谢津津、李超、蔡扬扬、王康
宝胜科技创新股份有限公司 江苏扬州 225800
摘要：近年来随着电力行业的快速发展，电力电缆因具有较高的经济价值，常遭到不法分子的违法盗窃，文章设计了一套基于三轴加速度传感器的电缆在线监测算法及装置，实时监测电缆是否受到破坏性盗窃活动。 在电缆沟搭建实验平台，采集传感器的加速度数据。
关键词：电力电缆局放；温度；多维度检测方法
引言
电力系统中，电缆的局部放电（PD）精确定位与监测对于稳定安全的供电具有重要的意义。局部放电是电力电缆绝缘老化的表现形式之一 ，此外由于铜损、介质损耗发热会导致电缆温度升高和恶化加剧, 因此绝缘材料的温度是决定其老化速度的重要因素 。现阶段局部放电在线检测技术研究开发难度很大，其原因在于现场测量效果不理想。主要是由于外界强电磁场干扰源很多，单纯依赖硬件技术实现剔除和防止外界电磁干扰难度很大；且采集的信号量微弱，幅值很小，极易被背景噪声淹没；而且缺乏电缆绝缘局部放电信号的识别技术，缺乏局部放电脉冲信号波形、频率及幅值的识别判断技术 。此外，对于电力电缆温度检测,传统的热电偶局部点测温技术无法实现线路的实时监控目标,给电力电缆线路运行带来了非常大的安全威胁 。
1电缆敷设种类
电缆敷设保证这配电网运行的稳定性，是保障电力施工质量的关键环节。电缆敷设种类有以下五种： ① 穿管敷设。电缆敷设最常用的敷设方式是穿管敷设，它一般分为明敷、暗敷两种形式。对于明敷要注意地面以上2m需要安装保护管。 ② 隧道敷设。隧道建设中的电力工程需要进行电缆的隧道敷设，一般采用暗敷的形式。由于隧道地形比较复杂，而且受制于光线因素，所以隧道敷设的工程量很大，一般需要较大的资金与人力投入。 ③ 桥架敷设。桥架敷设通常应用于小镇、乡村等地区的电缆敷设，它包含托臂、盖板、立柱、隔板等结构，不通过管线进行敷设，因此敷设方法与其他电缆敷设有较大区别。 ④ 电缆沟敷设。电缆沟敷设主要应用于大城市电缆敷设，分为支架敷设、无支架敷设两种形式，敷设时需要先开挖电缆沟，同时将支架预埋进电缆沟。 ⑤ 电缆排管敷设。电缆排管敷设是使用排管（石棉水泥管、塑料管等）进行电缆排敷、敷设时要将电缆放在与管道平行上段，同时配合滑轮进行敷设。
2电力电缆局放及温度的多维度检测方法
2.1小波滤波降噪技术
变电站现场往往存在大量的窄频带干扰信号，频率覆盖较广、种类多样、幅值大小不一是这一类信号的显著特点，因此对局部放电检测工作的开展带来了较大的困难，对局部放电检测设备的抗干扰能力要求也就越高。小波分析是当前数学中一个迅速发展新领域，它是一种窗口大小固定但其形状可改变、时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。
2.2系统整体设计
加速度传感器是一种惯性传感器，通常由质量块、弹性元件、敏感元件、阻尼器和适调电路等构成，传感器在加速过程中，通过测量质量块所受的惯性力，根据牛顿第二定律获得加速度值 。加速度传感器，具有能耗低、灵敏度高且反应迅速等特点。电缆防盗装置包含震动传感器（三轴加速度传感器）、光敏传感器以及温度传感器，通过采集不同的信号特征送入ARM 处理器，明确电缆当前运动特征以及环境因素，防盗报警装置正常工作时每间隔 6小时向终端发送一次状态信息，当检测到电缆盗窃行为时，可及时发送被盗信息给工作人员。 为了测试系统的可识别性，实验人员进入电缆沟模拟电缆偷盗行为，在开始盗割电缆约1分钟后系统报警。
2.3电缆敷设准备工作
在电缆敷设前，首先要对运送至现场的电缆进行验收工作，包括对电缆外形、型号、电压等级、长度、合格证等进行检查与验收，保证电缆的质量；其次，对电缆进行现场抽查，主要考察电缆绝缘外皮厚度、线芯直径等，对电缆做绝缘性与耐压性的测试。电缆敷设准备工作：首先，进行安装技术的准备，工作人员应仔细研究施工图纸，同时根据现场实际情况，进行深入的分析和施工设计。工作人员应对每根电缆进行编号，同时在图上表明电缆起始位置、规格型号等信息。对于电缆密集的位置，应制作剖面图进行电缆分布分析，结合剖面图，确定电缆敷设的最佳顺序，以此减少电缆交叉情况的发生。
2.4试验方法及要点
①进行状态确认，判断电缆线路是否具备试验条件。要求被试电缆已断电，并充分放电保持接地，电缆终端一次引线已拆除，电缆被测相终端应有足够的绝缘距离，其他相应可靠接地。②测量电缆三相绝缘电阻，使用绝缘电阻表5000 V 档摇绝缘，阻值低于 30 MΩ 时不宜开展振荡波局部放电检测。待三相试验结束后需再次测量绝缘电阻，并与试验前数值比较，确认阻值有无明显变化。③对照事先了解的电缆参数信息，使用低压时域反射仪 (TD5R) 确认电缆的长度和接头位置。④进行振荡波局部放电试验接线。220 V 电源通过隔离变压器输入至振荡波主机，紧急情况下按急停按钮以防止设备和人身事故，振荡波高压输出引线应采用专用高压屏蔽线，两端采取防电晕措施 (加均压环)，当电缆长度较长时 (一般大于 250 m)，无需连接补偿电容。待确认试验接线准确、接地可靠后启动振荡波局部放电测试系统，输入电缆基本信息。⑤进行局部放电校准。局部放电校准在本次试验中至关重要，其主要有两个作用: 一是通过实际放电脉冲波形与校准波形对比，便于准确抓取入射波和反射波; 二是通过标准电荷量注入获取放电点实际放电量。局部放电校准的准确性直接影响测量数据准确性，加压试验前必须使用标准脉冲发生器在 20 pC～20 nC 范围内逐档校准。⑥进行加压测试，严格按照标准或厂家规定选取不同的测试电压及其加压次数。一相试验完成后，先关闭高压单元和电源开关，放电并确认无电后，挂接地线，再更换接线，重复试验，分别对另外两相电缆进行加压测试。
2.5高频/温度融合一体传感器设计
高频/温度融合一体传感器设计方案，该方案将高频传感器、温度传感器以及采集单元一体化设计，温度传感器内嵌到高频传感器中，统一浇筑封装，做到防尘、防潮、防脱落，同时将信号采集单元封装到传感器的结构中，取消射频线连接，方便现场固定安装。温度传感器采用柔性NTC温度传感器方案，传感器由 SMT 高精度热敏电阻和柔性基板聚酰亚胺(FPC)制成，厚度仅为 99 μm 材料，经厚度为 0.075 mm 的铜箔带通过精密焊接设备加工而成（长度可以在 8 mm～800 mm之间定制，厚度仅为 0.5 mm）。薄膜温度传感器为了更好的表体测温对NTC芯片及引出引线采用了扁平化设计并可弯曲、体积小，响应速度快、精度高、稳定性强能满足温度传感器技术小型化、集成化、陈列化、多功能化、智能化、系统化及网络化发展趋势，产品工作温度范围为-40 ℃～160 ℃。
结语
首先，基于此模块，结合同步信号降噪技术，滤除现场各种类型的干扰信号；结合聚类多源分离技术，解决了多源叠加影响类型诊断的问题；结合小波滤波降噪技术，有效的滤除窄带型干扰信号。此外，基于大量现场实践经验，构建了包含各种典型放电类型各个发展阶段的放电信息指纹库，实现了对局部放电缺陷类型的准确诊断和基于放电发展阶段的状态评估和预警。最后，提出了低成本高频局放及温度检测的改进方法，实现了局放及温度的同时监测功能，并提高了电力电缆局放及温度多维度检测的可靠性。
参考文献
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