的［5]。

探讨110kV及以上电力电缆故障在线监测与定位系统方案
110kV及以上电力电缆是电网输电的重要组成部分，其运行稳定与否直接关系到电网
的安全稳定运行。

由于电缆在长期运行中受到各种外界因素的影响，如潮湿、高温、通信
干扰等，电缆故障时有发生的可能。

为了及时发现和处理电缆故障，保障电网的安全运行，110kV及以上电力电缆故障在线监测与定位系统方案逐渐成为了电力行业的研究热点。

一、110kV及以上电力电缆故障在线监测技术方案
1. 电缆局部放电在线监测技术
局部放电是电缆故障的常见前兆，可以通过监测局部放电信号来判断电缆的运行状态。

采用无线传感器和互联网技术，可以实现对电缆局部放电信号的实时监测和远程数据传输，从而为故障的预防和定位提供数据支持。

2. 热影像在线监测技术
热影像技术可以通过红外摄像头对电缆的温度进行监测，及时发现过热部位，预防电
缆的故障发生。

结合智能算法，可以实现对温度异常的自动识别和报警，提高故障预警的
准确性和及时性。

3. 电缆振动在线监测技术
在电缆发生故障前，通常会产生一定的振动信号，利用振动传感器可以对电缆的振动
信号进行监测和分析，及时发现电缆的异常振动情况，为故障的预警和定位提供依据。

二、110kV及以上电力电缆故障在线定位技术方案
1. 电缆故障在线定位技术
通过在线监测系统采集的信号数据，结合故障定位算法，可以实时判断电缆故障的位置。

在实际系统中，可以采用分布式传感器布置的方式，提高故障位置定位的准确性和精度。

2. 故障波形识别技术
通过对电缆故障波形的识别和分析，可以快速准确地定位电缆故障点，为故障的处理
和修复提供方向。

电缆绝缘在线监测与诊断发表时间：2017-03-21T16:01:52.673Z 来源：《基层建设》2016年第34期作者：赖俊华[导读] 本文介绍了引发电缆故障的主要原因和电缆故障的类型，阐述了目前常用的几种在线监测技术及故障诊断方法，针对故障引发原因，提出了电缆故障的预防措施降低电缆故障的发生率。

广东电网有限责任公司东莞供电局广东省东莞市 523000摘要：随着东莞地区经济的发展，电力电缆的应用越来越广泛，电力电缆目前主要应用于污秽区域、城市繁华人口聚集区域、工矿企业、无行线走廊的区域，具有安全、可靠、占地面积少、美化城市环境等优点。

本文介绍了引发电缆故障的主要原因和电缆故障的类型，阐述了目前常用的几种在线监测技术及故障诊断方法，针对故障引发原因，提出了电缆故障的预防措施降低电缆故障的发生率。

关键词：电力电缆；绝缘；在线监测；故障诊断由于电缆多埋于地下，一旦发生故障时，将不易查找，不仅花费大量的人力、物力，并可能造成不可估量的停电损失。

如何准确、快速的找到电缆故障点成了供电部门关注的问题，而影响电缆安全可靠运行的关键因素是电缆绝缘的好坏。

过去，使用的预防性试验主要是定期停电进行试验、维护和检修、这种固定“计划检修”模式不能及时发现电缆的早期缺陷。

为防止突发事故发生，对电缆运行状态进行实时的在线监测显得较为迫切。

采用状态监测与故障诊断技术后，可以使设备从“到期必修”过渡到“该修则修”。

1．电缆绝缘损伤的原因目前电缆故障的第一大原因是外力破坏占到61%，电缆本身及其附近质量问题占22%，敷设时损伤占10%，其它占7%。

故障原因具体可以分为以下几类。

1.1机械损伤机械损伤占电缆故障原因的绝大部分，主要由在敷设过程中拉力较大，或者电缆沟内进行其它市政、管道等工程的施工造成电缆损伤，电缆机械损伤，除少数断裂等严重损坏外，绝大部分都是轻微损伤，没有造成故障，但经过几个月甚至几年的发展，形成故障。

1.2绝缘受潮由于电缆敷设环境大多较为恶劣，污秽潮湿的环境逐渐侵蚀着电缆的绝缘，可能造成故障，如果电缆质量较差，护套出现裂缝，或接头盒、终端盒结构不密封引起进水等都会加大电缆绝缘受潮的概率。

低压电缆绝缘状态在线检测摘要：本文在界定低压电缆涵义和在线检测涵义及意义的基础上，通过说明和举例的方法，给出了几种常用低压电缆绝缘状态在线检测方法和其有效实施方法需要解决的问题。

希望本文的分析能为丰富低压电缆绝缘状态检测提供一定的理论借鉴和实践参考。

关键词：低压电缆绝缘状态在线检测当前，绝大多数低压电缆用橡胶做绝缘材料，氧化分解能硫化橡胶的电物理和机械性能，使得电缆老化迅速，绝缘击穿或短路现象会最终发生。

而低压电缆绝缘状态的在线检测可以精确评估电缆技术和运行状态，尽早发现电缆绝缘缺陷，并采取适当的维修措施，以确保设备的安全运行和可靠使用，而且还具有非常重要的防火功能。

基于此，本文讲就这一问题进行分析。

1 低压电缆和在线检测1.1 低压电缆涵义界定按照耐受电压的不同，可以将电力电缆简单划分为低、中和高压电缆。

一般而言，低压电缆是指电压在0.6/1KV及以下的电缆，如300/300V 450/750V电缆。

其与中压和高压电缆的区别就在于有不同的耐受电压和绝缘及护套结构。

1.2 在线检测涵义界定和意义如果按照电缆运行是否带电对其进行测试和测量划分，可以将检测划分为运行停止检测和在线检测两种，在线检测是指对电缆在带电情况下进行的监测。

其可以解决以往停止运行状态绝缘检测状态下间隔时间过长，不能及时发现电缆绝缘缺陷，特别是测试时会造成一定经济损失的弊端。

总体而言，低压电缆绝缘状态的在线检测一方面在工作中完成测量，保证了供电效率，低压下测试也降低了对电气设备绝缘的损坏；另一方面运行测试比停止运行测试更能准确测出电气设备绝缘情况，且可随时测量，保证了故障的发现和排查的实效；此外，在线检测还有利于建立电气设备绝缘状态数据库，可以综合分析电缆绝缘趋势和预测绝缘寿命，并预警潜在的绝缘故障，特别是在线监测还不需要设置测量临时接线，降低了检测成本，提高了检测效率。

2 低压电缆绝缘状态在线检测的方法当前低压电缆绝缘状态常用的在线检测方法主要有介质损耗法、温度法、局部放电法等。

刍议电力电缆绝缘在线监测系统设计及故障分析近年来，我国电力系统运行环境日趋复杂，电力电缆绝缘在线监测系统技术要求逐步增加，为了全面满足人们对于电力系统应用需求，电力电缆绝缘在线监测技术的应用以及系统的构筑逐步发展完善。

本文介绍电力电缆在线监测系统的总体设计及软硬件设计，模拟试验证明，该系统能够有效判断电力电缆是否有绝缘老化或者击穿现象出现。

标签：电力电缆；绝缘；在线监测；故障诊断；系统1 电力电缆绝缘监测系统总体设计电力电缆绝缘监测系统原理如图1 所示。

现场监测单元需要达到一定的精度，但是一味地追求高精度会造成设计成本的增加，因此需要在系统的稳定性与精度之间找到一个合理的平衡点。

通过各项指标的分析，监测单元的测量精度一般定为0.2 级。

2 监测系统硬件设计现场监测单元主要由微处理器（ARM 构架的LPC2214）、FPGA、信号调理电路以及液晶显示等部分组成。

ARM 平台系统结构图如图2 所示。

ARM 架构的微处理器能够支持实时仿真与跟踪32 位的CPU，LPC2214 是有极低功耗，32 位的定时器以及9 个以上的外部中断。

微处理器在系统中的主要作用是采集、调理信号以及对存储进行相关的控制，处理故障信号，提取特征与运算参数，和上位机保持通信，上传所检测出来的参数信息，以利于上位机综合评估电力电缆的运行情况，进而为电力电缆的绝缘性提供量化依据。

系统采用MAX485 芯片实现上位机和现场检测单元之间的通信连接。

MAX485 芯片主要是由可控驱动器与可控接收器两部分组成。

2.1 电流传感器与信号调理电路设计考虑到系统中接地电流较大，采用穿心式电流传感器，这种传感器不仅可以达到精度标准，同时还可以确保监测装置的电气安全性。

通过比较分析，WBI513C0 型电流传感器符合系统的要求。

穿心式输入可以保证测试装置的安全性；跟踪电流源输出有利于对信号进行分析；输入频率25～5kHz 适用于工频信号的采样。

在信号调理电路设计中，由于故障电流信号的输出最高达到100mA，所以需要增加电流或电压转换器，借助运算放大器把电压放大到合适的范围，然后输送到后续电路。

电力电缆高频分布式局部放电检测方法分析摘要：电力行业是我们国家的民生行业，是我们国家社会发展和经济建设的原动力，因此，任何时候我们都不能忽略了对于电力行业的建设。

而电缆作为电力系统中最为基本的元件，相比于电力系统而言虽然“微乎其微”。

但是确是电力运输的基础所在。

因此，我们应该不断的完善电力电缆局部放电检测技术。

并且以此为基础，保证我们国家的电力运输始终具有高效性、安全性、稳定性。

关键词：电力电缆；局部放电；脉冲极性引言：全社会对于电力能源的需求正在逐渐的增大，而电力企业为了可以提升供电质量、保证民用电的稳定性，开始逐渐的扩大电网的规模，大量的电力工程开工建设，所使用的交联聚乙烯绝缘电缆的量在逐渐的增加。

要想提升人们的生活质量，就必须要从提升电网运行的稳定性，所以就会对电力电缆的使用性能提出了更高的要求。

电缆在运输阶段就需要开展必要的检测工作，需要应用电缆局部放电检测技术，为电力电缆性能的提升打下坚实的基础。

1局部放电的基本原理及产生的原因交联电缆的绝缘体内部在制造或施工过程中可能会残留一些气泡或渗入其他杂质，在这些有气泡或杂质的区域，它的击穿场强低于平均击穿场强，因此在这些区域首先有可能发生放电现象。

在电场作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电现象，而没有贯穿在施加电压的导体之间，即尚未击穿的这种现象我们称之为局部放电。

这种放电以仅造成导体间的绝缘局部短接而不形成导电通道为限。

每一次局部放电对绝缘介质都会有一些影响，轻微的局部放电对电力设备绝缘的影响较小，绝缘强度的下降较慢；而强烈的局部放电，则会使绝缘强度很快下降。

这是使高压电力设备绝缘损坏的一个重要因素。

2局部放电的检测方法局部放电的检测是通过局部放电所产生的各种现象为依据。

通常在绝缘内部发生局部放电时会伴随出现许多现象，如电脉冲、电磁波、超声波、光和热等。

根据上述的特征，目前常用的检测方法主要有：脉冲电流法、高频电流法、超声波法、化学检测法、射频检测法、光测法等多种方法。

电力电缆绝缘在线监测方法摘要：对电力电缆进行定期的检查能够检测出电缆的绝缘情况，但离线的对电缆进行检测必须在停电后进行，影响生产生活，同时停电后检测的电缆的参数也有所不同，因此在线的对电力电缆进行检测尤为重要，本文就主要对电力电缆绝缘的在线检测及诊断进行探讨。

关键词：电力电缆；在线监测；系统设计引言在电力系统中，电缆以其占用空间小、不受自然条件影响、安全可靠性高等优势发挥着越来越重要的作用。

但目前对电缆的故障检测技术并不完全成熟，一旦发生故障，很难在短时间内排除问题，严重影响供电的恢复。

因此，需要加强电力电缆的检测技术，以保证电网供电的稳定、安全性。

在线监测技术不仅能够及时发现电力电缆绝缘缺陷，防止出现突发性电力事故，同时也能够有效减少不必要的停电检修，加强绝缘在线监测技术有着重要意义。

1 电力电缆绝缘状态在线监测研究的意义1.1 电气性能指标中压XLPE电缆绝缘检测技术发展相对成熟，但由于中压电缆和高压电缆的制作工艺、电缆结构和工作环境不一致，中压电缆绝缘性能的诊断方法并不能完全推论到高压电缆。

例如在中压电缆中，常见的老化原因之一就是水树老化，而对于高压电缆，水树影响绝缘老化问题并不突出。

因此，与水树老化状况有很强相关性的介质损耗法等方法就不适用于高压电缆的检测。

目前，高压电力电缆常用的绝缘老化状态离线检测方法有:绝缘电阻测量法、局部放电法和击穿试验法。

1.2绝缘电阻测量法绝缘电阻是反映绝缘介质阻止电流流通能力的参数，是用来判断绝缘性能是否合格、反映绝缘介质性能变化的典型依据，进行绝缘电阻测量是研究电缆绝缘特性以及在不同运行条件下使用性能等方面的重要手段。

当电缆绝缘发生老化时，电缆的绝缘电阻会逐渐下降，绝缘电阻值只有高于一定值，才能保证电缆正常工作。

2 电力电缆绝缘故障的原因一般，电线电缆的绝缘材料使用了一段时间以后，会于不同的程度上产生老化，引发绝缘材料出现老化的因素很多，有关的人员应从不同的角度来对引发其出现老化的因素综合和全方位地加以分析。

电缆绝缘在线监测及故障定位系统上海蓝瑞电气有限公司CIM-II电缆绝缘监测及故障定位系统目录一、概述...................................................................... .. (1)二、装置介绍 ..................................................................... . (1)1、工作原理 ..................................................................... ............... 1 2、功能介绍 ..................................................................... ............... 2 3、优势介绍 ..................................................................... ............... 3 4、技术指标 ..................................................................... ............... 4 5、配置介绍 ..................................................................... (4)系统简介一、概述电线电缆是最常用的电力设备，同时也是出现绝缘故障概率最高的设备，由于电缆绝缘损坏直接导致线路相间短路、单相接地等重大事故，严重影响供电可靠性。

当电缆发生故障时，人工寻找故障点比较困难。

因此，对电缆绝缘状态进行在线监测及故障定位意义重大。

CIM-II电缆绝缘监测及故障定位系统是上海蓝瑞电气有限公司依托上海交通大学联合研制的，该系统由电缆绝缘在线监测装置和电缆故障智能测试仪组成。

LT03-JC绝缘在线监测装置使用说明书合肥雷拓智能科技有限公司LT03-JC绝缘在线监测装置使用说明书一、产品概述LT03-JC系列绝缘在线监测装置是一种能够在线监测高压电力电缆绝缘状态的装置，该装置的使用为诊断电缆早期缺陷和事故隐患、控制突发性绝缘事故、监测电气设备绝缘性能的好坏提供了有效的信息，并直接影响设备的安全可靠运行。

该装置安装方便、操作简单、实时性强、监测信息更加真实准确，广泛应用于0.4kV～35kV电力系统中。

该装置由高性能的单片机控制管理，液晶显示屏显示系统当前运行状态。

当诊断出运行设备故障时，指示灯、蜂鸣器同时报警、告警继电器动作，以便于设备维护人员及时了解电缆线路绝缘状态。

并且，该装置还具有RS485通信接口，以便于与上位机进行通信。

二、在线监测原理在线监测是一种在电力设备运行状态下，利用系统运行电压进行的电力设备特性参量的测量。

测量可以是连续的，也可以是间断的。

在线监测是一种非破坏性测量，由于测量是在设备运行过程中进行的，大大提高了试验的真实性与有效性，有助于及时发现电力设备潜在的缺陷和故障。

而对于高压电力电缆绝缘的在线监测，目前的方法有很多种，但是各种监测方法均有不足之处，每种都很难全面表征电缆的绝缘状况。

本公司生产的LT03-JC系列绝缘在线监测装置，是针对中性点不接地高压系统，以监测泄露电流、介质损耗角正切、等值电容等绝缘指标为基础的技术手段，综合多种监测技术的优点，有效地消除了谐波、传感器零飘等带来的测量误差，提高了测量的精度和稳定性。

硬件上采用高精度微电流传感器检测高压电力电缆的泄露电流，从电压互感器二次侧抽取电压信号，采用整形滤波放大技术进行信号处理；软件上综合采用了绝对值测量和相对值比较两种技术，有效地解决了现场干扰环境下介质损耗及阻性电流的精确测量问题，具备较高的测量精度和较强的抗干扰性能。

该装置的使用能够有效地预诊断告警，防止故障性灾难的发生，降低损失，同时可以降低维护成本，减低故障率，减少设备停运时间。