扬州扬普特种电缆有限公司

杨普-扬普电缆综合电缆解决方案

为了满足城市大容量电能传输的需求,具备大导体截面、大载流量的高压和超高压电缆成为了城市电力输送的主力军,国内大型城市均在规划、建设或已使用高电压等级的输电电缆网络。因此,输电电缆在电力系统中的安全稳定可靠运行也就显得十分关键。

以上海地区为例,目前上海市辖区内有110kV 及以上输电电缆超过4000km,并且每年辖区内输电电缆数量均保持12%左右的速度增长,快速增长的线路长度加大了高压电缆运维检修人员的工作负担。根据统计,上海市从事超高压输电电缆运维检修管理的人员约200人,难以满足如此大规模电缆的日常运行维护,因此需要大量在线监测装置对运行电缆的状态进行监测。

电缆局部放电在线监测方案

在电网设备运行管理中需重点监控电缆及其通道的情况,要确保电缆的安全、稳定运行就要提升电缆运行状态在线监测的水平。我司多年来在电缆隧道在线监测中的综合应用,引进安装了多套电缆在线监测综合解决方案,包括电缆本体运行监测系统、隧道环境监测系统、隧道安防监控系统和专业监控系统等,并建立了高压（特高压等）电力隧道一体化综合管理平台等多种综合解决方案。该系列综合方案具备实时监测能力、全面展示能力和准确检测能力。

一、脉冲电流监测技术

局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移动。每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质，引起试样外部电极上的电压变化。另外，每次放电过程持续时间很短，在气隙中一次放电过程在 10ns 量级；在油隙中一次放电时间也只有 1ms 。根据 Maxwell 电磁理论，如此短持续时间的放电脉冲会产生高频的电磁信号向外辐射。局部放电监测法即是基于这两个原理。常见的监测方法有脉冲电流法、无线电干扰电压法、介质损耗分析法等等。特别是，二十世纪八十年代由 S. A. Boggs 博士和 G. C. Stone 博士提出的超高频监测法近年来得到广泛关注，并逐渐有实用化的产品问世。

脉冲电流法是一种应用最为广泛的局部放电测试方法，国际电工委员会（IEC）专门对此方法制定了相关标准（IEC-270）。该标准规定了工频交流下局部放电的测试方法，同时，此方法也适合于直流条件下的局部放电测量。脉冲电流法的基本测试回路分为直测法和平衡法两种。直测法常遇到各种干扰，特别是在现场环境下，会严重影响测试灵敏度。而平衡法由于其抑制共模干扰的优良性能，得到广泛采用。平衡法测试回路有西林电桥、差分电桥以及双电桥等形式。目前西林电桥干扰抑制比可达到几十，差分法可达到数百甚至上千。但是，平衡法的测量灵敏度一般比直测法低。

1.1监测系统架构及原理

根据各变电站电缆结构特点，现场每一根电缆接地线分别安装 HFCT 高频电流传感器，变电站现场将采用分布式电缆绝缘在线监测装置，数据统一上传到后台监控主机。

高压电缆绝缘在线监控系统主要由集控中心服务器、变电站数据采集单元、远程监控终端、信号传感器构成。通过 HFCT 高频电流传感器来获取电缆局放来监测电缆的运行时局部放电数据，采用现场总线或网络通讯协议以光缆方式将监测数据发送给变电站监控主机，监控中心服务器可以对下面所属的电力电缆多状态参量进行集中监测、数据分析、管理和实时控制。用户可通过电脑监控软件、手机端、IE 浏览各监测点的电缆运行状态并可实时控制现场的监控设备。

PD2000D-RP 系列局部放电在线监测系采用高频电流传感器（HFCT）用于监测高频脉冲泄漏电流。由于高压设备四周总是充斥着各类噪声，因而要求监测仪器具有高性能系统配置及信号处理能力以便监测设备内部产生的微弱局放信号。因此，XSD-PD2000D-RP 系列局部放电在线监测系统配置 3、6、9 路及更多通道传感器采集通道，同时采集各通道高频电流传感器信号波形，并采用各类信号处理技术，在时域和频域中同步分析交变场中的监测到各种信号。

XSD-PD2000D-RP 系列局部放电在线监测系主机包括 CPU、ADC 插板、信号处理插板、主板、电源及机箱等部件。主要功能有：信号放大、信号处理（如：数字滤波、波形测量、脉冲记数、波形数据以及数据传输等）。

技术特点

监测方法：XSD-PD2000D-RP 局放检测系统采用射频电流局放监测方法，测试方法更为灵活、可靠；各通道监测图谱可以火焰图显示；

• 传感器

高频电流传感器：XSD-PD2000D-RP系列局部放电在线监测系统将高频监测法应用于局放在线监测。利用罗哥夫斯基线圈从电气设备的接地线处测取信号，这样测量的信号频率可以达到 30MHz，大大提高了局部放电的测量频率，同时测试系统安装方便，监测设备不改变电力系统的运行方式。装置中采用了开合钳式高频电流传感器，自电缆金属屏蔽接地线上取脉冲电流信号，故安装无须设备停电；

• 现场监控柜

主要技术参数

1.2系统方案

• 功能要求

电缆局部放电在线监测系统的首要功能是完成对电缆的局部放电高频脉冲电流的实时监测，通过数字信号分析方法分离并提出局放脉冲信号，并对局放脉冲发生的幅值及频率以及长期趋势变化做出分析，设定预警阀值，实时测量结果与基准值相比较，得出相对偏差，以该偏差与预警阀值比较。当通过局部放电反映的电缆绝缘绝缘老化程度超过设定预警阀值时，装置给出预警。根据电缆绝缘变化趋势曲线的当前斜率，装置给出预警，并及时检修和更换电缆，避免因电缆绝缘老化带来的突发事故。控制器有 RS-232、RS-422、RS-485 串行接口、以太网口，支持多种电力通讯规约，可作为一个子站接入各种综合自动化系统。

• 设置原则

局部放电系统用高频电流传感器（HFCT）在电缆接地线上采集高频脉冲电流局部放电信号。

• 系统配置

根据配电室的特点，系统选择配置最优化的设备。

局部放电在线监测系统可以根据变电室的电缆分布，可以采用多通道的监测主机进行电缆高频局部放电的采集

• 监测系统结构图

• 设备简介：

局放主机：实时监测电缆局部放电量，一旦电缆局放脉冲幅值及频率达到报警设定值，即输出报警信息；同时也可以通过通信把数据传送到上位机。

• 上位机：通常将上位软件布署在该主机上，在通讯方面，该软件全面支持、RS-232/422/485、USB 以及 TCP/IP通讯模式，并可自动模式下自动测量、下载数据；
  

1.3系统特点：

• 高性能：采用高端 32 位 150MHz DSP（数字信号处理）技术。
• 高精度：采用 16 位高速 A/D 转换芯片，数据采集速度快、精度高，装置电流输入精度 0.1%，能对泄露电流进行真实录波。
• 高可靠性：采用双 CPU 设计，人机界面和检测诊断逻辑分属上下位机 ，互相监测，互不影响；采用欧式标准插框结构，强弱电隔离、硬件看门狗、光电隔离和无触点设计，确保系统安全可靠。
• 大容量：系统最大可支持 1000 台装置，每台装置可监测单芯电缆；可记忆 2 年的数据，每次录波时间 5 分钟、15 分钟、30 分钟、60 分钟可选。
• 完善的自检能力：能够在线进行装置自检从而确认装置运行状态。灵活的通讯方式：控制器有 RS-232、RS-422、RS-485 串行接口及通讯组件，可作为一个子站接入各种综合自动化系统。
  

1.4系统功能

• 实时在线测量：通过数字信号分析方法分别计算出电缆的介损值。以长期测量计算的平均值作为基准值，设定预警阀值，实时测量结果与基准值相比较，得出相对偏差，以该偏差与预警阀值比较。
• 绝缘故障预警：当绝缘老化程度超过设定预警阀值时，装置给出预警；根据电缆绝缘变化趋势曲线的当前斜率，装置给出预警；根据装置预警，及时检修和更换电缆，避免因电缆绝缘老化带来的突发事故。
• 通讯：控制器有 RS-232、RS-422、RS-485 串行接口、以太网口，支持多种电力通讯规约，可作为一个子站接入各种综合自动化系统。

二、高压电缆护层环流在线系统

2.1环流监测系统的原理

高压电缆护层环流在线监测系统，用于 XLPE 高压单芯电力电缆护层环流的在线监测。在电缆运行中当接地电流有异常变化时，可根据读数分析导致异常变化的原因，及时处理，预防缺陷扩大或事故发生，如由于电缆外护套破损等原因产生多点接地缺陷时接地电流会增大，严重时会引起电缆起火。

护层环流在线监测系统主要由电流传感器、现场数据采集箱、控制中心服务器等构成。通过监测电缆接地电流等参数，来判断电缆金属护套绝缘状况，采用光纤通信方式将监测数据发送给控制中心服务器，同时控制中心服务器根据现场情况进行相应的数据分析、管理和故障判断。

监测主机具有良好的人机界面，能够直观地显示接地电流实时数据、变化情况、最大值等信息。护层环流在线监测系统，除具有实时监测高压电缆护层环流的功能外，还具有报警功能。系统结构示意图如下图 所示：

2.2功能介绍：

• 电流传感器：连续实时地采集各测量点的接地电流等电缆运行状态参数。
• 现场数据采集箱：连续实时地接收并处理采集到的各种监测数据，并把这些监测数据发送到控制中心服务器。
• 控制中心服务器：接收现场数据采集箱发来的各种监测数据，并进行数据分析、管理和电缆故障判断。
• 服务器监控软件：安装在控制中心服务器上，用于实时监测、分析和管理现场所有监测数据。

2.3机柜介绍：

控制中心服务器及机柜布局

作为数据管理中心的服务器是一台标准配置的工控机或服务器，一般安装在电站继电保护室的标准机柜中。

• 标配机柜尺寸根据现场情况定制。（也可用户指定规格，颜色。）
• 机柜内部供电采用专用的交流 220V 稳压电源。电源宜采用单相式，输出电压为 220V（允许偏差-15%—+10%）、50Hz（允许偏差±0.5Hz）。
• 机柜出线：RS485 双绞线，RJ45 网线，220V 交流电源线。
  

2.4现场数据采集机箱和电流传感器

护层环流在线监测系统，需要从监测柜屏内或者现场安装位置附近，引出供电电源线（220V/1A）和通信光缆至现场数据采集箱。

现场安装设备包含采集箱和传感器两部分：

现场数据采集箱

采集装置就近安装在接地箱旁，现场数据采集箱安装在直接接地箱旁边待测点附近的支架上，监测用的电流传感器通常安装在直接接地箱内（或箱外）。

电流传感器

电流传感器具有高精度、可靠稳定、防爆、防水、阻燃功能。

2.5设备清单

电缆局放在线监测技术遵循标准：

IEC 61969-2-1:2000 电子设备用机械结构 室外机壳 第 2-1 部分：详细规范-机箱尺寸

GB/T 30155 智能变电站技术导则

GB/T 4208-2008 外壳防护等级的分类（IP 代码）

GB/T 17626 电磁兼容 试验和测量技术

GB/T 2423 电工电子产品环境试验

GB/T7354局部放电测量

DL/T 1432.1 变电设备在线监测装置检验规范 第 1 部分：通用检验规范

DL/T 393 输变电设备状态检修试验规程

GA308－2001 安全防范系统验收规则

GB50348－2004 安全防范工程技术规范

GA/T368－2001 入侵报警系统技术要求

GA/77－94 入侵报警工程设计规范

GB/T17626 电磁兼容试验和测量技术

GB 10408.1-2000 入侵探测器通用要求。。。。。。