钱叶 洪莹
咸亨国际（杭州）电气科技研究院有限公司 浙江杭州
摘要：随着国内城市化进程持续推进，电力电缆作用愈发重要，但电缆线路的故障抢修和运行维护工作因为其自身的隐蔽性特点，对传统管理方式提出了严峻的考验，电力电缆大数据分析与实时检测采用创新的方式实现电缆网的精益化管理，是建设城市地下电网生产运行指挥的根本，对推进城市地下电网管理具有重要意义。电缆接头，是电缆线路的重要部件，也是电缆安全稳定运行的薄弱环节。根据Q/GDW11838-2018《配电电缆线路试验规程》规定应充分利用带电检测和离线诊断技术，带电检测常态化开展红外测温、超声波局部放电检测、暂态地电压局部放电检测、金属屏蔽接地电流检测等。离线诊断性试验中，利用局部放电检测试验和介质损耗检测试验应在线路投运5年内结合停电检修计划开展一次。
关键词：离线诊断技术；电力电缆；检测
引言
电力是现代社会运转必不可少的技术支撑，电力供应作为现代化建设的基础设施，电力部门日益成为国民经济健康发展的关键部分。为实现新时期经济腾飞、满足社会发展的用电需求，电力部门需要全面了解电力电缆运行中可能发生的故障问题，做好故障维修与应急预案，避免电力中断威胁社会生产与生活。电力电缆是指电能分配、电力传输用途的电缆，可作为变电所、发电厂等企业的动力介质。随着城市用电、工业用电、企业用电量的增加，电力电缆故障原因分析与监测成为领域内研究的重点课题。
1电力电缆故障类型
电力电缆在全寿命周期过程中，由于制造工艺不良、贮存铺设过程的外力损伤、过压过流运行以及自然环境中长期使用的腐蚀等原因，易发生故障现象，影响电力系统的可靠供电与安全运行。电缆故障类型可以划分为接地故障、短路故障与开路故障三类，进一步根据发生故障的相序可以细分为18种故障类型，如图1所示。
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2离线诊断技术在电力电缆检测中的应用
2.1高速采集高频局放检测
2.1.1高速采集高频局放检测硬件模块
高速采集板卡具有超高的检测灵敏度，最小可测信号≤3pC；超宽的动态范围，保证对幅值较大的信号不失真检测；多个通道同时同步检测，方便进行同一时刻的检测数据对比；较高的通道采样率，保证对原始脉冲信号的完整复原；高度集成化、小型化、低功耗；集成光纤、4G、WiFi通信接口，方便组网和任意拓展；支持广域GPS同步、局域无线同步、RS-485有线同步，实现全网智能终端同步实时采集、分析和处理。此外，可基于边缘计算、云技术、大数据分析技术，进行深度故障诊断和状态评估；将高效便捷的信息化服务，状态评估报告精准推送至客户端，消除用户使用的技术门槛。
2.1.2同步信号降噪技术
本文对于采集的信号选取同步信号降噪技术进行降噪处理，针对现场复杂的干扰情况，提出的一种软硬件结合的局部放电检测抗干扰技术，包括信号传感器与噪声传感器的1:1配置、软件降噪算法等全新的技术方案，可以有效的滤除现场各种类型的干扰信号。
2.1.3聚类多源分离技术
配电电缆内部往往存在多处放电缺陷，在设备临近区域也多存在放电型干扰，这样传感器检测到的多源叠加信号会使其统计特征消失，造成无法进行正确的类型诊断，聚类多源分离技术可以准确的将多种类型的放电信号分离，并可对分离后的放电信号分别进行诊断，完美的解决了多源叠加影响类型诊断的问题。
2.1.4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。
2.1.5缺陷类型诊断技术
基于10余年深入的实验室研究和大量现场实践经验，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，开发了一套准确高效的局部放电类型自动诊断识别软件，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。特别是攻克了微弱、偶发性放电缺陷信号检测和识别的技术瓶颈，极大地避免了固体绝缘缺陷“突发性”击穿/闪络故障的发生。包括延面放电，尖刺放电和与电缆相连绝缘子气息放电。
2.2电力电缆局放及温度多维度检测
2.2.1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99μm材料，经厚度为0.075mm的铜箔带通过精密焊接设备加工而成（长度可以在8mm~800mm之间定制，厚度仅为0.5mm）。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℃。二合一传感器安装于电缆终端尾部低电场区域，确保操作的安全性，该位置是电缆电场分布的集中区域，容易发生放电和过热，有利于缺陷的检出。为局部放电传感器，中间层为柔性温度传感器，内层为高导热材料。高导热材料起到了保护温度传感器和电缆终端复合绝缘并传递温度的双重作用，采用导热系数为5.8W的导热绝缘玻纤布制作。二合一传感器为无源设计，其中局部放电传感器可在无源条件下工作，温度传感器工作时，需要输入5V电源，可以配合巡检装置或在线监测系统进行工作，扩展性强。此部分方案采用内嵌式温度传感器跟高频传感器材料融合一起，防潮防尘，防脱落效果更佳。
2.2.2高频/温度检测方案
低成本高频/温度检测方案主要实现电缆局放信号及温度的监测，主要以低功耗、低成本为主，每个设备信号通过LORA传输至主控单元。该方案将传感器与采集单元集成化设计，无线射频线连接。本检测采用电池供电工作方式：满足长时间在线监测，电池至少可工作3年。在该种供电方式下，监测单元需定时唤醒工作，可以通过设置采集间隔、采集时长的方式，降低信号采集产生的功耗。即：主控后台设置高频和温度采集单元的采集间隔（如：每天定时12：00开始采集）、采集时间（如：5min），采集单元采集一段时间的数据后通过LORA传输至主控单元，数据传输完后，采集单元立即处于休眠状态。当收到唤醒信号后，自动唤醒，并与手持式巡检设备进行通信（LORA传输）。
结语
本文针对离线诊断技术在电力电缆检测中的应用进行分析，城市缆化率逐年提高，开展“地毯式”的离线诊断检测工作势必须投人大量人力物力。实践证明，应用离线诊断技术是实现配电网状态检修的一种行之有效方法，结合停电检修进一步扩大检测范围必将是一种较好的方法。
参考文献
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