專利名稱：金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法及裝置。
背景技術(shù)：
長距離的三相電纜的金屬護(hù)層都需要進(jìn)行交叉互聯(lián)，目的在于消除三相電纜之間的感應(yīng)電壓，但這種互聯(lián)方式卻給在線監(jiān)測技術(shù)帶來了極大的困難。目前，還無法對(duì)金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能的進(jìn)行在線監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決目前無法對(duì)金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣進(jìn)行在線監(jiān) 測的問題，從而提出一種金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法及裝置。金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法，它由以下方法實(shí)現(xiàn)在三相電纜的兩終端處分別接入電流、電壓互感器；并通過GPS系統(tǒng)提供的同步秒脈沖信號(hào)，產(chǎn)生同步采樣信號(hào)，控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換器開始對(duì)三相電纜兩端的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行同步采集；根據(jù)同一時(shí)刻采集獲得的每相電纜兩端的電流信號(hào)做差，獲得該相電纜的泄漏電流；根據(jù)每相電纜的泄漏電流與同一時(shí)刻采集獲得的該相電纜兩端的電壓相角差的余角，獲得三相電纜的介質(zhì)損耗角，最終獲得三相電纜的介質(zhì)損耗因數(shù)；從而實(shí)現(xiàn)金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能的在線監(jiān)測。采集三相電纜兩端的電流信號(hào)的方法為采用電流互感器采集每相電纜端部的電流值，將采集獲得的電流模擬信號(hào)通過I-V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)；采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。采集三相電纜兩端的電壓信號(hào)的方法為采用電壓互感器采集每相電纜端部的電壓值，將采集獲得的電壓模擬信號(hào)進(jìn)行等比例縮小之后，采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。以GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘為依據(jù)的方法為所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并采用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘作為該模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換控制時(shí)鐘，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集和轉(zhuǎn)換。采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成獲得的數(shù)字信號(hào)、以及采集的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號(hào)分別通過GPRS無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測裝置，該裝置包括三對(duì)電流互感器、三對(duì)電壓互感器、兩個(gè)三路I-V轉(zhuǎn)換電路、兩個(gè)六路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和中央處理機(jī)；其中所述兩個(gè)三路I-V轉(zhuǎn)換電路分別位于被測三相電纜的兩端，所述兩個(gè)六路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別位于被測三相電纜的兩端；每對(duì)電流互感器用于分別檢測一相電纜兩端的電流信號(hào)；每對(duì)電壓互感器用于分別檢測一相電纜兩端的電壓信號(hào)；位于三相電纜一端的三個(gè)電流互感器的電流信號(hào)輸出端分別連接位于該端的三路I-V轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)電流信號(hào)輸入端，該三路I-V轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)模擬電壓信號(hào)輸出端分別連接位于該端的同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)模擬信號(hào)輸入端；該同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘為GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘；位于三相電纜一端的三個(gè)電壓互感器的電壓信號(hào)輸出端分別連接位于該端的同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)模擬信號(hào)輸入端；該同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘源為GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘源；
兩個(gè)六路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字信號(hào)輸出端分別和中央處理機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述中央處理機(jī)對(duì)同一時(shí)刻采集獲得的六個(gè)電壓信號(hào)和六個(gè)電流信號(hào)進(jìn)行處理，獲得介質(zhì)損耗因數(shù)，進(jìn)而獲得金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能。本發(fā)明采用雙CT法，解決了三相電纜的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)方式下三相電纜絕緣性能的在線監(jiān)測，本發(fā)明通過對(duì)三相電纜主絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)的測量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電纜絕緣的在線監(jiān)測。本發(fā)明適用于所有長距離電纜，尤其適用于交叉互聯(lián)的長距離電纜。


圖I是介質(zhì)損耗因數(shù)在線監(jiān)測原理圖，其中標(biāo)記10表示被測電纜的一相；圖2是三相電纜的等效電路示意圖；圖3是本發(fā)明的監(jiān)測原理示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖I至圖3說明本具體實(shí)施方式
，金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、在三相電纜的兩終端處分別接入電流、電壓互感器，采用一對(duì)電流互感器采集每相電纜兩端的電流值，并采用一對(duì)I-V轉(zhuǎn)換及保護(hù)電路對(duì)采集到的每相電纜兩端的電流值進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換；采用一對(duì)電壓互感器采集每項(xiàng)電纜兩端的電壓值；步驟二、采用一對(duì)多路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC分別對(duì)一對(duì)I-V轉(zhuǎn)換及保護(hù)電路輸出的三相轉(zhuǎn)換值進(jìn)行采樣，獲得一對(duì)三相電流采樣值；采用一對(duì)多路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC分別每一對(duì)電壓互感器輸出的電壓值進(jìn)行同步采樣，獲得一對(duì)三相電壓采樣值；采用一對(duì)GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘分別輸出同步時(shí)鐘信號(hào)給一對(duì)多路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC ；步驟三、采用中央處理機(jī)接收一對(duì)多路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC輸出的三相電流采樣值和三相電壓采樣值，并將每相電纜兩端的電流采樣值做差，獲得流過每相電纜的泄漏電流，然后根據(jù)每相電纜兩端的電壓采樣值，計(jì)算流過每相電纜的泄漏電流與該相電壓相角差的余角，進(jìn)而獲得三相電纜的介質(zhì)損耗角，最終獲得介質(zhì)損耗因數(shù)；根據(jù)所述介質(zhì)損耗因數(shù)評(píng)估金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能，從而實(shí)現(xiàn)金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能的在線監(jiān)測。步驟三中采用中央處理機(jī)接收一對(duì)多路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC輸出的三相電流采樣值和三相電壓采樣值均通過GPRS無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)。
本發(fā)明應(yīng)用的是介質(zhì)損耗損耗技術(shù)對(duì)三相電纜絕緣狀況進(jìn)行在線監(jiān)測，利用電壓、電流互感器將施加在電纜上的電壓和流過電纜絕緣的電流信號(hào)提取出來，通過數(shù)字化測量裝置檢測出兩者的相角差，并根據(jù)所測量出的相角差與介質(zhì)損耗角之間的關(guān)系，計(jì)算出電纜主絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)，根據(jù)得到的介質(zhì)損耗因數(shù)值的大小來判斷電纜絕緣的老化狀況。介質(zhì)損耗因數(shù)在線監(jiān)測原理圖如圖I所示，介質(zhì)損耗因數(shù)tan δ反映了電纜絕緣的整體性缺陷，是目前電力系統(tǒng)判斷電容性設(shè)備的絕緣水平的一種主要標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一個(gè)比較大的絕緣系統(tǒng)，部分水樹枝的增長會(huì)引起tan δ的增大，但分散性較大，tan δ可以反映出電纜絕緣受潮、劣化等缺陷，交流擊穿電壓降低，同樣具有分散性。由于tan δ法是電纜本身的屬性，所以可以應(yīng)用到任意電壓等級(jí)的電纜上。當(dāng)電纜絕緣的tan δ大于1%時(shí)可判為不良，表I給出了在線監(jiān)測tan δ的參考標(biāo)準(zhǔn)。表I在線監(jiān)測tan δ的標(biāo)準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法，其特征是它由以下方法實(shí)現(xiàn) 在三相電纜的兩終端處分別接入電流、電壓互感器；并通過GPS系統(tǒng)提供的同步秒脈沖信號(hào)，產(chǎn)生同步采樣信號(hào)，控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換器開始對(duì)三相電纜兩端的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行同步采集； 根據(jù)同一時(shí)刻采集獲得的每相電纜兩端的電流信號(hào)做差，獲得該相電纜的泄漏電流； 根據(jù)每相電纜的泄漏電流與同一時(shí)刻采集獲得的該相電纜兩端的電壓相角差的余角，獲得三相電纜的介質(zhì)損耗角，最終獲得三相電纜的介質(zhì)損耗因數(shù)；從而實(shí)現(xiàn)金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能的在線監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法，其特征是采集三相電纜兩端的電流信號(hào)的方法為 采用電流互感器采集每相電纜端部的電流值，將采集獲得的電流模擬信號(hào)通過ι-v轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)； 采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法，其特征是采集三相電纜兩端的電壓信號(hào)的方法為 采用電壓互感器采集每相電纜端部的電壓值，將采集獲得的電壓模擬信號(hào)進(jìn)行等比例縮小之后，采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法，其特征是以GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘為依據(jù)的方法為所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并采用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘作為該模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換控制時(shí)鐘，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集和轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法，其特征是采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成獲得的數(shù)字信號(hào)、以及采集的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號(hào)分別通過GPRS無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
6.金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測裝置，其特征是該裝置包括三對(duì)電流互感器、三對(duì)電壓互感器、兩個(gè)三路I-V轉(zhuǎn)換電路、兩個(gè)六路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和中央處理機(jī)；其中所述兩個(gè)三路I-V轉(zhuǎn)換電路分別位于被測三相電纜的兩端，所述兩個(gè)六路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別位于被測三相電纜的兩端； 每對(duì)電流互感器用于分別檢測一相電纜兩端的電流信號(hào)； 每對(duì)電壓互感器用于分別檢測一相電纜兩端的電壓信號(hào)； 位于三相電纜一端的三個(gè)電流互感器的電流信號(hào)輸出端分別連接位于該端的三路I-V轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)電流信號(hào)輸入端，該三路I-V轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)模擬電壓信號(hào)輸出端分別連接位于該端的同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)模擬信號(hào)輸入端；該同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘為GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘； 位于三相電纜一端的三個(gè)電壓互感器的電壓信號(hào)輸出端分別連接位于該端的同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)模擬信號(hào)輸入端；該同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘源為GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘源； 兩個(gè)六路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字信號(hào)輸出端分別和中央處理機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述中央處理機(jī)對(duì)同一時(shí)刻采集獲得的六個(gè)電壓信號(hào)和六個(gè)電流信號(hào)進(jìn)行處理，獲得介質(zhì)損耗因數(shù)，進(jìn)而獲得金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測裝置，其特征是每個(gè)三路ι-v轉(zhuǎn)換電路中均包含有保護(hù)電路，用于實(shí)現(xiàn)過流過壓保護(hù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測裝置，其特征是兩個(gè)六路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路與中央處理機(jī)之間采用GPRS無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測方法及裝置，涉及一種三相電纜絕緣主絕緣的在線監(jiān)測方法及裝置。是為了解決目前無法對(duì)金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能進(jìn)行在線監(jiān)測的問題。它將流過每一相電纜兩端線芯的電流用兩個(gè)電流互感器進(jìn)行測量，計(jì)算測量到的差值，得到流過電纜主絕緣的電流值，配合電壓互感器對(duì)三相電壓的測量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜每一相電纜主絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)在線監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測。通過GPS衛(wèi)星同步信號(hào)控制兩端的多路同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行同步采樣，并在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜主絕緣的在線監(jiān)測。本發(fā)明適用于金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下三相電纜絕緣性能的在線監(jiān)測。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102879716SQ20121035851
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者魏新勞, 朱博, 劉通, 劉智宏, 李銳海, 王國利 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué), 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司