专利名称：一种电力电缆护层接地电流故障分析方法
技术领域：
本发明涉及ー种电カ电缆护层接地电流监控领域，尤其涉及护层接地电流的故障分析方法。
背景技术：
随着经济持续增长、城市电网迅猛发展，现代城市生活和生产对电力的依赖越来越大，现代化的城市建设对电カ输送的无故障运行提出了更高的要求，城市架空线路送电正在被地下高压电缆所取代，地下高压电缆的数量正急剧上升，因此对地下高压电缆的运行监控变得尤为重要。传统的在线监控方式一般采用电缆接地电流监测的方式对地下电カ隧道电缆的运行状况进行在线监测，这种方式需要有经验的值班人员定期对接地电流历史曲线进行分析总结，一方面，值班人员对接地电流历史曲线的分析不具备实时性，往往只能等电缆故障发生后，分析故障原因及故障发生过程接地电流的变化规律；另ー方面，需要有 经验的值班人员參与接地电流分析，造成了人力资源的浪费。因此，电カ系统迫切要求建立电缆故障专家分析系统，对电缆故障进行分类建模分析，提高电缆故障发生前的预警，降低电缆运行过程中的故障率。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供ー种电カ电缆护层接地电流分析方法。该方法通过对电カ电缆护层接地电流的实时在线分析，对电缆本体的运行状态做出评估，并将接地电流分析所得出的电缆运行状态及时通知给值班人员。该方法在原有接地电流在线监测的基础上，对接地电流的突变和缓慢变化进行分析过滤，当电力电缆运行出现异常波动或出现故障前，可及时自动做出预警，进ー步提高了电カ电缆的安全运行等级。本发明为了达到以上目的，提供了ー种电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，包括以下步骤步骤I在监控平台中设定參数信息，包括正向变化率阀值、反向变化率阀值、零漂分析电流阀值、零漂分析次数阀值、计数器初值、定时时间、电流值的最小有效个数和波动阀值；步骤2在监控平台中加载各个监控终端的编号、名称信息；步骤3监控平台通过网络的方式实时的接收由各个监控终端采集的当前电流值和采集时间；该电流值用于步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)的实时在线分析；步骤4每接收一次当前电流值，监控平台就分别对各个监控终端采集的接地电流进行一次跳变分析，所述的跳变分析利用采集的电流值与正向变化率阀值、反向变化率阀值进行比较分析；步骤5每接收一次当前电流值，监控平台就分别对各个监控终端采集的接地电流进行一次零漂分析，所述的零漂分析利用采集的电流值与零漂分析电流阀值、零漂分析次数阀值进行分析；
步骤6监控平台定时对各个监控终端采集的接地电流值进行波动分析，所述的波动分析是利用计算后的电流值与波动阀值进行比较分析；步骤7在监控平台中输出各个监控终端的分析結果。所述步骤4接地电流跳变分析步骤如下(I)判断是否是第一次电流值，若是，分析结束，若否，转到第(2)歩；(2)判断上次电流值是否为零；若是，分析结束，若否，转到第(3)歩；(3)判断跳变类型，若是正向跳变，转到步骤(4)进行正向跳变分析；若是反向跳变，转到步骤(5)进行反向跳变分析；(4)计算电流值的变化率，判断变化率是否超过正向变化率阀值，若是，发送正向跳变故障告警，分析结束；若否，分析结束； (5)计算电流值的变化率，判断变化率是否超过反向变化率阀值，若是，发送反向跳变故障告警，分析结束；若否，分析结束；步骤(3)所述的跳变类型的判断方法是接地电流当前电流值，大于接地电流上一次采集的电流值是正向跳变；接地电流当前电流值，小于或等于接地电流上一次采集的电流值是反向跳变；步骤(4)或步骤(5)所述的电流值的变化率的计算公式为R= (III- IOI ) /10(I)式中，R :电流值的变化率；10 :接地电流采集终端上一次采集的电流值；11 :接地电流采集终端本次采集的电流值；所述步骤5接地电流零漂分析分析的步骤如下(I)判断电流值是否小于零漂分析电流阀值，若是，计数器加1，转到步骤(2);若否，计算器清零，分析结束；(2)判断计数器是否大于零漂分析次数阀值，若是，发送零漂分析故障告警，分析结束；若否，分析结束；所述步骤6接地电流波动分析具体的步骤如下(I)启动监控平台的波动分析定时器，判断定时器是否到达定时时间，若是，转到步骤(2);若否，分析结束；(2)判断当前周期电流值个数是否超过最小有效个数，若是，转到步骤(3)，若否，分析结束；(3)判断上一周期电流值个数是否超过最小有效个数，若是，转到步骤(4，);若否，分析结束；(4)当前周期对电流值和时间进行积分运算，计算结果为f (a), f (a)为当前周期的积分值；(5)上一周期对电流值和时间进行积分运算，计算结果为f (b)，f (b)为上一周期的积分值；(6)计算结果值a ;所述的a的技术公式如公式(2)所示a= (I f (a) - f (b) |) /f (b)(2)(7)判断结果值a是否大于设定的波动阀值，若是，发动波动分析故障告警，分析结束；若否，分析結束。
步骤(4)或步骤(5)所述的对电流值和时间进行积分运算的计算公式如(3)所示f(I)= / (Il-I0)/2*dt(3)式中f (I)为积分运算结果；10 :接地电流采集终端上一次采集的电流值；11 :接地电流采集终端本次采集的电流值；，dt为接地电流采集终端本次采集电流值与上次采集电流值的时间差。所述步骤7分析结果输出，指通过跳变分析、零漂分析、波动分析后，如果监测到接地电流值异常变化，会立刻将故障分析结果发送给值班人员。ー种电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，是在由监控平台、监控主机、监控终端组成的架构中实现的。监控终端将采集的数据上传到监控主机，监控主机将收到的数据通过网络通信方式传输到监控平台，监控平台中所设有的服务器实时对采集的监控数据进行分析处理，将分析结果显示在监控平台上，以便于为管理人员提供有效监测数据，分析故障原因或者前期预警。 所述监控终端是一种采用高集成度及超低功耗设计的硬件设备，该设备安装于电力隧道内，对电カ隧道中各种环境数据进行采集，然后将数据上传给监控主机；所述监控主机是连接监控平台和监控终端的设备，它采集监控终端采集到的设备数据，数据封装后传送到监控平台。监控主机将收到的数据以TCP/IP以太网接ロ的方式传输到监控平台。所述监控平台具备数据接收、数据处理、告警产生、实时监视、历史查看的功能。监控平台支持多种常用设备的接入，能够快速对所监控的设备进行控制与数据响应，且拥有开放式的架构，便于扩展功能及第三方平台的接入。该平台能够根据用户的需求进行�？榈脑黾酰阌没Р煌愦蔚男枨�。所述的正向跳变，指接地电流当前值，大于接地电流上一次采集的电流值；反向跳变，指接地电流当前值，小于或等于接地电流上一次采集的电流值。所述的正向跳变分析，当接地电流发生正向跳变时，变化率超过设定的阈值时，分析�？槿衔⑸蚪拥氐缌魈�。所述的反向跳变分析，当接地电流发生反向跳变时，变化率大于零，并且小于设定的阈值时，分析�？槿衔⑸聪蚪拥氐缌魈洹Ｋ霾街�5接地电流零漂分析，一方面，电缆护层接地线上可能出现感应电流 ’另一方面，电缆护层接地电流采集終端可能存在采集误差。因此，当电缆护层接地电流实际为OA吋，电缆护层接地电流采集终端采集到的电流值可能为0A，也可能是稍大于OA的ー个值。所以，当护层接地电流连续数次小于某ー接地电流阈值时，可认为该电缆护层接地出现故障，即零漂分析。所述步骤6接地电流波动分析，是指电缆护层接地电流每天会随着城市用电高峰和用电低谷的周期性变化而进行周期性变化。因此，如果以当前接地电流采集时间为结束时间，对24小时内的接地电流和采集时间间隔进行积分运算，则该积分运算结果，与前一天的积分运算结果的差值，应小于某ー阈值。如果积分结果差值大于或等于某ー阈值，则该电缆护层接地电流发生了较大的波动，即接地电流波动分析异常。本发明的有益效果电カ电缆护层接地电流故障分析方法通过对电力隧道接地电流的实时在线分析，可以在第一时间内发现电缆运行过程中的隐患和故障。该分析方法通过对电缆故障发生前和故障发生时的接地电流变化规律进行归纳总结，可以对不良接地、局部短路、局部断路、雷击、电流的缓慢变化、负载持续上升、负载持续下降的情况及时给出预警；可以对跳闸、短路的情况及时给出告警。该分析方法的实施，既提高了电缆隐患和电缆故障处置的实时性，又避免了人力物力的浪费，在很大程度上提高了电缆的安全运行，有效防止了隐患和故障的进ー步扩大，最大限度的减小了损失。本系统实时性强，兼容性好，操作简单，实现了电缆运行状态的智能化分析处理，为电力电缆的安全运行提供了保障。
图I为电カ电缆护层接地电流故障分析方法系统结构示意2电缆护层接地电流分析过程示意图；图3为电缆护层接地电流跳变分析示意图；
图4为电缆护层接地电流零漂分析示意图；图5为电缆护层接地电流波动分析示意图。图中，I.设定參数信息，2.加载监控終端信息，3.接收接地电流当前值，4.接地电流跳变分析，5.接地电流零漂分析，6.接地电流波动分析，7.接地电流分析结果输出，8.监控平台，9.监控主机，10.监控终端。下面结合附图与实施例对本发明作进ー步说明。如图1，电カ电缆护层接地电流故障分析方法系统结构示意图，它包含监控平台8，以及与监控平台8依次连接的监控主机9和监控终端10。监控主机9安装在变电站内，作为监控平台8与监控终端10之间的媒介，实现监控平台8网络通信与监控终端10的通信协议的转换，实现对监控終端10的远程供电，通讯巡检等一系列功能。监控终端10可以对电缆护层接地电流及故障电流进行检测，监控終端10采用超低功耗设计，实现了常规功耗下无法实现的实时监测和采集。监控终端10与监控主机9之间采用总线连接，由监控主机9远程供电，通信采用轮询方式。如图2，电缆护层接地电流分析过程，首先，接地电流分析�？樯瓒▍⑹畔和加载加载监控终端信息2 ;然后，分析�？槭凳苯邮战拥氐缌鞯牡鼻爸�3，每接收一次电流当前值，触发一次接地电流跳变分析4和接地电流零漂分析5。分析�？槎ㄊ倍越拥氐缌鹘胁ǘ治觯蛔詈螅治瞿？榻治龊蟮墓收鲜涑觯ㄖ蛋嗳嗽苯写χ谩＝拥氐缌魈浞治�4，可有效判断接地电流的突变；接地电流零漂分析5可对跳闸、断线故障做出有效判断；接地电流波动分析6可对接地电流的缓慢变化、负载持续上升或负载持续下降的情況，做出较好的分析判断。接地电流跳变分析4和接地电流波动分析6，可做到电缆故障前的及时预警；接地电流零漂分析5可实现电缆故障后的及时报警。三种分析方法有机结合，可大大提高电缆的安全运行。如图3，电缆护层接地电流跳变分析4，接收到电缆护层接地采集终端采集的接地电流触发该分析流程。正向变化率阈值和反向变化率阈值，通过值班人员进行手动设定。
进行正向跳变分析和反向跳变分析时，根据以下公式计算电流变化的变化率。其中，R :接地电流变化率；10 :接地电流采集终端上一次采集的电流值；11 :接地电流采集终端本次采集的电流值R= ( + I Il - 10| ) /10(I)如果是第一次接收采集终端的电流值，由于没有上一次采集的电流值，因此，无法完成电流值的比较，分析结束。根据接地电流变化率计算公式，上一次电流值IO作为除数，如果上一次电流值为零，则该计算公式无法完成，因此，分析結束。跳变类型判断，即判断本次跳变为正向跳变还是反向跳变。如果是正向跳变，则计算变化率，并判断变化率是否超过正向变化率阈值，变化率超过正向变化率阈值，则发送正向跳变故障告警，通知值班人员，分析结束；如果是反向跳变，则计算变化率，并判断变化率 是否超过反向变化率阈值，变化率超过反向变化率阈值，则发送反向跳变故障告警，通知值班人员，分析结束。接地电流跳变分析4，可有效判断接地电流的突变。接地电流突变，通常是由不良接地、局部短路、局部断路、雷击造成的，通过接地电流跳变分析4，可有效发现电缆运行过程中的隐患，并及时采取有效措施，避免隐患和事故的进ー步扩散。如图4，电缆护层接地电流零漂分析5，接收到电缆护层接地采集终端采集的接地电流触发该分析流程。零漂分析5电流阈值和零漂分析5次数阈值，通过值班人员进行手动设定。零漂分析5次数阈值，主要用来过滤采集終端偶尔未采集到电流值(未采集到电流值时，上报0A)的情況，降低分析�？榈奈蟊�。计数器用来对电流值小于零漂分析5电流阈值的情况进行累加计数。电流值如果大于或等于零漂分析5电流阈值，则计数器清零，分析結束。电流值小于零漂分析5电流阈值，则计数器加一。如果该计数器的值小于或等于零漂分析5次数阈值，则分析结束；如果该计数器的值大于零漂分析5次数阈值，则认为发生零漂分析5故障告警，分析�？榉⑺土闫治�5故障告警信息，通知值班人员。由于雷击、短路造成的跳闸或断线，接地电流零漂分析5可做出及时有效的判断，并及时将故障告警通知给值班人员。通过接地电流零漂分析5可大大缩短发现电缆运行故障和解决电缆运行故障的时间，降低了断电带来的损失。如图5，电缆护层接地电流波动分析6，由波动分析6定时器进行定时触发分析。采用定时方式进行波动分析6主要因为一方面，波动分析6对一天的电流值进行积分运算，计算量较大，如果采用接收电流值触发运行方式，对计算机的性能要求较高；另ー方面，接地电流波动分析6，主要用来分析波形的缓慢变化，一次接地电流的异常跳变，不会导致波动分析告警，因此，采用定时器定时分析更为合理。波动分析6阈值和波动分析6最小有效个数，通过值班人员进行手动设定。电缆护层接地电流积分运算公式如下，f (I)为积分运算结果；10 :接地电流采集終端上一次采集的电流值；11 :接地电流采集终端本次采集的电流值；dt为接地电流采集终端本次采集电流值与上次采集电流值的时间差f(I)= / (Il-I0)/2*dt(3)
定时器到达定时时间，开始波动分析，通常每间隔I小时进行一次波动分析。当前周期和上ー个周期，如果电流值个数小于或等于波动分析6最小有效个数，分析結束。通过以上判断，可降低由于电流值太少导致的当前周期和上一周期曲线波形差异较大，造成分析误报。根据上述积分运算公式，分别计算当前周期的积分值f (a)和上一周期的积分值f (b)，并根据以下公式计算结果值a a= (I f (a) - f (b) |) /f (b)(2)如果结果值a大于波动分析6阈值，则发送波动分析6故障告警，通知值班人员。波动分析6可对接地电流的缓慢变化、负载持续上升或负载持续下降的情况，做出较好的分析判断，并及时做出预警，值班人员可根据波动分析6结果，及时采取措施，避 免隐患的进ー步扩大。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做 出的各种修改仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，包括以下步骤，其特征在于 步骤I在监控平台中设定參数信息，包括正向变化率阀值、反向变化率阀值、零漂分析电流阀值、零漂分析次数阀值、计数器初值、定时时间、电流值的最小有效个数和波动阀值； 步骤2在监控平台中加载各个监控终端的编号、名称信息； 步骤3监控平台通过网络的方式实时的接收由各个监控终端采集的当前电流值和采集时间；该电流值用于步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)的实时在线分析； 步骤4每接收一次当前电流值，监控平台就分别对各个监控终端采集的接地电流进行一次跳变分析，所述的跳变分析利用采集的电流值与正向变化率阀值、反向变化率阀值进行比较分析； 步骤5每接收一次当前电流值，监控平台就分别对各个监控终端采集的接地电流进行一次零漂分析，所述的零漂分析利用采集的电流值与零漂分析电流阀值、零漂分析次数阀值进行分析； 步骤6监控平台定时对各个监控终端采集的接地电流值进行波动分析，利用计算后的接地电流值与波动阀值进行比较分析； 步骤7在监控平台中输出各个监控终端的分析結果。
2.如权利要求I所述的电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，其特征在于所述步骤4接地电流跳变分析步骤如下 (1)判断是否是第一次电流值，若是，分析结束；若否，转到第(2)步； (2)判断上次电流值是否为零，若是，分析结束；若否，转到第(3)歩； (3)判断跳变类型，若是正向跳变，转到步骤(4)进行正向跳变分析；若是反向跳变，转到步骤(5)进行反向跳变分析； (4)计算电流值的变化率，判断变化率是否超过正向变化率阀值，若是，发送正向跳变故障告警，分析结束；若否，分析结束； (5)计算电流值的变化率，判断变化率是否超过反向变化率阀值，若是，发送反向跳变故障告警，分析结束；若否，分析結束。
3.如权利要求I所述的电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，其特征在于所述步骤5接地电流零漂分析分析的步骤如下 (1)判断当前电流值是否小于零漂分析电流阀值，若是，计数器加1，转到步骤(2);若否，计算器清零，分析结束； (2)判断计数器是否大于零漂分析次数阀值，若是，发送零漂分析故障告警，分析结束；若否，分析結束。
4.如权利要求I所述的电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，其特征在于所述步骤6接地电流波动分析具体的步骤如下 (1)启动监控平台的波动分析定时器，判断定时器是否到达定时时间，若是，转到步骤(2);若否，分析结束； (2)判断当前周期电流值个数是否超过最小有效个数，若是，转到步骤(3);若否，分析结束； (3)判断上一周期电流值个数是否超过最小有效个数，若是，转到步骤(4，);若否，分析结束； (4)当前周期对电流值和时间进行积分运算，计算结果为f(a), f (a)为当前周期的积分值； (5)上一周期对电流值和时间进行积分运算，计算结果为f(b)，f (b)为上一周期的积分值； (6)计算结果值a;所述的a的如公式(2)所示 a= (I f (a) - f (b) I) /f (b)(2) (7)判断结果值a是否大于设定的波动阀值，若是，发动波动分析故障告警，分析结束；若否，分析結束。
5.如权利要求I所述的电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，其特征在于所述步骤7分析结果输出，指通过跳变分析、零漂分析、波动分析后，如果监测到接地电流值异常变化，会立刻将故障分析结果发送给值班人员。
6.如权利要求2所述的电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，其特征在于步骤(3)所述的跳变类型的判断方法是接地电流当前电流值，大于接地电流上一次采集的电流值是正向跳变；接地电流当前电流值，小于或等于接地电流上一次采集的电流值是反向跳变。
7.如权利要求2所述的电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，其特征在于步骤(4)或步骤(5)所述的电流值的变化率的计算公式为 R= (|Il-IO I)/10(I) 式中，R :电流值的变化率；10 :接地电流采集终端上一次采集的电流值；11 :接地电流采集终端本次采集的电流值。
8.如权利要求4所述的电カ电缆护层接地电流的故障分析方法，其特征在于步骤(4)或步骤(5 )所述的对电流值和时间进行积分运算的计算公式如(3 )所示 f (I)= / (II - I0)/2*dt (3) 式中f (I)为积分运算结果；10为接地电流采集终端上一次采集的电流值；11为接地电流采集终端本次采集的电流值；dt为接地电流采集终端本次采集电流值与上次采集电流值的时间差。
全文摘要
本发明公开了一种电力电缆护层接地电流的故障分析方法，包括步骤1在监控平台中设定参数信息；步骤2在监控平台中加载各个监控终端的编号、名称信息；步骤3监控平台通过网络的方式实时的接收由各个监控终端采集的当前电流值和采集时间；步骤4每接收一次当前电流值，监控平台就分别对各个监控终端采集的接地电流进行一次跳变分析；步骤5每接收一次当前电流值，监控平台就分别对各个监控终端采集的接地电流进行一次零漂分析；步骤6监控平台定时对各个监控终端采集的接地电流值进行波动分析；步骤7在监控平台中输出各个监控终端的分析结果。
文档编号G01R31/02GK102866289SQ201210326329
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者高波, 吴建冬, 杨震威 申请人:山东康威通信技术股份有限公司
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