[发明专利]煤矿电缆绝缘监测选线方法、信号注入电路及相应装置

说明书

本发明涉及一种煤矿电缆绝缘监测选线方法、信号注入电路及相应装置。所述方法向电力系统注入监测用的阶跃脉冲信号，依据用电支路上采集到的阶跃脉冲信号，计算阶跃脉冲信号的基波与三次谐波幅值比K并与整定值K_S比较，若K＜K_S则判定该支路绝缘，若K＞K_S则判定该支路出现绝缘故障，将当前绝缘阻值R与整定值R_S进行比较，如R＞R_S则判定该支路出现明显绝缘故障。所述信号注入电路包括具有工频阻波功能的滤波电路，其输出侧经隔离变压器连接系统一次侧，输出侧经限流电阻连接信号发生电路的信号输出。所述装置包括阶跃脉冲信号产生注入模块、监测信号采集模块和中央处理分析模块。本发明以有效地解决了井下电力系统的绝缘监测选线问题。

技术领域

本发明涉及煤矿电缆绝缘监测选线方法、适于煤矿电缆绝缘监测选线的相应阶跃脉冲信号注入电路及相应的煤矿电缆绝缘监测选线装置，属于煤矿电网安全运行技术领域。

背景技术

为了预防煤矿井下接地故障的发生，防患于未然，需要对6kV/10kV电力电缆的绝缘状态进行实时监测，提高煤矿电网供电安全性。煤矿电网中电缆的屏蔽层接地方式与地面电网中电缆的屏蔽层接地方式有所不同，煤矿电网一般采用经消弧线圈接地，二者的绝缘水平不同，因此地面电网中的电缆绝缘在线诊断方法的判断依据不可照搬在矿用高压电缆的绝缘诊断中。现有的绝缘监测技术有如局部放电检测法无法在实际现场应用；而采取低频正弦信号注入法，则需要准确的选取注入信号频率幅值解决信号注入方式，并且同样需要解决系统分布参数对检测结果的影响；介质损耗法只能反映电缆绝缘的整体缺陷，当电缆发生局部绝缘劣化时，介质损耗角正切值无明显变化。介损在线监测法在单独使用时准确度低，需要与其他方法配合使用。零序电流法理想地认为线路绝缘阻抗一直处于三相平衡状态，未考虑由线路绝缘不平衡所产生的零序电压和零序电流的影响。并且，煤矿供电多采用消弧线圈接地或不接地系统，故障线路稳态零序电流的幅值与极性不再具备故障特征，基于稳态零序电流的故障检测方法不再有效。因此，需要对煤矿电缆绝缘监测选线方法作进一步的开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿电缆绝缘监测选线方法、信号注入电路及相应装置，以解决现有地面交流电力系统绝缘在线监测及选线方法不适于井下非有效接地交流电力系统的问题。

本发明的技术方案是：适于煤矿电力系统的基于注入阶跃脉冲的电缆绝缘监测选线方法，向电力系统注入监测用的阶跃脉冲信号，依据用电支路上采集到的阶跃脉冲信号，计算阶跃脉冲信号的基波与三次谐波幅值比K，将基波与三次谐波幅值比K，与相应的整定值K_S进行比较，若K＜K_S，则判定该支路绝缘正常，未发生绝缘故障，若K＞K_S，则判定该支路出现绝缘故障，计算该支路的当前绝缘阻值R，将当前绝缘阻值R与相应的整定值R_S进行比较，如R＞R_S，则判定该支路出现明显绝缘故障，通过具有工频阻波功能的滤波电路向电力系统注入所述的阶跃脉冲信号，所述滤波电路由电容支路和电感支路并联而成，所述电容支路由电容为C₁的滤波电容器(简称滤波电容)和工频阻波电路串联而成，所述电感电路由电感为L₁的滤波电感器(简称滤波电感)和工频阻波电路串联而成，所述工频阻波电路由电容为C₂的阻波电容器(简称阻波电容)和由电感为C₂的阻波电感器(阻波电感)并联而成，所述C₁、L₁、C₂和C₂依据下列公式确定：

所述阶跃脉冲信号的角频率依据下列公式确定：