[发明专利]高压电缆综合在线智能监测系统

说明书

本发明提出一种高压电缆综合在线智能监测系统，包括现场采集单元组、远端监控主机和系统通信后台。现场采集单元组包括局放采集单元、环流采集单元、振动采集单元、环境采集单元以及视频采集单元；局放采集单元包括第一紫外光检测单元、第二超声波检测单元、边缘数据处理单元以及局部放电在线监测组件；边缘数据处理单元获取第一紫外光监测单元采集的紫外光信号和第二超声波检测单元获取的超声波信号得出局部放电识别结果并得出所述高压电缆在本次时间区段内的智能监测结果。若所述局部放电识别结果满足预定条件，则激活所述局部放电在线监测组件。本发明建立电缆全周期管控策略，有效提高故障早期预警的准确性。

技术领域

本发明属于电缆安全技术领域，尤其涉及一种高压电缆综合在线智能监测系统。

背景技术

随着电力系统的高速发展，高压电缆在电力系统中的应用范围也逐渐扩大。电缆线路大多建设在地下，美化了城市，节约了输电走廊的占地。城市电网改造，电缆线路取代传统的架空线路是必然趋势。北京、上海等大城市主要区域，架空线路已基本被高压电缆线路取代，成为城市核心区电网的首选。据统计，北京市拥有供电线路8000多千米，电缆18000多千米。电缆的运行状况对于保障电网的安全可靠运行具有重要意义。

高压电缆的基本结构主要包括四个部分，分别为纤芯、绝缘层、屏蔽层和保护层。在这四部分中，线芯是高压电缆中电流传播的载体，是高压电缆的重要组成部分。绝缘层起到的是将线芯与外界隔离的作用，而屏蔽层分为导体屏蔽层和绝缘屏蔽层，主要存在于15千瓦以上的高压电缆中。保护层则是保护高压电缆以防止电缆外杂质和环境中水分的渗入以及外力对电缆的损坏。当高压电缆频繁产生局部放电时，最终使高压电缆的附件绝缘体被击穿。由于电缆内部绝缘缺陷难以及时发现，若不及时采取相应措施，这种绝缘劣化呈恶性蔓延，长此以往将造成电缆绝缘击穿，严重威胁安全运行。

目前，国内大多数主干电缆的管理仍然处于计划检修阶段，定期试验和检修不仅增加运维成本，而且无法及时排查电缆绝缘缺陷和潜在故障隐患。超高压电缆的运行状态和性能在线监测是保障电缆安全可靠性的重要途径，国内外均没有明确的规范和标准可以直接借鉴，虽然在国内已经有企业和供电单位开始进行电缆运行状态在线监测的相关研究和探索，但是监测系统可实现的功能过于单一，大多局限于隧道内环境监测和防盗监测等方面，而对于超高压电力电缆金属护层接地电流、电缆接头温度、电缆内部局部放电监测与故障定位等综合性的电缆状态在线监测平台的建设尚无先例。

中国发明专利申请CN202011027621.0提出一种电缆沟环境状态监测方法，包括如下步骤：1)准备电缆沟环境状态监测系统，包括远程监测平台、集中器、无线水浸及感温感烟监测装置；同一条电缆沟上设有多个无线水浸及感温感烟监测装置，同一条电缆沟上所有的无线水浸及感温感烟监测装置与一个集中器无线通信连接，所有集中器均与远程监测平台无线通信连接；所述无线水浸及感温感烟监测装置包括水浸传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、控制器、无线通信模块、电源模块；2)传感器实时监测电缆沟环境状态，一旦监测到有异常现象，将会产生报警信号，并发送给远程监测平台，远程监测平台主动实时把告警信息推送到各个监控维护人员。该方法提高了输电可靠性和安全性。

然而，发明人发现，传统的电缆监测系统一方面监测数据信息少，例如仅仅使用烟雾探测设备、热释离子探测设备、视频设备等，导致电缆火灾极早期的判断和预警不准，另一方面电缆本体的局放、环流、负荷等监测数据没有与电缆服役环境数据进行整合，无法对电缆的火灾的起源进行综合预警。同时，电缆的监测系统没有将所有监测数据与消防灭火装置控制信号进行联动，自动化和智能化程度低。这就导致往往火情发生到一定阶段后才能发出报警，此时已经错过了最佳处理时机，而且大量的火灾预警不准确，给电力系统造成不可挽回的损失或造成不必要的人财物的损耗；此外，现有技术的方案在数据传输和能耗方面也存在诸多缺陷，例如，多种设备需要时刻运行，存在极大的能耗。

发明内容