本發(fā)明屬于電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷領(lǐng)域，尤其涉及一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，本發(fā)明同時涉及了該監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市規(guī)模的逐步擴大，配電網(wǎng)的負荷密度不斷增大，對其供電可靠性要求越來越高。國家發(fā)展改革委關(guān)于加快配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃明確提出：采用先進物聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代傳感和信息通信等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的在線監(jiān)測，提高預(yù)警能力和信息化水平；提高故障定位能力，實現(xiàn)配電網(wǎng)實時可觀可控，變“被動報修”為“主動監(jiān)控”。

2、電力電纜作為配電網(wǎng)最為關(guān)鍵的一個組成部分，長期運行后，電力電纜會在水分的侵蝕作用下，或和土壤中某些成分發(fā)生反應(yīng)后，絕緣性能大幅降低：諸如此類，都是引發(fā)電纜絕緣擊穿事故之因素。而電纜所處的環(huán)境比較復(fù)雜，給故障的排查造成極大的難度。分析過去幾年間全球范圍內(nèi)經(jīng)報道的電網(wǎng)事故可知，電纜故障具有多發(fā)性、后果嚴重的特點。

3、電纜檢測有助于跟蹤了解電纜的運行狀態(tài)，盡早地識別并解決故障隱患，從而確保電纜的長時間穩(wěn)定運行。以往，國內(nèi)在這方面選擇預(yù)防性試驗方法，它屬于離線檢測方法，需要在停電后才能進行。它具有檢修時間長、消耗成本高等缺點，無法適應(yīng)當前的用電需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)空缺，提供一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，其一方面能夠提取包含電纜主電流，電纜頭外屏蔽電流，接地電流的電流信息，還能通過所采集的電流信息進行絕緣介質(zhì)損耗角正切進行估算；此方法提供電纜絕緣介質(zhì)老化決策依據(jù)，在識別到明顯異常老化故障后及時進行預(yù)警，避免惡劣事故的發(fā)生。

2、本發(fā)明涉及一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，所述的在線監(jiān)測裝置設(shè)置在待測電纜的兩端，其特征在于：所述在線監(jiān)測裝置包括模擬量采集端、控制核心端、裝置供電和云端數(shù)據(jù)處理部分，所述模擬量采集端及云端數(shù)據(jù)處理部分與控制核心端數(shù)據(jù)連接，所述的裝置供電端與模擬量采集端、控制核心端和云端數(shù)據(jù)處理部分連接并為其供電；

3、所述模擬量采集端包括第一電流互感器、第二電流互感器、第三電流互感器，分別采集電纜主電流、電纜頭外屏蔽電流及接地電流；

4、所述的控制核心端與云端數(shù)據(jù)處理部分封裝在金屬盒中，所述金屬盒上設(shè)置數(shù)據(jù)接口連接模擬量采集端及控制核心端，所述云端數(shù)據(jù)處理部分與控制核心端數(shù)據(jù)連接。

5、所述控制核心端為stm32系列的mcu，在mcu與模擬量采集端之間設(shè)置ad轉(zhuǎn)換芯片，所述的云端數(shù)據(jù)處理部分包括gps模塊與4g模塊。

6、所述裝置供電端為鋰電池，所述的裝置供電端還包括光伏板及ct在線取電單元，所述的光伏板與ct在線取電單元與鋰電池連接并對其進行充電。

7、一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：

8、1)模擬量采集端將從電纜上采集到的電流數(shù)據(jù)進行收集，而后經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換后，送入mcu中；

9、2)mcu收到電流數(shù)據(jù)后，mcu先進行fft分析，將處理后的信號通過4g網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給云端服務(wù)器；云端數(shù)據(jù)處理部分根據(jù)所采集的電流信息進行絕緣介質(zhì)損耗角正切估算得到對應(yīng)的介損值；

10、3)將得到的介損值與閾值進行比較，從而判定電纜的老化情況。

11、步驟2中的介損值計算包括如下步驟：

12、2-1)通過相位差計算得到兩段接地電流ict1+ict2相對某相主電流的超前角度y，

13、2-2)根據(jù)三相電流中具體老化的相位，則所述的介損值為所述相位老化新增量和原始量向量之和與當前相位超前纜芯電流向量偏轉(zhuǎn)90°后得到的向量之間的向量夾角。

14、步驟2-2)中，所述的介損值具體計算如下：

15、當a相異常老化，則120°＜y＜210°，則有：

16、δa≈90°-∠(δiδa，ia)＝-y+210°

17、當b相異常老化時，則0＜y＜90°，則有：

18、δb≈90°-∠(δiδb，ib)＝-y+90°

19、當c相異常老化，則-120°＜y＜-30°為，此時：

20、δc≈90°-∠(δiδc，ic)＝-y-30°

21、其中，δa、δb、δc分別為a、b、c三相主絕緣的介質(zhì)損耗角度，δiδa、δiδb、δiδc分別為a、b、c三相主絕緣老化后的泄露電流向量，ia、ib、ic分別為a、b、c三相主絕緣正常情況的泄露電流向量。

22、則可根據(jù)y的取值，求得介損角度的估算值。

23、本發(fā)明所達到的有益效果：

24、本發(fā)明提供一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，其一方面能夠提取包含電纜主電流，電纜頭外屏蔽電流，接地電流的電流信息，還能通過所采集的電流信息進行絕緣介質(zhì)損耗角正切進行估算；此方法提供電纜絕緣介質(zhì)老化決策依據(jù)，在識別到明顯異常老化故障后及時進行預(yù)警，避免惡劣事故的發(fā)生。此方法不僅提高了老化電纜故障識別的效率，同時還減少了由于主觀人為判斷帶來的老化故障判斷誤差。本發(fā)明最終可應(yīng)用在電纜接頭柜中，可以有效保證電纜的安全穩(wěn)定運行。

技術(shù)特征：

1.一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，所述的在線監(jiān)測裝置設(shè)置在待測電纜的兩端，其特征在于：所述在線監(jiān)測裝置包括模擬量采集端、控制核心端、裝置供電和云端數(shù)據(jù)處理部分，所述模擬量采集端及云端數(shù)據(jù)處理部分與控制核心端數(shù)據(jù)連接，裝置供電端與模擬量采集端、控制核心端和云端數(shù)據(jù)處理部分連接并為其供電；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述控制核心端為stm32系列的mcu，在mcu與模擬量采集端之間設(shè)置ad轉(zhuǎn)換芯片，所述的云端數(shù)據(jù)處理部分包括gps模塊與4g模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述裝置供電端為鋰電池，所述的裝置供電端還包括光伏板及ct在線取電單元，所述的光伏板與ct在線取電單元與鋰電池連接并對其進行充電。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法，其特征在于：包括如下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線監(jiān)測方法，其特征在于：步驟2中的介損值計算包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線監(jiān)測方法，其特征在于：步驟2-2)中，所述的介損值具體計算如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種雙端電纜老化在線監(jiān)測裝置，屬于高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域。包括模擬量采集端、控制核心端、裝置供電端和云端數(shù)據(jù)處理部分。所述模擬量采集端包括第一電流互感器、第二電流互感器、第三電流互感器，本發(fā)明同時提供了該裝置的在線監(jiān)測方法，其通過FFT分析進行相位比對分析估算絕緣介質(zhì)損耗角正切；從而通過本裝置實現(xiàn)基于絕緣介質(zhì)損耗估算的電纜老化在線監(jiān)測。此方法不僅提高了電纜在線老化監(jiān)測的效率，同時還減少了由于主觀人為判斷帶來的故障判斷誤差。

技術(shù)研發(fā)人員：劉剛,張圓明,李瑞,邱冬,李旭,翟凱迪,鮑詩杰,陳建建,張鵬飛,陳莎
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21