专利名称：金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三相电缆主绝缘的在线监测方法及装置。
背景技术：
长距离的三相电缆的金属护层都需要进行交叉互联，目的在于消除三相电缆之间的感应电压，但这种互联方式却给在线监测技术带来了极大的困难。目前，还无法对金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能的进行在线监测。
发明内容
本发明是为了解决目前无法对金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘进行在线监 测的问题，从而提出一种金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法及装置。金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法，它由以下方法实现在三相电缆的两终端处分别接入电流、电压互感器；并通过GPS系统提供的同步秒脉冲信号，产生同步采样信号，控制模/数转换器开始对三相电缆两端的电压信号和电流信号进行同步采集；根据同一时刻采集获得的每相电缆两端的电流信号做差，获得该相电缆的泄漏电流；根据每相电缆的泄漏电流与同一时刻采集获得的该相电缆两端的电压相角差的余角，获得三相电缆的介质损耗角，最终获得三相电缆的介质损耗因数；从而实现金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能的在线监测。采集三相电缆两端的电流信号的方法为采用电流互感器采集每相电缆端部的电流值，将采集获得的电流模拟信号通过I-V转换电路转换成模拟电压信号；采用模/数转换电路将该模拟电压信号转换成数字信号。采集三相电缆两端的电压信号的方法为采用电压互感器采集每相电缆端部的电压值，将采集获得的电压模拟信号进行等比例缩小之后，采用模/数转换电路将该模拟电压信号转换成数字信号。以GPS卫星同步时钟为依据的方法为所述模/数转换电路采用同步模/数转换电路，并采用GPS卫星同步时钟作为该模/数转换电路的转换控制时钟，进而实现数据的同步采集和转换。采集的电流信号转换成获得的数字信号、以及采集的电压信号转换获得的数字信号分别通过GPRS无线传输的方式实现数据传输。金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测装置，该装置包括三对电流互感器、三对电压互感器、两个三路I-V转换电路、两个六路同步模/数转换电路和中央处理机；其中所述两个三路I-V转换电路分别位于被测三相电缆的两端，所述两个六路同步模/数转换电路分别位于被测三相电缆的两端；每对电流互感器用于分别检测一相电缆两端的电流信号；每对电压互感器用于分别检测一相电缆两端的电压信号；位于三相电缆一端的三个电流互感器的电流信号输出端分别连接位于该端的三路I-V转换电路的三个电流信号输入端，该三路I-V转换电路的三个模拟电压信号输出端分别连接位于该端的同步模/数转换电路的三个模拟信号输入端；该同步模/数转换电路的转换时钟为GPS卫星同步时钟；位于三相电缆一端的三个电压互感器的电压信号输出端分别连接位于该端的同步模/数转换电路的三个模拟信号输入端；该同步模/数转换电路的转换时钟源为GPS卫星同步时钟源；
两个六路同步模/数转换电路的数字信号输出端分别和中央处理机的数据输入端连接，所述中央处理机对同一时刻采集获得的六个电压信号和六个电流信号进行处理，获得介质损耗因数，进而获得金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能。本发明采用双CT法，解决了三相电缆的金属护层交叉互联方式下三相电缆绝缘性能的在线监测，本发明通过对三相电缆主绝缘的介质损耗因数的测量，最终实现对三相电缆绝缘的在线监测。本发明适用于所有长距离电缆，尤其适用于交叉互联的长距离电缆。
图I是介质损耗因数在线监测原理图，其中标记10表示被测电缆的一相；图2是三相电缆的等效电路示意图；图3是本发明的监测原理示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图I至图3说明本具体实施方式
，金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法，它由以下步骤实现步骤一、在三相电缆的两终端处分别接入电流、电压互感器，采用一对电流互感器采集每相电缆两端的电流值，并采用一对I-V转换及保护电路对采集到的每相电缆两端的电流值进行I-V转换；采用一对电压互感器采集每项电缆两端的电压值；步骤二、采用一对多路同步模/数转换电路ADC分别对一对I-V转换及保护电路输出的三相转换值进行采样，获得一对三相电流采样值；采用一对多路同步模/数转换电路ADC分别每一对电压互感器输出的电压值进行同步采样，获得一对三相电压采样值；采用一对GPS卫星同步时钟分别输出同步时钟信号给一对多路同步模/数转换电路ADC ；步骤三、采用中央处理机接收一对多路同步模/数转换电路ADC输出的三相电流采样值和三相电压采样值，并将每相电缆两端的电流采样值做差，获得流过每相电缆的泄漏电流，然后根据每相电缆两端的电压采样值，计算流过每相电缆的泄漏电流与该相电压相角差的余角，进而获得三相电缆的介质损耗角，最终获得介质损耗因数；根据所述介质损耗因数评估金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能，从而实现金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能的在线监测。步骤三中采用中央处理机接收一对多路同步模/数转换电路ADC输出的三相电流采样值和三相电压采样值均通过GPRS无线传输的方式实现。
本发明应用的是介质损耗损耗技术对三相电缆绝缘状况进行在线监测，利用电压、电流互感器将施加在电缆上的电压和流过电缆绝缘的电流信号提取出来，通过数字化测量装置检测出两者的相角差，并根据所测量出的相角差与介质损耗角之间的关系，计算出电缆主绝缘的介质损耗因数，根据得到的介质损耗因数值的大小来判断电缆绝缘的老化状况。介质损耗因数在线监测原理图如图I所示，介质损耗因数tan δ反映了电缆绝缘的整体性缺陷，是目前电力系统判断电容性设备的绝缘水平的一种主要标准。对于一个比较大的绝缘系统，部分水树枝的增长会引起tan δ的增大，但分散性较大，tan δ可以反映出电缆绝缘受潮、劣化等缺陷，交流击穿电压降低，同样具有分散性。由于tan δ法是电缆本身的属性，所以可以应用到任意电压等级的电缆上。当电缆绝缘的tan δ大于1%时可判为不良，表I给出了在线监测tan δ的参考标准。表I在线监测tan δ的标准
权利要求
1.金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法，其特征是它由以下方法实现 在三相电缆的两终端处分别接入电流、电压互感器；并通过GPS系统提供的同步秒脉冲信号，产生同步采样信号，控制模/数转换器开始对三相电缆两端的电压信号和电流信号进行同步采集； 根据同一时刻采集获得的每相电缆两端的电流信号做差，获得该相电缆的泄漏电流； 根据每相电缆的泄漏电流与同一时刻采集获得的该相电缆两端的电压相角差的余角，获得三相电缆的介质损耗角，最终获得三相电缆的介质损耗因数；从而实现金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能的在线监测。
2.根据权利要求I所述的金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法，其特征是采集三相电缆两端的电流信号的方法为 采用电流互感器采集每相电缆端部的电流值，将采集获得的电流模拟信号通过ι-v转换电路转换成模拟电压信号； 采用模/数转换电路将该模拟电压信号转换成数字信号。
3.根据权利要求2所述的金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法，其特征是采集三相电缆两端的电压信号的方法为 采用电压互感器采集每相电缆端部的电压值，将采集获得的电压模拟信号进行等比例缩小之后，采用模/数转换电路将该模拟电压信号转换成数字信号。
4.根据权利要求3所述的金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法，其特征是以GPS卫星同步时钟为依据的方法为所述模/数转换电路采用同步模/数转换电路，并采用GPS卫星同步时钟作为该模/数转换电路的转换控制时钟，进而实现数据的同步采集和转换。
5.根据权利要求4所述的金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法，其特征是采集的电流信号转换成获得的数字信号、以及采集的电压信号转换获得的数字信号分别通过GPRS无线传输的方式实现数据传输。
6.金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测装置，其特征是该装置包括三对电流互感器、三对电压互感器、两个三路I-V转换电路、两个六路同步模/数转换电路和中央处理机；其中所述两个三路I-V转换电路分别位于被测三相电缆的两端，所述两个六路同步模/数转换电路分别位于被测三相电缆的两端； 每对电流互感器用于分别检测一相电缆两端的电流信号； 每对电压互感器用于分别检测一相电缆两端的电压信号； 位于三相电缆一端的三个电流互感器的电流信号输出端分别连接位于该端的三路I-V转换电路的三个电流信号输入端，该三路I-V转换电路的三个模拟电压信号输出端分别连接位于该端的同步模/数转换电路的三个模拟信号输入端；该同步模/数转换电路的转换时钟为GPS卫星同步时钟； 位于三相电缆一端的三个电压互感器的电压信号输出端分别连接位于该端的同步模/数转换电路的三个模拟信号输入端；该同步模/数转换电路的转换时钟源为GPS卫星同步时钟源； 两个六路同步模/数转换电路的数字信号输出端分别和中央处理机的数据输入端连接，所述中央处理机对同一时刻采集获得的六个电压信号和六个电流信号进行处理，获得介质损耗因数，进而获得金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能。
7.根据权利要求6所述的金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测装置，其特征是每个三路ι-v转换电路中均包含有保护电路，用于实现过流过压保护。
8.根据权利要求7所述的金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测装置，其特征是两个六路同步模/数转换电路与中央处理机之间采用GPRS无线传输的方式实现数据传输。
全文摘要
金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测方法及装置，涉及一种三相电缆绝缘主绝缘的在线监测方法及装置。是为了解决目前无法对金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能进行在线监测的问题。它将流过每一相电缆两端线芯的电流用两个电流互感器进行测量，计算测量到的差值，得到流过电缆主绝缘的电流值，配合电压互感器对三相电压的测量，实现对电缆每一相电缆主绝缘的介质损耗因数在线监测，进而实现对三相电缆主绝缘的在线监测。通过GPS卫星同步信号控制两端的多路同步模/数转换芯片进行同步采样，并在计算机中进行运算，实现金属护层交叉互联下三相电缆主绝缘的在线监测。本发明适用于金属护层交叉互联下三相电缆绝缘性能的在线监测。
文档编号G01R31/12GK102879716SQ20121035851
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者魏新劳, 朱博, 刘通, 刘智宏, 李锐海, 王国利 申请人:哈尔滨理工大学, 南方电网科学研究院有限责任公司
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