赵亮
国网河北省电力公司沧州供电分公司 河北 沧州 061001
摘要：电力电缆作为重要的电能传输载体，其是电力系统安全运行的关键所在，而电力电缆故障则是电力系统运行中最常见的故障，电力电缆故障会对电力系统运行的安全性与可靠性造成严重的负面影响。因此，电力电缆的运行维护与故障探测是电力企业的重要工作内容，为了保证这项工作的顺利展开，就需要对电力电缆的运行进行在线监测展开深入具体的分析。鉴于此，文章就电力电缆故障在线监测系统方面进行简要论述。
关键词：电力电缆；故障；在线监测
引言
一般而言，利用护套电流对电力电缆进行状态监测，实现电缆绝缘损耗的趋势分析、电缆护套系统的状态评估和快速故障定位。通过对于故障监测，实现对于电力电缆运行状态的控制，在出现故障或者不合理的电流产生时及时发现，进而有利于工作人员能够及早发现运行状态中的异常情况，进行有效解决，保证电力系统的稳定运行。
1电力电缆监测技术的作用
电力电缆在线监测技术是当下较为常见的故障检测方法，主要在电力电缆故障检测中进行应用。
1.1识别安全隐患
借助电力电缆在线监测技术可快速识别电缆、接头等位置发生的老化故障，然后借助温度采集、温度数据分析可研究出设备运行规律。一旦电缆发生过热引发的故障问题，可及时进行全面预测分析，可避免故障发生，充分提高了设备运行的安全性。
1.2降低故障发生频率
电力电缆在线监测技术不仅可进行故障检测，还可及时进行维修通知管理，在故障发生前便可及时发出报警信号，可降低电力电缆故障的危害程度，有效控制了电力电缆故障发生频率，从而保证了社会大众的生活和生产用电。
1.3发现故障点
电力电缆故障发生后，可借助在线监测技术进行温度变化的管理，相关作业人员结合理论常识，便可快速找到故障位置。
2电缆故障的检测方法分析
2.1 脉冲电压检测法
在现阶段电力系统运行的过程中，对于电力电缆的主要的检测方法就是脉冲电流法。对于脉冲电流法而言，其工作的原理是将电力电缆发生故障的位置进行击穿，在击穿的过程中会产生一定的电流信号，通过对于该故障点电流的行波的测试以及击穿过程中的往返时间来对故障点的位置进行确定。当然，脉冲电流法在使用的过程中存在一定的局限性，其中一个主要的故障就是其脉冲电流的波形产生是用互感器进行的，这就导致电流波形复杂，从而使得故障点位置的确定复杂度上升。因此，在对电力电缆进行故障点位置确定的过程中，要根据电力电缆的实际情况来确定是否采用脉冲电流法。
2.2 闪络技术
如果电力电缆存在有故障点时，在通入后其会因击穿而产生闪络放电现象，促使原来电缆高阻故障变为短路及反射。而闪络技术地应用则是通过分析这一过程中所形成反射波波形数据，之后将电缆故障点测试出来。结合实践来看，闪络技术根据电压施加区域不同，主要有直闪与冲闪这两类，简单来说前者即为电缆故障处直接施加电压，后者则为球间隙施加。
3电力电缆在线监测技术分析
3.1传统技术
传统电力电缆在线监测技术主要包括：直流成分法、直流叠加法等。上述技术为电力故障检测、电力系统诊断提供了重要数据，应用价值较高。但是传统监测技术在特高压电力电缆的检测中具有一定局限性，无法满足实际工程需求。
3.2新技术
3.2.1超高频检测法
电网局部放电脉冲频率较高状况下，为了实现快速捕捉局部放电信号，需要加强对设备采样频率的分析，而采样频率检测中，外界噪声干扰影响极大，需要进行干扰抑制管理。由于脉冲宽度短，脉冲特征量会迅速消失，尤其是电缆介质中存在较为严重的衰减条件下，会增加监测系统的信号采集难度，经常发生信号失真现象，直接引起后期测量数据的严重误差，甚至会下出错误结论。超高频检测方法借助宽频带局部放电传感器作业，基于电磁耦合的原理，对位于10kHz~28MHz频段范围内的局部放电现象进行检测，实践表明应用效果良好。由于电缆线路的局部放电现象一般在设备附件周边产生，为了解决这一问题，可在附件处进行传感器的安装，从而降低高频脉冲的过渡衰减问题，保证采集信号可及时还原局部脉冲信号的相关特征。
3.2.2电缆接头监测技术
电力电缆运行中，相关作业人员的统计报告结果表明：90%的意外事故发生在电缆接头位置。设备日常运行中，接触电阻、过负荷问题均会引起接头位置等温度过高。电力电缆监测技术中，业内学者设计了能进行接头温度监测的集散型系统，根据需求进行接头位置温度的实时监测，结合监测结果进行后期分析，可为管理人员提供有效信息，避免电缆运行故障的发生。测点信号一般需要通过杂波吸收装置，可实现滤波、过压保护；然后装置将信号串行化，光电隔离处理后，可进入定时窗口、计数器装置，从而改为并行化；数据进入工控机分析处理装置后，一般会借助显示器展现数据；一旦达到报警限值，便可及时进行报警，并可同时打印出故障位置、故障发生时间等具体参数。
3.2.3电磁耦合法
该方法借助电磁耦合线、测量回路进行作业，将交联聚乙烯电缆接地线中的局部电流信号与上述两种类型的电路结合，然后实现局部放大信号的目的。该方法一般适用在电缆敷设后的验收环节，以及运行中的在线监测。经验表明这种方法景观电磁耦合法进行局部放电电流的检测，由于高压电缆、测量回路之间没有其他电气连接，因此抑制干扰的效果良好。
4电力电缆在线监测系统设计应用
电力电缆的在线监测系统采用模块化设计方式，由信号取样、数据采集、后台处理系统三部分组成。信号取样模块主要负责对直流分量、交流分量和局放信号的取样，数据采集模块分为低速数据采集卡和高速数据采集卡，后台处理模块包括监测系统的处理软件等。
4.1 信号取样模块
4.1.1直流信号取样
对于数量级特别小（纳安级）的直流分量，系统采用信号放大电路来放大直流信号，便于其采集。利用直流分量法时，系统控制器的接触器需要断开，此时，对地电流会流过直流取样电阻，将电流信号转为电压信号，采样时间为1分钟左右，然后关闭系统控制器的接触器，将取样电路短路，再将电缆铠装直接接地。
4.1.2谐波信号取样
谐波信号取样模块的设计要充分考虑谐波电流的波动范围，在实际应用过程中，可以采用可调增益的运放作为前级数据的放大，然后采用二阶低通滤波来处理信号，使得信号更能反应电力电缆运行的实际情况。
4.1.3局放信号取样
局放信号具有高频特性，因此需要消除电路低频信号的干扰，然后再加上两级放大电路来放大局部分量信号，进而提高测量效率和准确性。
4.2 后台处理系统
后台处理系统与系统总设计方式相同，均采用模块化设计。
4.2.1系统软件
系统软件是连接专家诊断模块和数据库的重要部分，其承担着信号读取、传输、综合处理的任务，是系统设计中的重要模块。
4.2.2数据库软件
数据库软件实现了对直流分量、谐波分量、局放分量信号的存储，保证了数据的实时性和留存性，便于对历史数据的操作和使用，也有利于专家判读模块对电力电缆运行状况的判读。
4.2.3应用软件
应用软件负责数据的显示和打印，使得监测系统便于操作和监控，此外，系统提供对交流接触器开断和数据采集卡采集的控制接口，使系统的数据采集工作更加灵活、便捷。
5结语
经济发展带动各行业的进步，为了保证稳定的电力供应，需要加强电力电缆在线监测技术的优化，为后期故障解决提供一定的参考价值，对电力系统的稳定发展具有重大意义。
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